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Spring框架自学之路——AOP

2023-05-16

目录

  • 目录
  • AOP
    • 介绍
    • AOP底层原理
    • 核心概念
  • 基于AspectJ的Spring AOP操作
    • AOP操作准备
    • XML方式
    • 定义切点
    • 案例扩展
    • 注解方式

AOP

介绍

　　AOP，即面向切面编程，简单来说其思想指的是在不修改原有代码的情况下扩展新的功能。在传统OOP思想下，我们扩展一个类的功能，可能采取的方式为纵向继承，即定义父类，编写新功能，通过继承的形式在子类中使用父类的方法扩展功能。这种方式下，存在着类与类之间的耦合，多个类需要扩展多个新的功能，都需要新增新的代码到原有类中。
　　而AOP思想则表示采用“在程序运行期间将某段代码，动态的切入到某个类的指定方法的指定位置”的方式，即我们不需要对原有类的功能进行修改，而是在程序运行过程中，将新增的功能加入都被扩展的类型的指定方法的指定位置。

AOP底层原理

　　AOP，面向切面编程，底层使用动态代理方式实现。针对实现了接口的类的横向扩展，采用的是JDK动态代理进行实现。在JDK动态代理中，为对原有类（实现了某一接口的类）进行横向扩展，内部创建了实现了同一接口的类代理对象，具有与原有类对象相同的功能，且进行了增强。对于未实现接口的类，想实现横向的扩展，则需要使用cglib动态代理实现，内部创建原有类的子类的代理对象，即在子类中调用父类的方法完成增强。
　　详细的分析还有待我深入的研究（20180320）！！！

核心概念

  1. 连接点（Joinpoint）：被拦截到的点。在Spring中只支持方法类型的连接点，因此这些点在Spring中指的是方法。简单来说，我们可以认为是可以被增强功能的方法。
  2. 切入点（Pointcut）：对连接点进行拦截的定义。在Spring中通过表达式（后续将进行说明）形式来定义所匹配的类下的方法，以此定义切入点。
  3. 通知/增强（Advice）：所谓通知指的就是指拦截到连接点之后要执行的代码，通知分为前置通知（before 在方法之前执行）、后置（after-returning 在方法之后执行）、异常（after-throwing 在方法出现异常时执行）、最终（after 在后置之后执行，无论方法是否执行成功）、环绕（around 在方法之前和之后执行）通知五类。
  4. 目标对象（Target）：代理的类或是要被增强的类。
  5. 织入（Weaving）：将目标增强的过程，或者是是通知应用到目标的过程。
  6. 代理（Proxy）：一个类进行织入后将产生一个结果类，称为代理类。
  7. 切面（Aspect）：是切入点和通知的结合。

基于AspectJ的Spring AOP操作

AOP操作准备

　　（1）导入jar包，除包括Spring基础jar包外，还需要导入AOP相关的jar包，此外为了方便测试还需引入junit相关的jar包，包括如下：

　　Spring基础jar包：
1. spring-beans
2. spring-context
3. spring-core
4. spring-expression
5. commons-logging-1.2.jar
6. log4j-1.2.17.jar
　　Spring AOP相关的jar包：
1. aopalliance-1.0.jar
2. aspectjweaver-1.8.7.jar
3. spring-aop
4. spring-aspects
　　junit相关的jar包：
1. junit-4.12.jar
2. hamcrest-core-1.3.jar

　　（2）创建Spring核心配置文件，并导入AOP的约束。这里我将该核心配置文件命名为aop.xml。内容如下：

<?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">

</beans>

XML方式

案例：在User类的add方法执行前后加入日志记录功能。
（1）创建需要被增强的类，User.java，如下：

package com.wm103.aop;

/**
 * Created by DreamBoy on 2018/3/18.
 */
public class User {
    public void add() {
        System.out.println("Running User Add Method.");
    }
}

（2）创建用于增强其他类的类，这里以日志类为例，即目的是为在User对象add方法调用前后，写入日志。LogHandler.java，如下：

package com.wm103.aop;

/**
 * Created by DreamBoy on 2018/3/18.
 */
public class LogHandler {
    public void before() {
        System.out.println("Start Write Log.");
    }

    public void after() {
        System.out.println("End Write Log.");
    }
}

（3）在Spring核心配置文件（这里为aop.xml）中配置，实现类的增强。如下：

<!-- 1. 配置对象 -->
<bean id="user" class="com.wm103.aop.User"></bean>
<bean id="logHandler" class="com.wm103.aop.LogHandler"></bean>

<!-- 2. AOP配置 -->
<aop:config>
    <!-- 2.2 配置切入点 -->
    <aop:pointcut id="pointcut" expression="execution(* com.wm103.aop.User.*(..))"/>

    <!-- 2.1 配置切面 -->
    <aop:aspect ref="logHandler">
        <!-- 2.3 针对切入点，配置通知/增强 -->
        <aop:before method="before" pointcut-ref="pointcut"/>
        <aop:after method="after" pointcut-ref="pointcut"/>
    </aop:aspect>
</aop:config>

（4）创建测试类，TestAop.java，如下：

package com.wm103.aop;

import org.junit.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

/**
 * Created by DreamBoy on 2018/3/18.
 */
public class TestAop {
    @Test
    public void runUser() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("aop.xml");
        User user = (User) context.getBean("user");
        user.add();
    }
}

定义切点

使用表达式配置切入点：
　　在上述例子中为实现AOP操作，对切入点进行定义，定义如下：

<aop:pointcut id="pointcut" expression="execution(* com.wm103.aop.User.*(..))"/>

　　在expression属性中，我们通过使用execution属性对方法进行了定义，即规定哪些方法为切入点。该表达式的语法如下：

execution(<修饰符模式>?<返回类型模式><方法名模式>(<参数模式>)<异常模式>?)  除了返回类型模式、方法名模式和参数模式外，其它项都是可选的。

举例几个主要使用：
1. execution(public * *(..))：匹配所有类的public方法；
2. execution(* com.wm103.dao.*(..))：匹配指定包（这里指com.wm103.dao）下的所有类的方法，不包含子包；
3. execution(* com.wm103.dao..*(..))：匹配指定包以及其下子孙包下的所有类的方法，值得注意的是，“..”出现在类名中时，后面必须跟“*”，表示包、子孙包下的所有类；
4. execution(* com.wm103.dao.UserDaoImpl.*(..))：匹配指定类下的所有方法；
5. execution(* com.wm103.dao.UserDao+.*(..))：匹配实现指定接口（这里指com.wm103.dao.UserDao接口）的所有类的方法；
6. execution(* save*(..))：匹配所有指定前缀（这里指的是save）开头的方法；
7. execution(* *.*(..))：匹配所有类的所有方法。

案例扩展

案例：在上述案例中，对User类的add方法进行补充，增加记录方法运行前的时间和运行后的时间以及花费的时间。
（1）创建用于增强其他类的类，这里以时间类为例，即目的是为在User对象add方法调用前后，写入运行时间。TimeHandler.java，如下：

package com.wm103.aop;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
 * Created by DreamBoy on 2018/3/18.
 */
public class TimeHandler {
    private long startTime = 0;
    private long endTime = 0;

    public void before() {
        startTime = new Date().getTime();
        System.out.println("Start Time: " + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(startTime) + ".");
    }

    public void after() {
        endTime = new Date().getTime();
        System.out.println("End Time: " + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(endTime) + ".");
        long costTime = endTime - startTime;
        System.out.println("Total Cost Time: " + (costTime / 1000.0) + "s.");
    }
}

（2）对上述Spring核心配置文件，进行进一步补充。如下：
配置对象

<bean id="timeHandler" class="com.wm103.aop.TimeHandler"></bean>

配置切面

<aop:aspect ref="timeHandler">
    <aop:before method="before" pointcut-ref="pointcut"/>
    <aop:after method="after" pointcut-ref="pointcut"/>
</aop:aspect>

（3）运行测试类TestAop，运行结果如下：

Start Write Log.
Start Time: 2018-03-21 00:01:35.
Running User Add Method.
End Time: 2018-03-21 00:01:35.
Total Cost Time: 0.075s.
End Write Log.

　　增强的顺序默认按照xml中配置的顺序运行。如果需要将TimeHandler增强先执行的话，那么可以调整LogHandler和TimeHandler的顺序。或者在aop:aspect标签中使用order属性（按从小到大的顺序执行）。如下：

<!-- 2.1 配置切面 -->
<aop:aspect ref="logHandler" order="2">
    <!-- 2.3 针对切入点，配置通知/增强 -->
    <aop:before method="before" pointcut-ref="pointcut"/>
    <aop:after method="after" pointcut-ref="pointcut"/>
</aop:aspect>

<aop:aspect ref="timeHandler" order="1">
    <aop:before method="before" pointcut-ref="pointcut"/>
    <aop:after method="after" pointcut-ref="pointcut"/>
</aop:aspect>

　　运行结果如下：

Start Time: 2018-03-21 00:08:29.
Start Write Log.
Running User Add Method.
End Write Log.
End Time: 2018-03-21 00:08:29.
Total Cost Time: 0.082s.
TestExp Run Method.

（4）环绕通知实现
　　在User.java中添加del方法，如下：

public void del() {
    System.out.println("Running User Del Method.");
}

　　为实现环绕通知，在LogHandler.java中添加如下方法：

public void around(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
    try {
        before();
        joinPoint.proceed();
        after();
    } catch (Throwable throwable) {
        throwable.printStackTrace();
    }
}

　　其中joinPoint.proceed();表示调用被增强类的方法。
　　在Spring核心配置文件中，单独为User类的del方法定义新的切入点，如下：

<aop:pointcut id="pointcut3" expression="execution(* com.wm103.aop.User.del(..))"/>

　　配置切面，针对切入点实现环绕通知，如下：

<aop:aspect ref="logHandler">
    <aop:around method="around" pointcut-ref="pointcut3"/>
</aop:aspect>

　　以上操作即简单实现了环绕通知。我们可以在被增强的类的方法前后执行所需功能的程序代码，以达到增强类方法的目的。测试结果如下：

Start Write Log.
Running User Del Method.
End Write Log.

注解方式

案例：使用注解方式实现前置通知。如下：
（1）创建User.java，内容如下：

package com.wm103.aopanno;

/**
 * Created by DreamBoy on 2018/3/18.
 */
public class User {
    public void add() {
        System.out.println("Running User Add Method.");
    }
}

（2）创建LogHandler.java，这里以日志为例，如下：

package com.wm103.aopanno;

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;

/**
 * Created by DreamBoy on 2018/3/18.
 */
public class LogHandler {
    public void before() {
        System.out.println("Start Write Log.");
    }

    public void after() {
        System.out.println("End Write Log.");
    }
}

（3）定义Spring核心配置文件，这里命名为 aopanno.xml，并开启AOP注解扫描，配置对象，内容如下：

<?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">

    <!-- 1. 开启AOP注解扫描 -->
    <aop:aspectj-autoproxy></aop:aspectj-autoproxy>

    <!-- 2. 配置对象 -->
    <bean id="user" class="com.wm103.aopanno.User"></bean>
    <bean id="logHandler" class="com.wm103.aopanno.LogHandler"></bean>
</beans>

（4）开启AOP注解扫描后，我们还需要在增强类上使用注解@Aspect，在增强方法上使用注解定义切入点，以及设置通知类型。修改LogHandler.java如下：

package com.wm103.aopanno;

import org.aspectj.lang.annotation.After;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;

/**
 * Created by DreamBoy on 2018/3/18.
 */
@Aspect
public class LogHandler {
    @Before(value="execution(* com.wm103.aopanno.User.*(..))")
    public void before() {
        System.out.println("Start Write Log.");
    }

    @After(value="execution(* com.wm103.aopanno.User.*(..))")
    public void after() {
        System.out.println("End Write Log.");
    }
}

（5）创建测试类TestAop.java进行测试，内容如下：

package com.wm103.aopanno;

import org.junit.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

/**
 * Created by DreamBoy on 2018/3/18.
 */
public class TestAop {
    @Test
    public void runUser() {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("aopanno.xml");
        User user = (User) context.getBean("user");
        user.add();
    }
}

（6）总结
　　本案例采用注解的方式简单的实现了类的增强。除了前置通知和最终通知，@AspectJ同样也提供了对应的其他通知类型的注解形式，如下：

@Before 前置通知
@AfterReturning 后置通知
@Around 环绕通知
@AfterThrowing 异常通知
@After 最终通知（不管是否异常，该通知都会被执行）
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