似懂非懂的 AspectJ

news2024/9/25 17:20:21

今天想和小伙伴们聊一下我们在使用 Spring AOP 时，一个非常常见的概念 AspectJ。

1. 关于代理

小伙伴们知道，Java 23 种设计模式中有一种模式叫做代理模式，这种代理我们可以将之称为静态代理，Spring AOP 我们常说是一种动态代理，那么这两种代理的区别在哪里呢？

1.1 静态代理

这种代理在我们日常生活中其实非常常见，例如房屋中介就相当于是一个代理，当房东需要出租房子的时候，需要发布广告、寻找客户、清理房间。。。由于比较麻烦，因此房东可以将租房子这件事情委托给中间代理去做。这就是一个静态代理。

我通过一个简单的代码来演示一下，首先我们有一个租房的接口，如下：

public interface Rent {
    void rent();
}

房东实现了该接口，表示想要出租房屋：

public class Landlord implements Rent{
    @Override
    public void rent() {
        System.out.println("房屋出租");
    }
}

中介作为中间代理，也实现了该接口，同时代理了房东，如下：

public class HouseAgent implements Rent {
    private Landlord landlord;

    public HouseAgent(Landlord landlord) {
        this.landlord = landlord;
    }

    public HouseAgent() {
    }

    @Override
    public void rent() {
        publishAd();
        landlord.rent();
        agencyFee();
    }

    public void publishAd() {
        System.out.println("发布招租广告");
    }

    public void agencyFee() {
        System.out.println("收取中介费");
    }
}

可以看到，中介的 rent 方法中，除了调用房东的 rent 方法之外，还调用了 publishAd 和 agencyFee 两个方法。

接下来客户租房，只需要和代理打交道就可以了，如下：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Landlord landlord = new Landlord();
        HouseAgent houseAgent = new HouseAgent(landlord);
        houseAgent.rent();
    }
}

这就是一个简单的代理模式。无论大家是否有接触过 Java 23 种设计模式，上面这段代码应该都很好理解。

这是静态代理。

1.2 动态代理

动态代理讲究在不改变原类原方法的情况下，增强目标方法的功能，例如，大家平时使用的 Spring 事务功能，在不改变目标方法的情况下，就可以通过动态代理为方法添加事务处理能力。再比如松哥在 TienChin 项目中所讲的日志处理、接口幂等性处理、多数据源处理等，都是动态代理能力的体现：

从实现原理上，我们又可以将动态代理划分为两大类：

  • 编译时增强。
  • 运行时增强。

1.2.1 编译时增强

编译时增强，这种有点类似于 Lombok 的感觉，就是在编译阶段就直接生成了代理类，将来运行的时候，就直接运行这个编译生成的代理类，AspectJ 就是这样一种编译时增强的工具。

AspectJ 全称是 Eclipse AspectJ， 其官网地址是： http://www.eclipse.org/aspectj，截止到本文写作时，目前最新版本为：1.9.7。

从官网我们可以看到 AspectJ 的定位：

  1. 基于 Java 语言的面向切面编程语言。
  2. 兼容 Java。
  3. 易学易用。

使用 AspectJ 时需要使用专门的编译器 ajc。

1.2.2 运行时增强

运行时增强则是指借助于 JDK 动态代理或者 CGLIB 动态代理等，在内存中临时生成 AOP 动态代理类，我们在 Spring AOP 中常说的动态代理，一般是指这种运行时增强。

我们平日开发写的 Spring AOP，基本上都是属于这一类。

2. AspectJ 和 Spring AOP

经过前面的介绍，相信大家已经明白了 AspectJ 其实也是 AOP 的一种实现，只不过它是编译时增强。

接下来，松哥再通过三个具体的案例，来和小伙伴们演示编译时增强和运行时增强。

2.1 AspectJ

首先，在 IDEA 中想要运行 AspectJ，需要先安装 AspectJ 插件，就是下面这个：

安装好之后，我们需要在 IDEA 中配置一下，使用 ajc 编译器代替 javac（这个是针对当前项目的设置，所以可以放心修改）：

有如下几个需要修改的点：

  1. 首先修改编译器为 ajc。
  2. 将使用的 Java 版本改为 8，这个一共有两个地方需要修改。
  3. 设置 aspectjtools.jar 的位置，这个 jar 包需要自己提前准备好，可以从 Maven 官网下载，然后在这里配置 jar 的路径，配置完成之后，点击 test 按钮进行测试，测试成功就会弹出来图中的弹框。

对于第 3 步所需要的 jar，也可以在项目的 Maven 中添加如下依赖，自动下载，下载到本地仓库之后，再删除掉 pom.xml 中的配置即可：

<dependency>
    <groupId>org.aspectj</groupId>
    <artifactId>aspectjtools</artifactId>
    <version>1.9.7.M3</version>
</dependency>

这样，开发环境就准备好了。

接下来，假设我有一个银行转帐的方法：

public class MoneyService {

    public void transferMoney() {
        System.out.println("转账操作");
    }
}

我想给这个方法添加事务，那么我就新建一个 Aspect，如下：

public aspect TxAspect {
    void around():call(void MoneyService.transferMoney()){
        System.out.println("开启事务");
        try {
            proceed();
            System.out.println("提交事务事务");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("回滚事务");
        }
    }
}

这就是 AspectJ 的语法，跟 Java 有点像，但是不太一样。需要注意的是，这个 TxAspect 不是一个 Java 类，它的后缀是 .aj。

proceed 表示继续执行目标方法，前后逻辑比较简单，我就不多说了。

最后，我们去运行转账服务：

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        MoneyService moneyService = new MoneyService();
        moneyService.transferMoney();
    }
}

运行结果如下：

这就是一个静态代理。

为什么这么说呢？我们通过 IDEA 来查看一下 TxAspect 编译之后的结果：

@Aspect
public class TxAspect {
    static {
        try {
            ajc$postClinit();
        } catch (Throwable var1) {
            ajc$initFailureCause = var1;
        }

    }

    public TxAspect() {
    }

    @Around(
        value = "call(void MoneyService.transferMoney())",
        argNames = "ajc$aroundClosure"
    )
    public void ajc$around$org_javaboy_demo_p2_TxAspect$1$3b99afea(AroundClosure ajc$aroundClosure) {
        System.out.println("开启事务");

        try {
            ajc$around$org_javaboy_demo_p2_TxAspect$1$3b99afeaproceed(ajc$aroundClosure);
            System.out.println("提交事务事务");
        } catch (Exception var2) {
            System.out.println("回滚事务");
        }

    }

    public static TxAspect aspectOf() {
        if (ajc$perSingletonInstance == null) {
            throw new NoAspectBoundException("org_javaboy_demo_p2_TxAspect", ajc$initFailureCause);
        } else {
            return ajc$perSingletonInstance;
        }
    }

    public static boolean hasAspect() {
        return ajc$perSingletonInstance != null;
    }
}

再看一下编译之后的启动类：

public class Demo01 {
    public Demo01() {
    }

    public static void main(String[] args) {
        MoneyService moneyService = new MoneyService();
        transferMoney_aroundBody1$advice(moneyService, TxAspect.aspectOf(), (AroundClosure)null);
    }
}

可以看到，都是修改后的内容了。

所以说 AspectJ 的作用就有点类似于 Lombok，直接在编译时期将我们的代码改了，这就是编译时增强。

2.2 Spring AOP

Spring AOP 在开发的时候，其实也使用了 AspectJ 中的注解，像我们平时使用的 @Aspect、@Around、@Pointcut 等，都是 AspectJ 里边提供的，但是 Spring AOP 并未借鉴 AspectJ 的编译时增强，Spring AOP 没有使用 AspectJ 的编译器和织入器，Spring AOP 还是使用了运行时增强。

运行时增强可以利用 JDK 动态代理或者 CGLIB 动态代理来实现。我分别来演示。

2.2.1 JDK 动态代理

JDK 动态代理有一个要求，就是被代理的对象需要有接口，没有接口不行，CGLIB 动态代理则无此要求。

假设我现在有一个计算器接口：

public interface ICalculator {
    int add(int a, int b);
}

这个接口有一个实现类：

public class CalculatorImpl implements ICalculator {
    @Override
    public int add(int a, int b) {
        System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a + b));
        return a + b;
    }
}

现在，我想通过动态代理实现统计该接口的执行时间功能，JDK 动态代理如下：

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {

        CalculatorImpl calculator = new CalculatorImpl();
        ICalculator proxyInstance = (ICalculator) Proxy.newProxyInstance(Demo02.class.getClassLoader(), new Class[]{ICalculator.class}, new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                long startTime = System.currentTimeMillis();
                Object invoke = method.invoke(calculator, args);
                long endTime = System.currentTimeMillis();
                System.out.println(method.getName() + " 方法执行耗时 " + (endTime - startTime) + " 毫秒");
                return invoke;
            }
        });
        proxyInstance.add(3, 4);
    }
}

不需要任何额外依赖，都是 JDK 自带的能力：

  1. Proxy.newProxyInstance 方法表示要生成一个动态代理对象。
  2. newProxyInstance 方法有三个参数，第一个是一个类加载器，第二个参数是一个被代理的对象所实现的接口，第三个则是具体的代理逻辑。
  3. 在 InvocationHandler 中，有一个 invoke 方法，该方法有三个参数，分别表示当前代理对象，被拦截下来的方法以及方法的参数，我们在该方法中可以统计被拦截方法的执行时间，通过方式执行被拦截下来的目标方法。
  4. 最终，第一步的方法返回了一个代理对象，执行该代理对象，就有代理的效果了。

上面这个案例就是一个 JDK 动态代理。这是一种运行时增强，在编译阶段并未修改我们的代码。

2.2.2 CGLIB 动态代理

从 SpringBoot2 开始，AOP 默认使用的动态代理就是 CGLIB 动态代理了，相比于 JDK 动态代理，CGLIB 动态代理支持代理一个类。

使用 CGLIB 动态代理，需要首先添加依赖，如下：

<dependency>
    <groupId>cglib</groupId>
    <artifactId>cglib</artifactId>
    <version>3.3.0</version>
</dependency>

假设我有一个计算器，如下：

public class Calculator {
    public int add(int a, int b) {
        System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a + b));
        return a + b;
    }
}

大家注意，这个计算器就是一个实现类，没有接口。

现在，我想统计这个计算器方法的执行时间，首先，我添加一个方法执行的拦截器：

public class CalculatorInterceptor implements MethodInterceptor {
    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        Object result = methodProxy.invokeSuper(o, objects);
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(method.getName() + " 方法执行耗时 " + (endTime - startTime) + " 毫秒");
        return result;
    }
}

当把代理方法拦截下来之后，额外要做的事情就在 intercept 方法中完成。通过执行 methodProxy.invokeSuper 可以调用到代理方法。

最后，配置 CGLIB，为方法配置增强：

public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(Calculator.class);
        enhancer.setCallback(new CalculatorInterceptor());
        Calculator calculator = (Calculator) enhancer.create();
        calculator.add(4, 5);
    }
}

这里其实就是创建了字节增强器，为生成的代理对象配置 superClass，然后设置拦截下来之后的回调函数就行了，最后通过 create 方法获取到一个代理对象。

这就是 CGLIB 动态代理。

3. 小结

经过上面的介绍，现在大家应该搞明白了静态代理、编译时增强的动态代理和运行时增强的动态代理了吧～

那么我们在项目中到底该如何选择呢？

先来说 AspectJ 的几个优势吧。

  1. Spring AOP 由于要生成动态代理类，因此，对于一些 static 或者 final 修饰的方法，是无法代理的，因为这些方法是无法被重写的，final 修饰的类也无法被继承。但是，AspectJ 由于不需要动态生成代理类，一切都是编译时完成的，因此，这个问题在 AspectJ 中天然的就被解决了。
  2. Spring AOP 有一个局限性，就是只能用到被 Spring 容器管理的 Bean 上，其他的类则无法使用，AspectJ 则无此限制（话说回来，Java 项目 Spring 基本上都是标配了，所以这点其实到也不重要）。
  3. Spring AOP 只能在运行时增强，而 AspectJ 则支持编译时增强，编译后增强以及运行时增强。
  4. Spring AOP 支持方法的增强，然而 AspectJ 支持方法、属性、构造器、静态对象、final 类/方法等的增强。
  5. AspectJ 由于是编译时增强，因此运行效率也要高于 Spring AOP。
  6. 。。。

虽然 AspectJ 有这么多优势，但是 Spring AOP 却有另外一个制胜法宝，那就是简单易用！

所以，我们日常开发中，还是 Spring AOP 使用更多。

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