Spring AOP详解

一、什么是AOP

AOP（Aspect-OrientedProgramming，面向切面编程），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，用于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允许开发者定义从上到下（纵向）的关系，但并不适合定义从左到右（横向）的关系，例如日志功能。日志代码往往水平（横向）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”，即切面。所谓“切面”，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；那么面向切面编程的方法，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“切面”了。然后它又以巧夺天工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“切面”，从而使得编译器可以在编译期间织入有关“切面”的代码。

二、AOP使用场景

AOP用来封装横切关注点，具体可以在下面的场景中使用：

Authentication 权限

Caching 缓存

Context passing 内容传递

Error handling 错误处理

Lazy loading 懒加载

Debugging 调试

logging, tracing, profiling and monitoring 日志 跟踪 优化 校准

Performance optimization 性能优化

Persistence 持久化

Resource pooling 资源池

Synchronization 同步

Transactions 事务

三、AOP相关概念

1、横切关注点：对哪些方法进行拦截，拦截后怎么处理，这些关注点称之为横切关注点。

2、切面（Aspect）：类是对物体特征的抽象，切面就是对横切关注点的抽象。

一个关注点的模块化，这个关注点实现可能另外横切多个对象。事务管理是J2EE应用中一个很好的横切关注点例子。切面用Spring的Advisor或拦截器实现。

3、连接点（Joinpoint）：被拦截到的点。

程序执行过程中明确的点，如方法的调用或特定的异常被抛出。因为Spring只支持方法类型的连接点，所以在Spring中连接点指的就是被拦截到的方法，实际上连接点还可以是字段或者构造器。

4、切入点（Pointcut）：对连接点进行拦截的定义。

指定一个通知将被引发的一系列连接点的集合。AOP框架必须允许开发者指定切入点：例如，使用正则表达式。 Spring定义了Pointcut接口，用来组合MethodMatcher和ClassFilter，可以通过名字很清楚的理解， MethodMatcher是用来检查目标类的方法是否可以被应用此通知，而ClassFilter是用来检查Pointcut是否应该应用到目标类上

5、通知（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、后置、异常、最终、环绕通知五类。

在特定的连接点，AOP框架执行的动作。各种类型的通知包括“around”、“before”和“throws”通知。通知类型将在下面讨论。许多AOP框架包括Spring都是以拦截器做通知模型，维护一个“围绕”连接点的拦截器链。Spring中定义了四个advice: BeforeAdvice, AfterAdvice, ThrowAdvice和DynamicIntroductionAdvice

6、目标对象（Target Object）：包含连接点的对象。也被称作被通知或被代理对象。POJO

7、织入（Weaving）：将切面应用到目标对象并导致代理对象创建的过程。组装方面来创建一个被通知对象。这可以在编译时完成（例如使用AspectJ编译器），也可以在运行时完成。Spring和其他纯Java AOP框架一样，在运行时完成织入。

8、引入（Introduction）: 在不修改代码的前提下，引入可以在运行期为类动态地添加一些方法或字段。添加方法或字段到被通知的类。 Spring允许引入新的接口到任何被通知的对象。例如，你可以使用一个引入使任何对象实现IsModified接口，来简化缓存。Spring中要使用Introduction, 可有通过DelegatingIntroductionInterceptor来实现通知，通过DefaultIntroductionAdvisor来配置Advice和代理类要实现的接口

9、AOP代理（AOP Proxy）：AOP框架创建的对象，包含通知。 在Spring中，AOP代理可以是JDK动态代理或者CGLIB代理。

四、Spring AOP组件

下面这种类图列出了Spring中主要的AOP组件

五、Spring AOP代理对象的生成

Spring中AOP代理由Spring的IOC容器负责生成、管理，其依赖关系也由IOC容器负责管理。因此，AOP代理可以直接使用容器中的其它bean实例作为目标，这种关系可由IOC容器的依赖注入提供。Spring创建代理的规则为：

1、默认使用Java动态代理来创建AOP代理，这样就可以为任何接口实例创建代理了

2、当需要代理的类不是代理接口的时候，Spring会切换为使用CGLIB代理，也可强制使用CGLIB

AOP编程其实是很简单的事情，纵观AOP编程，程序员只需要参与三个部分：

1、定义普通业务组件

2、定义切入点，一个切入点可能横切多个业务组件

3、定义增强处理，增强处理就是在AOP框架为普通业务组件织入的处理动作

所以进行AOP编程的关键就是定义切入点和定义增强处理，一旦定义了合适的切入点和增强处理，AOP框架将

自动生成AOP代理，即：代理对象的方法=增强处理+被代理对象的方法。

下面给出一个Spring AOP的.xml文件模板，名字叫做aop.xml，之后的内容都在aop.xml上进行扩展：

<?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"
    xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.2.xsd
        http://www.springframework.org/schema/aop
        http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-4.2.xsd">
            
</beans>

六、基于Spring的AOP简单实现

注意一下，在讲解之前，说明一点：使用Spring AOP，要成功运行起代码，只用Spring提供给开发者的jar包是不够的，请额外上网下载两个jar包：

1、aopalliance.jar

2、aspectjweaver.jar

例1：

开始讲解用Spring AOP的XML实现方式，先定义一个接口：

public interface HelloWorld
{
    void printHelloWorld();
    void doPrint();
}

定义两个接口实现类：

public class HelloWorldImpl1 implements HelloWorld
{
    public void printHelloWorld()
    {
        System.out.println("Enter HelloWorldImpl1.printHelloWorld()");
    }
    
    public void doPrint()
    {
        System.out.println("Enter HelloWorldImpl1.doPrint()");
        return ;
    }
}
public class HelloWorldImpl2 implements HelloWorld
{
    public void printHelloWorld()
    {
        System.out.println("Enter HelloWorldImpl2.printHelloWorld()");
    }
    
    public void doPrint()
    {
        System.out.println("Enter HelloWorldImpl2.doPrint()");
        return ;
    }
}

横切关注点，这里是打印时间：

public class TimeHandler
{
    public void printTime()
    {
        System.out.println("CurrentTime = " + System.currentTimeMillis());
    }
}

有这三个类就可以实现一个简单的Spring AOP了，看一下aop.xml的配置：

<?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"
    xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.2.xsd
        http://www.springframework.org/schema/aop
        http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-4.2.xsd">
        
        <bean id="helloWorldImpl1" class="com.xrq.aop.HelloWorldImpl1" />
        <bean id="helloWorldImpl2" class="com.xrq.aop.HelloWorldImpl2" />
        <bean id="timeHandler" class="com.xrq.aop.TimeHandler" />
        
        <aop:config>
            <aop:aspect id="time" ref="timeHandler">
                <aop:pointcut id="addAllMethod" expression="execution(* com.xrq.aop.HelloWorld.*(..))" />
                <aop:before method="printTime" pointcut-ref="addAllMethod" />
                <aop:after method="printTime" pointcut-ref="addAllMethod" />
            </aop:aspect>
        </aop:config>
</beans>

 Pointcut 是指那些方法需要被执行"AOP"。

写一个main函数调用一下：

public static void main(String[] args)
{
    ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("aop.xml");
        
    HelloWorld hw1 = (HelloWorld)ctx.getBean("helloWorldImpl1");
    HelloWorld hw2 = (HelloWorld)ctx.getBean("helloWorldImpl2");
    hw1.printHelloWorld();
    System.out.println();
    hw1.doPrint();
    System.out.println();
    hw2.printHelloWorld();
    System.out.println();
    hw2.doPrint();
}

运行结果为：

CurrentTime = 1446129611993
Enter HelloWorldImpl1.printHelloWorld()
CurrentTime = 1446129611993

CurrentTime = 1446129611994
Enter HelloWorldImpl1.doPrint()
CurrentTime = 1446129611994

CurrentTime = 1446129611994
Enter HelloWorldImpl2.printHelloWorld()
CurrentTime = 1446129611994

CurrentTime = 1446129611994
Enter HelloWorldImpl2.doPrint()
CurrentTime = 1446129611994

 再举个栗子：

例2：

1、增加一个横切关注点，打印日志，Java类为：

public class LogHandler
{
    public void LogBefore()
    {
        System.out.println("Log before method");
    }
    
    public void LogAfter()
    {
        System.out.println("Log after method");
    }
}

aop.xml配置为：

<?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"
    xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.2.xsd
        http://www.springframework.org/schema/aop
        http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-4.2.xsd">
        
        <bean id="helloWorldImpl1" class="com.xrq.aop.HelloWorldImpl1" />
        <bean id="helloWorldImpl2" class="com.xrq.aop.HelloWorldImpl2" />
        <bean id="timeHandler" class="com.xrq.aop.TimeHandler" />
        <bean id="logHandler" class="com.xrq.aop.LogHandler" />
        
        <aop:config>
            <aop:aspect id="time" ref="timeHandler" order="1">
                <aop:pointcut id="addTime" expression="execution(* com.xrq.aop.HelloWorld.*(..))" />
                <aop:before method="printTime" pointcut-ref="addTime" />
                <aop:after method="printTime" pointcut-ref="addTime" />
            </aop:aspect>
            <aop:aspect id="log" ref="logHandler" order="2">
                <aop:pointcut id="printLog" expression="execution(* com.xrq.aop.HelloWorld.*(..))" />
                <aop:before method="LogBefore" pointcut-ref="printLog" />
                <aop:after method="LogAfter" pointcut-ref="printLog" />
            </aop:aspect>
        </aop:config>
</beans>

测试类不变，打印结果为：

CurrentTime = 1446130273734
Log before method
Enter HelloWorldImpl1.printHelloWorld()
Log after method
CurrentTime = 1446130273735

CurrentTime = 1446130273736
Log before method
Enter HelloWorldImpl1.doPrint()
Log after method
CurrentTime = 1446130273736

CurrentTime = 1446130273736
Log before method
Enter HelloWorldImpl2.printHelloWorld()
Log after method
CurrentTime = 1446130273736

CurrentTime = 1446130273737
Log before method
Enter HelloWorldImpl2.doPrint()
Log after method
CurrentTime = 1446130273737

要想让logHandler在timeHandler前使用有两个办法：

（1）aspect里面有一个order属性，order属性的数字就是横切关注点的顺序

（2）把logHandler定义在timeHandler前面，Spring默认以aspect的定义顺序作为织入顺序

例3：

2、我只想织入接口中的某些方法

修改一下pointcut的expression就好了：

<?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"
    xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.2.xsd
        http://www.springframework.org/schema/aop
        http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-4.2.xsd">
        
        <bean id="helloWorldImpl1" class="com.xrq.aop.HelloWorldImpl1" />
        <bean id="helloWorldImpl2" class="com.xrq.aop.HelloWorldImpl2" />
        <bean id="timeHandler" class="com.xrq.aop.TimeHandler" />
        <bean id="logHandler" class="com.xrq.aop.LogHandler" />
        
        <aop:config>
            <aop:aspect id="time" ref="timeHandler" order="1">
                <aop:pointcut id="addTime" expression="execution(* com.xrq.aop.HelloWorld.print*(..))" />
                <aop:before method="printTime" pointcut-ref="addTime" />
                <aop:after method="printTime" pointcut-ref="addTime" />
            </aop:aspect>
            <aop:aspect id="log" ref="logHandler" order="2">
                <aop:pointcut id="printLog" expression="execution(* com.xrq.aop.HelloWorld.do*(..))" />
                <aop:before method="LogBefore" pointcut-ref="printLog" />
                <aop:after method="LogAfter" pointcut-ref="printLog" />
            </aop:aspect>
        </aop:config>
</beans>

表示timeHandler只会织入HelloWorld接口print开头的方法，logHandler只会织入HelloWorld接口do开头的方法

例4：

强制使用CGLIB生成代理

前面说过Spring使用动态代理或是CGLIB生成代理是有规则的，高版本的Spring会自动选择是使用动态代理还是CGLIB生成代理内容，当然我们也可以强制使用CGLIB生成代理，那就是<aop:config>里面有一个"proxy-target-class"属性，这个属性值如果被设置为true，那么基于类的代理将起作用，如果proxy-target-class被设置为false或者这个属性被省略，那么基于接口的代理将起作用。

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