Spring AOP 详解

news2024/11/15 11:03:24

Spring AOP 详解

  • 一、什么是 Spring AOP
  • 二、为何要用 AOP
  • 三、Spring AOP
    • 3.1 AOP 组成
      • 3.1.1 切面 (Aspect)
      • 3.1.2 连接点 (Join Point)
      • 3.1.3 切点 (Pointcut)
      • 3.1.4 通知 / 增强方法 (Advice)
      • 3.1.5 小结
    • 3.2 Spring AOP 使用
      • 3.2.1 添加 AOP 框架支持
      • 3.2.2 定义切面和切点
      • 3.2.3 定义相关通知
      • 3.2.4 验证
    • 3.3 Spring AOP 实现原理
  • 四、总结

一、什么是 Spring AOP

在介绍 Spring AOP 之前，⾸先要了解⼀下什么是 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页面 (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。

在这里插入图片描述

二、为何要用 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，其他几乎所有页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。

三、Spring AOP

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。

下⾯我们分别来看。

3.1 AOP 组成

3.1.1 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。

3.1.2 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。

连接点相当于需要被增强的某个 AOP 功能的所有⽅法。

3.1.3 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）。

3.1.4 通知 / 增强方法 (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 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：
在这里插入图片描述

3.1.5 小结

在这里插入图片描述

3.2 Spring AOP 使用

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

3.2.1 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>

3.2.2 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：

package com.example.demo.aop;

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

/**
 * 登录的 AOP 实现代码
 */
@Component
@Aspect // 标识当前类为一个切面
public class LoginAOP {

    // 定义切点（拦截的规则）
    @Pointcut("execution(* com.example.demo.controller.UserController.*(..))")
    public void pointcut() {
    }

}

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>)
在这里插入图片描述
修饰符和异常可以省略，具体含义如下：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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。

3.2.3 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.demo.aop;

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

/**
 * 登录的 AOP 实现代码
 */
@Component
@Aspect // 标识当前类为一个切面
public class LoginAOP {

    // 定义切点（拦截的规则）
    @Pointcut("execution(* com.example.demo.controller.UserController.*(..))")
    public void pointcut() {
    }

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

    // 后置通知
    @After("pointcut()")
    public void doAfter() {
        // 后置通知实现的具体业务代码
        System.out.println("执行了后置通知");
    }

    // 环绕通知
    @Around("pointcut()")
    public Object doAround(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        Object result = null;
        // 前置业务代码
        System.out.println("环绕通知的前置执行方法");
        try {
            // 执行目标方法
            result = joinPoint.proceed();
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 后置业务执行代码
        System.out.println("环绕通知的后置执行方法");
        return result;
    }

}

经过以上的代码我们就能实现 Spring AOP 了。

3.2.4 验证

提前对 UserController 类中的 getall 方法进行一系列封装：

package com.example.demo.controller;

import com.example.demo.model.UserInfo;
import com.example.demo.service.UserService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.List;

@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @RequestMapping("/getall")
    public List<UserInfo> getUsers() {
        System.out.println("执行了 UserController.getUsers 方法");
        return userService.getAll();
    }
}

package com.example.demo.service;

import com.example.demo.mapper.UserMapper;
import com.example.demo.model.UserInfo;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.List;

@Service
public class UserService {
    @Autowired
    private UserMapper userMapper;

    public List<UserInfo> getAll(){
        return userMapper.getAll();
    }
}

package com.example.demo.mapper;

import com.example.demo.model.UserInfo;
import org.apache.ibatis.annotations.Mapper;

import java.util.List;

@Mapper // mybaits 接口，此注解一定不能忽略
public interface UserMapper {
    // 查询所有的信息
    public List<UserInfo> getAll();
}

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE mapper PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN" "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="com.example.demo.mapper.UserMapper">
    <select id="getAll" resultType="com.example.demo.model.UserInfo">
        select * from userinfo
    </select>
</mapper>

通过 http://localhost:8080/user/getall 访问，控制台：

在这里插入图片描述
(环绕通知在最外层~)

3.3 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。

在这里插入图片描述

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 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。

以下为代码实现：

import org.example.demo.service.AliPayService;
import org.example.demo.service.PayService;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
//动态代理：使⽤JDK提供的api（InvocationHandler、Proxy实现），此种⽅式实现，要求被
代理类必须实现接⼝
public class PayServiceJDKInvocationHandler implements InvocationHandler {

    //⽬标对象即就是被代理对象
    private Object target;

    public PayServiceJDKInvocationHandler( Object target) {
        this.target = target;
    }

    //proxy代理对象
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        //1.安全检查
        System.out.println("安全检查");
        //2.记录⽇志
        System.out.println("记录⽇志");
        //3.时间统计开始
        System.out.println("记录开始时间");
        //通过反射调⽤被代理类的⽅法
        Object retVal = method.invoke(target, args);
        //4.时间统计结束
        System.out.println("记录结束时间");
        return retVal;
    }
    public static void main(String[] args) {
        PayService target= new AliPayService();
        //⽅法调⽤处理器
        InvocationHandler handler =
                new PayServiceJDKInvocationHandler(target);
        //创建⼀个代理类：通过被代理类、被代理实现的接⼝、⽅法调⽤处理器来创建
        PayService proxy = (PayService) Proxy.newProxyInstance(
                target.getClass().getClassLoader(),
                new Class[]{PayService.class},
                handler
        );
        proxy.pay();
    }
}

CGLIB 动态代理实现
CGLIB 实现时，先通过实现 MethodInterceptor 接⼝创建⽅法调⽤处理器，再通过 Enhancer 来创建代理类。

import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy;
import org.example.demo.service.AliPayService;
import org.example.demo.service.PayService;
import java.lang.reflect.Method;
public class PayServiceCGLIBInterceptor implements MethodInterceptor {
    //被代理对象
    private Object target;

    public PayServiceCGLIBInterceptor(Object target){
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        //1.安全检查
        System.out.println("安全检查");
        //2.记录⽇志
        System.out.println("记录⽇志");
        //3.时间统计开始
        System.out.println("记录开始时间");
        //通过cglib的代理⽅法调⽤
        Object retVal = methodProxy.invoke(target, args);
        //4.时间统计结束
        System.out.println("记录结束时间");
        return retVal;
    }

    public static void main(String[] args) {
        PayService target= new AliPayService();
        PayService proxy= (PayService) Enhancer.create(target.getClass(),new PayServiceCGLIBInterceptor(target));
        proxy.pay();
    }
}

JDK 和 CGLIB 实现的区别

  1. 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。
  2. 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 (三方框架，一般性能有优势)。

四、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，Spring AOP 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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【Python】Python数据结构之布尔类型（bool）

目录&#xff1a;Python数据结构之布尔类型&#xff08;bool&#xff09;一、布尔说明二、判定三、布尔运算&#xff1a; and, or, not一、布尔说明 Python 中布尔值使用常量True 和 False来表示&#xff1b;注意大小写。比较运算符< > 等返回的类型就是bool类型&#…
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