Spring学习之旅(五)--AOP

什么是 AOP

AOP（Aspect-OrientedProgramming，面向方面编程），可以说是 OOP（Object-Oriented Programing，面向对象编程）的补充和完善。 OOP 引入封装、继承和多态性等概念来建立一种对象层次结构，用以模拟公共行为的一个集合。当我们需要为分散的对象引入公共行为的时候，OOP 则显得无能为力。也就是说，OOP 允许你定义从上到下的关系，但并不适合定义从左到右的关系。例如日志功能。日志代码往往水平地散布在所有对象层次中，而与它所散布到的对象的核心功能毫无关系。对于其他类型的代码，如安全性、异常处理和透明的持续性也是如此。这种散布在各处的无关的代码被称为横切（cross-cutting）代码，在 OOP 设计中，它导致了大量代码的重复，而不利于各个模块的重用。

而 AOP 技术则恰恰相反，它利用一种称为“横切”的技术，剖解开封装的对象内部，并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块，并将其名为 “Aspect”，即方面。所谓“方面”，简单地说，就是将那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块间的耦合度，并有利于未来的可操作性和可维护性。AOP 代表的是一个横向的关系，如果说“对象”是一个空心的圆柱体，其中封装的是对象的属性和行为；那么面向方面编程的方法，就仿佛一把利刃，将这些空心圆柱体剖开，以获得其内部的消息。而剖开的切面，也就是所谓的“方面”了。然后它又以巧夺天功的妙手将这些剖开的切面复原，不留痕迹。

使用“横切”技术， AOP 把软件系统分为两个部分：核心关注点和横切关注点。业务处理的主要流程是核心关注点，与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是，他们经常发生在核心关注点的多处，而各处都基本相似。比如权限认证、日志、事务处理。Aop 的作用在于分离系统中的各种关注点，将核心关注点和横切关注点分离开来。正如 Avanade 公司的高级方案构架师 Adam Magee 所说，AOP 的核心思想就是“将应用程序中的商业逻辑同对其提供支持的通用服务进行分离。”

实现AOP的技术

主要分为两大类：一是采用动态代理技术，利用截取消息的方式，对该消息进行装饰，以取代原有对象行为的执行；二是采用静态织入的方式，引入特定的语法创建“方面”，从而使得编译器可以在编译期间织入有关“方面”的代码。

AOP相关概念

通知（Advice）

通知定义了切面是什么以及何时使用。除了描述切面要完成的工作，通知还解决了何时执行这个工作的问题。它应该应用在某个方法被调用之前？之后？之前和之后都调用？还是只在方法抛出异常时调用？

Spring 切面可以应用5种类型的通知：

• 前置通知（Before）：在目标方法被调用之前调用通知功能；
• 后置通知（After）：在目标方法完成之后调用通知，此时不会关心方法的输出是什么；
• 返回通知（After-returning）：在目标方法成功执行之后调用通知；
• 异常通知（After-throwing）：在目标方法抛出异常后调用通知；
• 环绕通知（Around）：通知包裹了被通知的方法，在被通知的方法调用之前和调用之后执行自定义的行为。

对应注解：

注解	通知
@After	通知方法会在目标方法返回或抛出异常后调用
@AfterReturning	通知方法会在目标方法返回后调用
@AfterThrowing	通知方法会在目标方法抛出异常后调用
@Around	通知方法会将目标方法封装起来
@Before	通知方法会在目标方法调用之前执行

连接点（Join point）

连接点是在应用执行过程中能够插入切面的一个点。这个点可以是调用方法时、抛出异常时、甚至修改一个字段时。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。

切点（Pointcut）

如果说通知定义了切面的“什么”和“何时”的话，那么切点就定义了“何处” 。切点的定义会匹配通知所要织入的一个或多个连接点。我们通常使用明确的类和方法名称，或是利用正则表达式定义所匹配的类和方法名称来指定这些切点。有些AOP框架允许我们创建动态的切点，可以根据运行时的决策（比如方法的参数值）来决定是否应用通知。

切面（Aspect）

通知+切点=切面

引入（Introduction）

引入允许我们向现有的类添加新方法或属性

织入（Weaving）

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。AspectJ 5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个时刻被织入。一般情况下，在织入切面时，AOP容器会为目标对象动态地创建一个代理对象。Spring AOP就是以这种方式织入切面的。

Spring 对 AOP 的支持：

• 基于代理的经典Spring AOP；
• 纯POJO切面（4.x版本需要XML配置）；
• @AspectJ注解驱动的切面；
• 注入式AspectJ切面（适用于Spring各版本）

前三种都是Spring AOP实现的变体，Spring AOP构建在动态代理基础之上，因此，Spring对AOP的支持局限于方法拦截。也就是说，AspectJ才是王道。 另外在代理类中包裹切面，Spring在运行期把切面织入到Spring管理的bean中。如下图所示，代理类封装了目标类，并拦截被通知方法的调用，再把调用转发给真正的目标bean。当代理拦截到方法调用时，在调用目标bean方法之前，会执行切面逻辑。直到应用需要被代理的bean时，Spring才创建代理对象。 如果使用的是ApplicationContext的话，在ApplicationContext从BeanFactory中加载所有bean的时候，Spring才会创建被代理的对象。因为Spring运行时才创建代理对象，所以我们不需要特殊的编译器来织入Spring AOP的切面。

实例

public interface Performance(){
  public void perform();
}

现在来写一个切点表达式，这个表达式能够设置当 perform() 方法执行时触发通知的调用。

execution(* concert.Performance.perform(..))
//execution：在方法执行时触发
//*：返回任意类型
//concert.Performance：方法所属类
//perform：方法名
//(..)：使用任意参数

不仅如此，还可以写的更复杂一点

execution(* concert.Performance.perform(..)&&within(concert.*))
//增加了一个与操作，当concert包下的任意类方法被调用时也会触发

在切点中选择bean

execution(*concert.Performance.perform()) and bean('woodstock')
//限定bean id为woodstock

来个完整的切面

@Aspect
public class Audience{
  @Before("execution(**concert.Performance.perform(..))")
  public void silenceCellPhones(){
    System.out.println("Silencing cell phones");
  }
  @Before("execution{** concert.Performance.perform{..}}")
  public void taskSeats(){
    System.out.println("Talking seats");
  }
  @AfterReturning("execution{** concert.Performance.perform{..}}")
  public void applause(){
    System.out.println("CLAP CLAP CLAP!!!");
  }
  @AfterThrowing("execution{** concert.Performance.perform{..}}")
  public void demanRefund(){
    System.out.println("Demanding a refund");
  }
}

可以简化一下

@Aspect
public class Audience{
  //避免频繁使用切点表达式
  @Pointcut("execution(** concert.Performance.perform(..))")
  public void performance(){}
 
  @Before("performance()")
  public void silenceCellPhones(){
    System.out.println("Silencing cell phones");
  }
  @Before("performance()")
  public void taskSeats(){
    System.out.println("Talking seats");
  }
  @AfterReturning("performance()")
  public void applause(){
    System.out.println("CLAP CLAP CLAP!!!");
  }
  @AfterThrowing("performance()")
  public void demanRefund(){
    System.out.println("Demanding a refund");
  }
}

XML中声明切面

AOP配置元素	用途
<aop:advisor>	定义AOP通知器
<aop:after>	定义AOP后置通知（不管被通知的方法是否执行成功）
<aop:after-returning>	定义AOP返回通知
<aop:after-throwing>	定义AOP异常通知
<aop:around>	定义AOP环绕通知
<aop:aspect>	定义一个切面
<aop:aspectj-autoproxy>	启用@AspectJ注解驱动的切面
<aop:before>	定义一个AOP前置通知
<aop:config>	顶层的AOP配置元素。大多数的aop:*元素必须包含在aop:config元素内
<aop:declare-parents>	以透明的方式为被通知的对象引入额外的接口
<aop:pointcut>	定义一个切点

来个例子

public class Audience{
  public void silenceCellPhones(){
    System.out.println("Silencing cell phones");
  }
  public void taskSeats(){
    System.out.println("Talking seats");
  }
  public void applause(){
    System.out.println("CLAP CLAP CLAP!!!");
  }
  public void demandRefund(){
    System.out.println("Demanding a refund");
  }
}

通过XML将无注解的Audience声明为切面

<aop:config>
  <aop:aspect ref="audience">
    <aop:before
      pointcut ="execution(** concert.Performance.perform(..))"
      method="sillenceCellPhones"/>
    <aop:before
      pointcut ="execution(** concert.Performance.perform(..))"
      method="taskSeats"/>
    <aop:after-returning
      pointcut ="execution(** concert.Performance.perform(..))"
      method="applause"/>
    <aop:After-throwing
        pointcut ="execution(** concert.Performance.perform(..))"
        method="demanRefund"/>
  </aop:aspect>
</aop:config>

AspectJ 关于Spring AOP 的AspectJ 切点，最重要的一点就是 Spring 仅支持AspectJ 切点指示器（pointcut designator）的一个子集。让我们回顾下，Spring是基于代理的，而某些切点表达式是与基于代理的AOP无关的。下表列出了 Spring AOP 所支持的 AspectJ 切点指示器。

Spring 借助 AspectJ 的切点表达式语言来定义 Spring 切面

AspectJ指示器	描　　述
arg()	限制连接点匹配参数为指定类型的执行方法
@args()	限制连接点匹配参数由指定注解标注的执行方法
execution()	用于匹配是连接点的执行方法
this()	限制连接点匹配AOP代理的bean引用为指定类型的类
target	限制连接点匹配目标对象为指定类型的类
@target()	限制连接点匹配特定的执行对象，这些对象对应的类要具有指定类型的注解
within()	限制连接点匹配指定的类型
@within()	限制连接点匹配指定注解所标注的类型（当使用Spring AOP时，方法定义在由指定的注解所标注的类里）
@annotation	限定匹配带有指定注解的连接点