Spring AOP(面向切面编程)

AOP是Aspect Oriented Programming,即面向切面编程。

什么是AOP?

我们先回顾一下OOP:Object Oriented Programming,OOP作为面向对象编程的模式,获得了巨大的成功,OOP的主要功能是数据封装、继承和多态。

传统OOP是自上而下的逻辑开发;
在这里插入图片描述
而AOP是一种新的编程方式,它和OOP不同,OOP把系统看作多个对象的交互,AOP把系统分解为不同的关注点,或者称之为切面(Aspect)。

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事务Transaction的简写成tx
AOP 采取横向抽取机制(动态代理),取代了传统纵向继承机制的重复性代码,其应用主要体现在事务处理、日志管理、权限控制、异常处理等方面。主要作用是分离功能性需求和非功能性需求,使开发人员可以集中处理某一个关注点或者横切逻辑,减少对业务代码的侵入,增强代码的可读性和可维护性。

为什么使用AOP

AOP 的作用就是保证开发者在不修改源代码的前提下,为系统中的业务组件添加某种通用功能。AOP 就是代理模式的典型应用。

要理解切面编程,就需要先理解什么是切面。用刀把一个西瓜分成两瓣,切开的切口就是切面;炒菜,锅与炉子共同来完成炒菜,锅与炉子就是切面。web层级设计中,web层->网关层->服务层->数据层,每一层之间也是一个切面。编程中,对象与对象之间,方法与方法之间,模块与模块之间都是一个个切面。

想象下面的场景,开发中在多个模块间有某段重复的代码,我们通常是怎么处理的?显然,没有人会靠“复制粘贴”吧。

我们一般做活动的时候,一般对每一个接口都会做活动的有效性校验(是否开始、是否结束等等)、以及这个接口是不是需要用户登录。

按照正常的逻辑,我们可以这么做。

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这有个问题就是,有多少接口,就要多少次代码copy。对于一个“懒人”,这是不可容忍的。好,提出一个公共方法,每个接口都来调用这个接口。这里有点切面的味道了。

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同样有个问题,我虽然不用每次都copy代码了,但是,每个接口总得要调用这个方法吧。于是就有了切面的概念,我将方法注入到接口调用的某个地方(切点)。

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这样接口只需要关心具体的业务,而不需要关注其他非该接口关注的逻辑或处理。
红框处,就是面向切面编程。

AOP 框架( Spring AOP 和 AspectJ)

目前最流行的 AOP 框架有两个,分别为 Spring AOP 和 AspectJ。

Spring AOP 是基于 AOP 编程模式的一个框架,它能够有效的减少系统间的重复代码,达到松耦合的目的。Spring AOP 使用纯 Java 实现,不需要专门的编译过程和类加载器,在运行期间通过代理方式向目标类植入增强的代码。有两种实现方式:基于接口的 JDK 动态代理和基于继承的 CGLIB 动态代理。

AspectJ 是一个基于 Java 语言的 AOP 框架,从 Spring 2.0 开始,Spring AOP 引入了对 AspectJ 的支持。AspectJ 扩展了 Java 语言,提供了一个专门的编译器,在编译时提供横向代码的植入

Spring AOP

如果说 IoC 是 Spring 的核心,那么面向切面编程就是 Spring 最为重要的功能之一了。提供声明式事务;允许用户自定义切面。 在数据库事务中切面编程被广泛使用。

Spring AOP 模块提供拦截器来拦截一个应用程序,例如,当执行一个方法时,你可以在方法执行之前或之后添加额外的功能。

AOP术语

为了更好地理解 AOP,我们需要了解一些它的相关术语。这些专业术语并不是 Spring 特有的,有些也同样适用于其它 AOP 框架,如 AspectJ。这些专业术语主要包含 Joinpoint、Pointcut、Advice、Target、Weaving、Proxy 和 Aspect,它们的含义如下表所示。

描述
Aspect一个模块具有一组提供横切需求的 APIs。例如,一个日志模块为了记录日志将被 AOP 方面调用。应用程序可以拥有任意数量的方面,这取决于需求。
Join point在你的应用程序中它代表一个点,你可以在插件 AOP 方面。你也能说,它是在实际的应用程序中,其中一个操作将使用 Spring AOP 框架。
Advice这是实际行动之前或之后执行的方法。这是在程序执行期间通过 Spring AOP 框架实际被调用的代码。
Pointcut这是一组一个或多个连接点,通知应该被执行。你可以使用表达式或模式指定切入点正如我们将在 AOP 的例子中看到的。
Introduction引用允许你添加新方法或属性到现有的类中。
Target object被一个或者多个方面所通知的对象,这个对象永远是一个被代理对象。也称为被通知对象。
WeavingWeaving 把方面连接到其它的应用程序类型或者对象上,并创建一个被通知的对象。这些可以在编译时,类加载时和运行时完成。

在这里插入图片描述

Spring AOP实现

AspectJ对AOP的实现

AspectJ 是一个面向切面的框架,它扩展了 Java 语言。AspectJ 定义了 AOP 语法,它有一个专门的编译器用来生成遵守 Java 字节编码规范的 Class 文件。

官网地址:http://www.eclipse.org/aspectj/

AspetJ 是 Eclipse 的开源项目,官网介绍如下:

在这里插入图片描述

a seamless aspect-oriented extension to the Javatm programming language(一种基于 Java 平台的面向切面编程的语言)

Java platform compatible(兼容 Java 平台,可以无缝扩展)

easy to learn and use(易学易用)

AspectJ 的Advice通知类型

Advice 直译为通知,也有的资料翻译为“增强处理”,通过Advice定义横切逻辑,Spring中支持5种类型的Advice:如下表所示。

Spring 通知的 5 种类型
名称 说明
org.springframework.aop.MethodBeforeAdvice(前置通知) 在方法之前自动执行的通知称为前置通知,可以应用于权限管理等功能。
org.springframework.aop.AfterReturningAdvice(后置通知) 在方法之后自动执行的通知称为后置通知,可以应用于关闭流、上传文件、删除临时文件等功能。
org.aopalliance.intercept.MethodInterceptor(环绕通知) 在方法前后自动执行的通知称为环绕通知,可以应用于日志、事务管理等功能。
org.springframework.aop.ThrowsAdvice(异常通知) 在方法抛出异常时自动执行的通知称为异常通知,可以应用于处理异常记录日志等功能。
org.springframework.aop.IntroductionInterceptor(引介通知) 在目标类中添加一些新的方法和属性,可以应用于修改旧版本程序(增强类)。

在这里插入图片描述

Spring集成AspectJ

对于 AOP 这种编程思想,很多框架都进行了实现。Spring 就是其中之一,可以完成面向切面编程。然而,AspectJ 也实现了 AOP 的功能,且其实现方式更为简捷,使用更为方便,而且还支持注解式开发。所以,Spring 又将 AspectJ 的对于 AOP 的实现也引入到了自己的框架中。

在 Spring 中使用 AOP 开发时,一般使用 AspectJ 的实现方式。

我们通过Maven引入Spring对AOP的支持:

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.aspectj/aspectjweaver -->
<dependency>
   <groupId>org.aspectj</groupId>
   <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
   <version>1.9.4</version>
</dependency>

上述依赖会自动引入AspectJ,使用AspectJ实现AOP比较方便

使用 AspectJ 开发 AOP 通常有两种方式:

  • 基于 XML 的声明式。
  • 基于 Annotation 的声明式。

基于AspectJ XML开发

基于 XML 的声明式是指通过 Spring 配置文件的方式来定义切面、切入点及通知,而所有的切面和通知都必须定义在<aop:config> 元素中。

在这里插入图片描述

导入 Spring aop 命名空间

在使用 <aop:config> 元素之前,我们需要先导入 Spring aop 命名空间,如下所示。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
      xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
      xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
      xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       http://www.springframework.org/schema/aop
       http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">

   <!--注册bean-->
   <bean id="userService" class="com.kuang.service.UserServiceImpl"/>
   <bean id="log" class="com.kuang.log.Log"/>
   <bean id="afterLog" class="com.kuang.log.AfterLog"/>

......
</beans>

定义切面<aop:aspect>

在 Spring 配置文件中,使用 aop:aspect 元素定义切面,该元素可以将定义好的 Bean 转换为切面 Bean,所以使用 aop:aspect 之前需要先定义一个普通的 Spring Bean。

在这里插入图片描述
其中,id 用来定义该切面的唯一表示名称,ref 用于引用普通的 Spring Bean。

定义切入点<aop:pointcut>

<aop:pointcut> 用来定义一个切入点,当 <aop:pointcut>元素作为 <aop:config> 元素的子元素定义时,表示该切入点是全局切入点,它可被多个切面所共享;当 <aop:pointcut> 元素作为 <aop:aspect> 元素的子元素时,表示该切入点只对当前切面有效。
在这里插入图片描述
其中,id 用于指定切入点的唯一标识名称,execution 用于指定切入点关联的切入点表达式。

execution 格式为:

execution(modifiers-pattern returning-type-pattern declaring-type-pattern name-pattern(param-pattern)throws-pattern)

其中:

  • returning-type-pattern、name-pattern、param-pattern 是必须的,其它参数为可选项。
  • modifiers-pattern:指定修饰符,如 private、public。
  • returning-type-pattern:指定返回值类型,*表示可以为任何返回值。如果返回值为对象,则需指定全路径的类名。
  • declaring-type-pattern:指定方法的包名。
  • name-pattern:指定方法名,*代表所有,set* 代表以 set 开头的所有方法。
  • param-pattern:指定方法参数(声明的类型),(..)代表所有参数,(*)代表一个参数,(*,String)代表第一个参数可以为任何值,第二个为 String 类型的值。
  • throws-pattern:指定抛出的异常类型。
例如: execution(* net.biancheng.*.*(..)) 表示匹配 net.biancheng 包中任意类的任意方法。

定义通知

AspectJ 支持 5 种类型的 advice,如下。

在这里插入图片描述

基于 AOP 的 XML 架构的示例

首先编写我们的业务接口和实现类
在这里插入图片描述

通过 Spring API 实现

写我们的增强类 , 我们编写两个 , 一个前置增强 一个后置增强

在这里插入图片描述
最后去spring的文件中注册 , 并实现aop切入实现 , 注意导入约束 .

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       http://www.springframework.org/schema/aop
       http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">

    <!--注册bean-->
    <bean id="userService" class="com.kuang.service.UserServiceImpl"/>
    <bean id="log" class="com.kuang.log.Log"/>
    <bean id="afterLog" class="com.kuang.log.AfterLog"/>

    <!--aop的配置-->
    <aop:config>
        <!--切入点 expression:表达式匹配要执行的方法-->
        <aop:pointcut id="pointcut" expression="execution(* com.kuang.service.UserServiceImpl.*(..))"/>
        <!--执行环绕; advice-ref执行方法 . pointcut-ref切入点-->
        <aop:advisor advice-ref="log" pointcut-ref="pointcut"/>
        <aop:advisor advice-ref="afterLog" pointcut-ref="pointcut"/>
    </aop:config>

</beans>

测试
在这里插入图片描述

自定义类来实现Aop

目标业务类不变依旧是userServiceImpl

第一步 : 写我们自己的一个切入类

在这里插入图片描述
去spring中配置

<!--第二种方式自定义实现-->
<!--注册bean-->
<bean id="diy" class="com.kuang.config.DiyPointcut"/>

<!--aop的配置-->
<aop:config>
   <!--第二种方式:使用AOP的标签实现-->
   <aop:aspect ref="diy">
       <aop:pointcut id="diyPonitcut" expression="execution(* com.kuang.service.UserServiceImpl.*(..))"/>
       <aop:before pointcut-ref="diyPonitcut" method="before"/>
       <aop:after pointcut-ref="diyPonitcut" method="after"/>
   </aop:aspect>
</aop:config>

test同上

基于AspectJ注解开发

在 Spring 中,尽管使用 XML 配置文件可以实现 AOP 开发,但是如果所有的相关配置都集中在配置文件中,势必会导致 XML 配置文件过于臃肿,从而给维护和升级带来一定的困难。

为此,AspectJ 框架为 AOP 开发提供了一套注解。AspectJ 允许使用注解定义切面、切入点和增强处理,Spring 框架可以根据这些注解生成 AOP 代理。

关于注解的介绍如表 1 所示。

表 1 Annotation 注解介绍
名称 说明
@Aspect 用于定义一个切面。
@Pointcut 用于定义一个切入点。
@Before 用于定义前置通知,相当于 BeforeAdvice。
@AfterReturning 用于定义后置通知,相当于 AfterReturningAdvice。
@Around 用于定义环绕通知,相当于MethodInterceptor。
@AfterThrowing 用于定义抛出通知,相当于ThrowAdvice。
@After 用于定义最终final通知,不管是否异常,该通知都会执行。
@DeclareParents 用于定义引介通知,相当于IntroductionInterceptor(不要求掌握)。

启用 @AspectJ 注解

启用 @AspectJ 注解有以下两种方法:

基于XML配置(注册 AspectJ 的自动代理)

在 XML 文件中添加以下内容启用 @AspectJ。

<aop:aspectj-autoproxy>

在定义好切面 Aspect 后,需要通知 Spring 容器,让容器生成“目标类+ 切面”的代理对象。这个代理是由容器自动生成的。只需要在 Spring 配置文件中注册一个基于 aspectj 的自动代理生成器,其就会自动扫描到@Aspect 注解,并按通知类型与切入点,将其织入,并生成代理。

底层是由 AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 实现的。

从其类名就可看出,是基于 AspectJ 的注解适配自动代理生成器。

其工作原理是,通过扫描找到@Aspect 定义的切面类,再由切面类根据切入点找到目标类的目标方法,再由通知类型找到切入的时间点。

使用@Configuration和@EnableAspectJAutoProxy注解

@Configuration 
@EnableAspectJAutoProxy
public class Appconfig {

}

定义切面@Aspect

AspectJ 类和其它普通的 Bean 一样,可以有方法和字段,不同的是 AspectJ 类需要使用 @Aspect 注解,如下所示。

在这里插入图片描述
AspectJ 类也可以像其它 Bean 一样在 XML 中配置,如下。

在这里插入图片描述

定义切入点@Pointcut

@Pointcut 注解用来定义一个切入点,如下。

在这里插入图片描述
相当于以下代码

<aop:pointcut expression="execution(*net.biancheng..*.*(..))"  id="myPointCut"/>

定义通知advice

@Before 前置通知-方法有 JoinPoint 参数

在目标方法执行之前执行。被注解为前置通知的方法,可以包含一个 JoinPoint 类型参数。该类型的对象本身就是切入点表达式。通过该参数,可获取切入点表达式、方法签名、目标对象等。

不光前置通知的方法,可以包含一个 JoinPoint 类型参数,所有的通知方法均可包含该参数。

在这里插入图片描述

@AfterReturning 后置通知-注解有 returning 属性

在目标方法执行之后执行。由于是目标方法之后执行,所以可以获取到目标方法的返回值。该注解的 returning 属性就是用于指定接收方法返回值的变量名的。所以,被注解为后置通知的方法,除了可以包含 JoinPoint 参数外,还可以包含用于接收返回值的变量。该变量最好为 Object 类型,因为目标方法的返回值可能是任何类型。

在这里插入图片描述

@Around 环绕通知-增强方法有 ProceedingJoinPoint 参数

在目标方法执行之前之后执行。被注解为环绕增强的方法要有返回值,Object 类型。并且方法可以包含一个 ProceedingJoinPoint 类型的参数。接口 ProceedingJoinPoint 其有一个proceed()方法,用于执行目标方法。若目标方法有返回值,则该方法的返回值就是目标方法的返回值。最后,环绕增强方法将其返回值返回。该增强方法实际是拦截了目标方法的执行。

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@AfterThrowing 异常通知-注解中有 throwing 属性

在目标方法抛出异常后执行。该注解的 throwing 属性用于指定所发生的异常类对象。

当然,被注解为异常通知的方法可以包含一个参数 Throwable,参数名称为 throwing 指定的名称,表示发生的异常对象。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

@After 最终通知

无论目标方法是否抛出异常,该增强均会被执行。
在这里插入图片描述

基于 AOP 的 @AspectJ 示例

Step1:定义业务接口与实现类

在这里插入图片描述

Step2:定义切面 POJO 类

该类为一个 POJO 类,将作为切面出现。其中定义了若干普通方法,将作为不同的通知方法。

在这里插入图片描述
Step3:在切面类上添加@Aspect 注解

在定义的 POJO 类上添加@Aspect 注解,指定当前 POJO 类将作为切面。

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Step4:在 POJO 类的普通方法上添加通知注解

切面类是用于定义增强代码的,即用于定义增强目标类中目标方法的增强方法。这些增强方法使用不同的“通知”注解,会在不同的时间点完成织入。当然,对于增强代码,还要通过 execution 表达式指定具体应用的目标类与目标方法,即切入点。

在这里插入图片描述
Step5:注册目标对象与 POJO 切面类

AspectJ 类也可以像其它 Bean 一样在 XML 中配置

在这里插入图片描述
Step6:测试

 @Test
    public void test(){
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
        UserService userService = (UserService) context.getBean("userService");
        userService.search();
    }

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