Spring AOP详解

1.什么是 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。
⽽ 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。

2.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来统⼀处理了.

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 Oriented
Programming，⾯向对象编程）的补充和完善。

3.接下来要学习的内容

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

4.AOP 组成

1.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.

2.连接点（Join Point）

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。

3.切点（Pointcut）

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）

4.通知（Advice）

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。

切点相当于要增强的⽅法。

AOP组成：

1.切面：用来描述某一件事情（切面），类似某个数据库

2.切点：使用一组规则来匹配连接点，类似某张表。

3.连接点：切面中的所有方法，类似有表中的数据（一个连接点就是一条数据）。

4.通知：切面的具体实现

a)前置通知

b)后置通知

c)抛出异常之后通知

d)返回方法之后通知

e)环绕通知

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：

4.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：

添加 Spring AOP 框架⽀持。
定义切⾯和切点。
定义通知

添加 AOP 框架⽀持

把 <version>2.7.5</version> 删掉，spring boot自动匹配版本。

定义切⾯和切点
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：

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>)
修饰符和异常可以省略。

表达式示例

execution(* com.cad.demo.User.*(..)) ：匹配 User 类⾥的所有⽅法。
execution(* com.cad.demo.User+.*(..)) ：匹配该类的⼦类包括该类的所有⽅法。
execution(* com.cad.*.*(..)) ：匹配 com.cad 包下的所有类的所有⽅法。
execution(* com.cad..*.*(..)) ：匹配 com.cad 包下、⼦孙包下所有类的所有⽅法。
execution(* addUser(String, int)) ：匹配 addUser ⽅法，且第⼀个参数类型是 String，第⼆个参数类型是 int。

第一个 * 表示返回值的类型任意

定义相关通知
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：

package com.example._20230103.commons;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect     //表示当前的类为切面
@Component
public class UserAspect {
    //定义切点，这里使用AspectJ表达式语法
    @Pointcut("execution(* com.example._20230103.controller.UserController.*(..))")
    public void pointcut() {

    }

    //前置通知
    @Before("pointcut()")
    public void before() {
        System.out.println("执行了前置方法！");
    }

    //后置通知
    @After("pointcut()")
    public void after() {
        System.out.println("执行了后置方法！");
    }
    // return 之前通知
    @AfterReturning("pointcut()")
    public void afterReturning() {
        System.out.println("执行了AfterReturning方法！");
    }
    // 抛出异常之前通知
    @AfterThrowing("pointcut()")
    public void afterThrowing() {
        System.out.println("执行了AfterThrowing方法！");
    }

    //添加环绕通知
    @Around("pointcut()")
    public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        Object obj = null;
        System.out.println("执行环绕通知的前置方法");
        obj = joinPoint.proceed(); //执行拦截的方法
        System.out.println("执行环绕通知的后置方法");
        return obj;
    }
}

启动项目，运行结果：

5.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。
类加载器：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 动态代理实现

JDK 实现时，先通过实现 InvocationHandler 接⼝创建⽅法调⽤处理器，再通过 Proxy 来创建代
理类。

JDK 和 CGLIB 实现的区别

JDK 实现，要求被代理类必须实现接⼝，之后是通过 InvocationHandler 及 Proxy，在运⾏时动态的在内存中⽣成了代理类对象，该代理对象是通过实现同样的接⼝实现（类似静态代理接⼝实现的⽅式），只是该代理类是在运⾏期时，动态的织⼊统⼀的业务逻辑字节码来完成。
CGLIB 实现，被代理类可以不实现接⼝，是通过继承被代理类，在运⾏时动态的⽣成代理类对象。

总结：

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。

未完待续~