Spring AOP

什么是 spring AOP

AOP(Aspect Oriented Programming):⾯向切⾯编程,它是⼀种思想,它是对某⼀类事情的集中处理。⽐如⽤户登录权限的效验,没学 AOP 之前,我们所有需要判断⽤户登录的⻚⾯(中的⽅法),都要各⾃实现或调⽤⽤户验证的⽅法,然⽽有了 AOP 之后,我们只需要在某⼀处配置⼀下,所有需要判断⽤户登录⻚⾯(中的⽅法)就全部可以实现⽤户登录验证了,不再需要每个⽅法中都写相同的⽤户登录验证了

AOP 是⼀种思想,⽽ Spring AOP 是⼀个框架,提供了⼀种对 AOP 思想的实现,它们的关系和IoC 与 DI 类似

为什要⽤ AOP

想象⼀个场景,我们在做后台系统时,除了登录和注册等⼏个功能不需要做⽤户登录验证之外,其他⼏乎所有⻚⾯调⽤的前端控制器( Controller)都需要先验证⽤户登录的状态,那这个时候我们要怎么处理呢

我们之前的处理⽅式是每个 Controller 都要写⼀遍⽤户登录验证,然⽽当你的功能越来越多,那么你要写的登录验证也越来越多,⽽这些⽅法⼜是相同的,这么多的⽅法就会代码修改和维护的成本。那有没有简单的处理⽅案呢?答案是有的,对于这种功能统⼀,且使⽤的地⽅较多的功能,就可以考虑 AOP来统⼀处理

除了统⼀的⽤户登录判断之外,AOP 还可以实现:

  • 统⼀⽇志记录
  • 统⼀⽅法执⾏时间统计
  • 统⼀的返回格式设置
  • 统⼀的异常处理
  • 事务的开启和提交等

也就是说使⽤ AOP 可以扩充多个对象的某个能⼒,所以 AOP 可以说是 OOP(Object OrientedProgramming,⾯向对象编程)的补充和完善

Spring AOP 应该怎么学习呢

Spring AOP 学习主要分为以下 3 个部分:

  1. 学习 AOP 是如何组成的?也就是学习 AOP 组成的相关概念
  2. 学习 Spring AOP 使⽤
  3. 学习 Spring AOP 实现原理

AOP 组成

切⾯(Aspect)

切⾯(Aspect)由切点(Pointcut)和通知(Advice)组成,它既包含了横切逻辑的定义,也包括了连接点的定义

切⾯是包含了:通知、切点和切⾯的类,相当于 AOP 实现的某个功能的集合

切点(Pointcut)

定义一个拦截规则

Pointcut 是匹配 Join Point 的谓词

Pointcut 的作⽤就是提供⼀组规则(使⽤ AspectJ pointcut expression language 来描述)来匹配 Join Point,给满⾜规则的 Join Point 添加 Advice

切点相当于保存了众多连接点的⼀个集合(如果把切点看成⼀个表,⽽连接点就是表中⼀条⼀条的数据)

通知(Advice)

执行AOP的逻辑业务

切⾯也是有⽬标的 ——它必须完成的⼯作,在 AOP 术语中,切⾯的⼯作被称之为通知

通知:定义了切⾯是什么,何时使⽤,其描述了切⾯要完成的⼯作,还解决何时执⾏这个⼯作的问题

Spring 切⾯类中,可以在⽅法上使⽤以下注解,会设置⽅法为通知⽅法,在满⾜条件后会通知本⽅法进⾏调⽤:

  • 前置通知使⽤ @Before:通知⽅法会在⽬标⽅法调⽤之前执⾏
  • 后置通知使⽤ @After:通知⽅法会在⽬标⽅法返回或者抛出异常后调⽤
  • 返回之后通知使⽤ @AfterReturning:通知⽅法会在⽬标⽅法返回后调⽤
  • 抛异常后通知使⽤ @AfterThrowing:通知⽅法会在⽬标⽅法抛出异常后调⽤
  • 环绕通知使⽤ @Around:通知包裹了被通知的⽅法,在被通知的⽅法通知之前和调⽤之后执⾏⾃定义的⾏为

连接点(Join Point)

所有可能触发切点的点称作连接点

应⽤执⾏过程中能够插⼊切⾯的⼀个点,这个点可以是⽅法调⽤时,抛出异常时,甚⾄修改字段时。切⾯代码可以利⽤这些点插⼊到应⽤的正常流程之中,并添加新的⾏为

连接点相当于需要被增强的某个 AOP 功能的所有⽅法

AOP 整个组成部分的概念如下图所示,以多个⻚⾯都要访问⽤户登录权限为例:

Spring AOP 实现

接下来我们使⽤ Spring AOP 来实现⼀下 AOP 的功能,完成的⽬标是拦截所有 UserController ⾥⾯的⽅法,每次调⽤ UserController 中任意⼀个⽅法时,都执⾏相应的通知事件。
Spring AOP 的实现步骤如下

  1. 添加 Spring AOP 框架⽀持
  2. 定义切⾯和切点
  3. 定义通知

添加 AOP 框架⽀持

在 pom.xml 中添加如下配置:

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
        </dependency>

创建切面

创建切点

切点指的是具体要处理的某⼀类问题,⽐如⽤户登录权限验证就是⼀个具体的问题,记录所有⽅法的执⾏⽇志就是⼀个具体的问题,切点定义的是某⼀类问题

Spring AOP 切点的定义如下,在切点中我们要定义拦截的规则,具体实现如下

其中 pointcut ⽅法为空⽅法,它不需要有⽅法体,此⽅法名就是起到⼀个“标识”的作⽤,标识下⾯的通知⽅法具体指的是哪个切点(因为切点可能有很多个)

切点表达式说明
AspectJ ⽀持三种通配符

  • * :匹配任意字符,只匹配⼀个元素(包,类,或⽅法,⽅法参数)
  • ..:匹配任意字符,可以匹配多个元素 ,在表示类时,必须和 * 联合使⽤
  • + :表示按照类型匹配指定类的所有类,必须跟在类名后⾯,如 com.cad.Car+ ,表示继承该类的所有⼦类包括本身

切点表达式由切点函数组成,其中 execution() 是最常⽤的切点函数,⽤来匹配⽅法,语法为:

execution(<修饰符><返回类型><包.类.⽅法(参数)><异常>)

创建通知

通知定义的是被拦截的⽅法具体要执⾏的业务,⽐如⽤户登录权限验证⽅法就是具体要执⾏的业务。
Spring AOP 中,可以在⽅法上使⽤以下注解,会设置⽅法为通知⽅法,在满⾜条件后会通知本⽅法进⾏调⽤

  • 前置通知使⽤@Before:通知⽅法会在⽬标⽅法调⽤之前执⾏
  • 后置通知使⽤@After:通知⽅法会在⽬标⽅法返回或者抛出异常后调⽤
  • 返回之后通知使⽤@AfterReturning:通知⽅法会在⽬标⽅法返回后调⽤
  • 抛异常后通知使⽤@AfterThrowing:通知⽅法会在⽬标⽅法抛出异常后调⽤
  • 环绕通知使⽤@Around:通知包裹了被通知的⽅法,在被通知的⽅法通知之前和调⽤之后执⾏⾃定义的⾏为

具体实现如下:

创建连接点

运行程序,触发切点结果如下:

创建对照组"连接点"

运行程序,"触发"切点结果如下:

由于该方法并没有被拦截,所以没有触发切点并执行通知

三级目录

Spring AOP 实现原理

Spring AOP 是构建在动态代理基础上,因此 Spring 对 AOP 的⽀持局限于⽅法级别的拦截

Spring AOP ⽀持 JDK Proxy 和 CGLIB ⽅式实现动态代理。默认情况下,实现了接⼝的类,使⽤ AOP 会基于 JDK ⽣成代理类,没有实现接⼝的类,会基于 CGLIB ⽣成代理类

织⼊(Weaving):代理的⽣成时机
织⼊是把切⾯应⽤到⽬标对象并创建新的代理对象的过程,切⾯在指定的连接点被织⼊到⽬标对象中

在⽬标对象的⽣命周期⾥有多个点可以进⾏织⼊:

  • 编译期:切⾯在⽬标类编译时被织⼊。这种⽅式需要特殊的编译器。AspectJ的织⼊编译器就是以这种⽅式织⼊切⾯的
  • 类加载期:切⾯在⽬标类加载到JVM时被织⼊。这种⽅式需要特殊的类加载器(ClassLoader),它可以在⽬标类被引⼊应⽤之前增强该⽬标类的字节码。AspectJ5的加载时织⼊(load-time weaving. LTW)就⽀持以这种⽅式织⼊切⾯
  • 运⾏期:切⾯在应⽤运⾏的某⼀时刻被织⼊。⼀般情况下,在织⼊切⾯时,AOP容器会为⽬标对象动态创建⼀个代理对象。SpringAOP就是以这种⽅式织⼊切⾯的

动态代理
此种实现在设计模式上称为动态代理模式,在实现的技术⼿段上,都是在 class 代码运⾏期,动态的织⼊字节码

我们学习 Spring 框架中的AOP,主要基于两种⽅式:JDK 及 CGLIB 的⽅式。这两种⽅式的代理⽬标都是被代理类中的⽅法,在运⾏期,动态的织⼊字节码⽣成代理类

  • CGLIB是Java中的动态代理框架,主要作⽤就是根据⽬标类和⽅法,动态⽣成代理类
  • Java中的动态代理框架,⼏乎都是依赖字节码框架(如 ASM,Javassist 等)实现的
  • 字节码框架是直接操作 class 字节码的框架。可以加载已有的class字节码⽂件信息,修改部分信息,或动态⽣成⼀个 class

JDK 和 CGLIB 实现的区别

JDK 动态代理:通过实现代理类的子类实现动态代理
CGLIB 动态代理:通过反射实现,要求被代理的类必须实现接口

总结

AOP 是对某⽅⾯能⼒的统⼀实现,它是⼀种实现思想,Spring AOP 是对 AOP 的具体实现,SpringAOP 可通过 AspectJ(注解)的⽅式来实现 AOP 的功能,Spring AOP 的实现步骤是:

  1. 添加 AOP 框架⽀持
  2. 定义切⾯和切点
  3. 定义通知

Spring AOP 是通过动态代理的⽅式,在运⾏期将 AOP 代码织⼊到程序中的,它的实现⽅式有两种:
JDK Proxy 和 CGLIB

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