AOP实现原理

目录

一、概述

二、静态代理

三、动态代理

四、Cglib动态代理


一、概述

Spring 为解耦而生,其中AOP(面向切面编程)是很浓重的一笔,本文来探讨一下AOP实现的原理。

代理们模式是常用的java设计模式,他的特征是代理类与委托类有同样的接口,代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类,以及事后处理消息等。代理类与委托类之间通常会存在关联关系,一个代理类的对象与一个委托类的对象关联,代理类的对象本身并不真正实现服务,而是通过调用委托类的对象的相关方法,来提供特定的服务。 按照代理的创建时期,代理类可以分为两种:

  • 静态代理:由程序员创建或特定工具自动生成源代码,再对其编译。在程序运行前,代理类的.class文件就已经存在了。
  • 动态代理:在程序运行时,运用反射机制动态创建而成。

另外还有Cglib动态代理,它是针对类实现的代理。

二、静态代理

/** 
* 定义一个账户接口 
*/  
public interface Count {  
    // 查看账户方法  
    public void queryCount();  
  
    // 修改账户方法  
    public void updateCount();    
}
import net.battier.dao.Count;  
/** 
  * 委托类(包含业务逻辑) 
  */  
public class CountImpl implements Count {  
   
    @Override  
    public void queryCount() {  
        System.out.println("查看账户方法...");  
  
    }  

    @Override  
    public void updateCount() {  
        System.out.println("修改账户方法...");  
    }  
}
import net.battier.dao.Count;  
 /** 
  * 这是一个代理类(增强CountImpl实现类) 
  */  
public class CountProxy implements Count {  
    private CountImpl countImpl;  
    /** 
     * 覆盖默认构造器 
     *  
     * @param countImpl 
     */  
    public CountProxy(CountImpl countImpl) {  
        this.countImpl = countImpl;  
    }  
  
    @Override  
    public void queryCount() {  
        System.out.println("事务处理之前");  
        // 调用委托类的方法;  
        countImpl.queryCount();  
        System.out.println("事务处理之后");  
    }  
  
    @Override  
    public void updateCount() {  
        System.out.println("事务处理之前");  
        // 调用委托类的方法;  
        countImpl.updateCount();  
        System.out.println("事务处理之后");  
    }  
} 
import net.battier.dao.impl.CountImpl;  
import net.battier.dao.impl.CountProxy;    
/** 
 *测试Count类 
 */  
public class TestCount {  
    public static void main(String[] args) {  
        CountImpl countImpl = new CountImpl();  
        CountProxy countProxy = new CountProxy(countImpl);  
        countProxy.updateCount();  
        countProxy.queryCount();  
    }  
}

观察代码可以发现每一个代理类只能为一个接口服务,这样一来程序开发中必然会产生过多的代理,而且,所有的代理操作除了调用的方法不一样之外,其他的操作都一样,则此时肯定是重复代码。解决这一问题最好的做法是可以通过一个代理类完成全部的代理功能,那么此时就必须使用动态代理完成。 

三、动态代理

与静态代理类对照的是动态代理类,动态代理类的字节码在程序运行时由Java反射机制动态生成,无需程序员手工编写它的源代码。动态代理类不仅简化了编程工作,而且提高了软件系统的可扩展性,因为Java 反射机制可以生成任意类型的动态代理类。java.lang.reflect 包中的Proxy类和InvocationHandler 接口提供了生成动态代理类的能力。 

JDK动态代理中包含一个接口和一个类: 

1).InvocationHandler接口

public interface InvocationHandler {
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
        throws Throwable;
}

参数说明: 
Object proxy:指被代理的对象。 
Method method:要调用的方法 
Object[] args:方法调用时所需要的参数

可以将InvocationHandler接口的子类想象成一个代理的最终操作类,替换掉ProxySubject。

2).Proxy类: 

Proxy类是专门完成代理的操作类,可以通过此类为一个或多个接口动态地生成实现类,此类提供了如下的操作方法:

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class<?>[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)
        throws IllegalArgumentException
    {
        /**************
        *具体内容略去**
        **************/
    }

参数说明: 
ClassLoader loader:类加载器 
Class<?>[] interfaces:得到全部的接口 
InvocationHandler h:得到InvocationHandler接口的子类实例

Ps:类加载器 
在Proxy类中的newProxyInstance()方法中需要一个ClassLoader类的实例,ClassLoader实际上对应的是类加载器,在Java中主要有一下三种类加载器:

  • Booststrap ClassLoader:此加载器采用C++编写,一般开发中是看不到的;
  • Extendsion ClassLoader:用来进行扩展类的加载,一般对应的是jre\lib\ext目录中的类;
  • AppClassLoader:(默认)加载classpath指定的类,是最常使用的是一种加载器。

动态代理示例:

public interface TestService {
    void serviceA();
    void serviceB();
}
public class TestServiceImpl implements TestService {

    @Override
    public void serviceA() {
        System.out.println("打印Service (A)..");
    }

    @Override
    public void serviceB() {
        System.out.println("打印Service (B)..");
    }

}
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * @author Administrator
 * @Description
 * @Date 2020/7/21 9:25
 */
public class TestServiceProxyJDK implements InvocationHandler {

    private Object target;

    public Object bind(Object target) {
        this.target = target;
        // 取得代理对象
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
                target.getClass().getInterfaces(), this);
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object result = null;
        System.out.println("ProxyService (A) start...");
        System.out.println("method name : "+method.getName());
        result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("ProxyService (A) end...");
        return result;
    }

}
TestServiceProxyJDK proxy = new TestServiceProxyJDK();
TestService bookProxy = (TestService) proxy.bind(new TestServiceImpl());
bookProxy.serviceA();
bookProxy.serviceB();

但是,JDK的动态代理依靠接口实现,如果有些类并没有实现接口,则不能使用JDK代理,这就要使用cglib动态代理了。 

四、Cglib动态代理

JDK的动态代理机制只能代理实现了接口的类,而不能实现接口的类就不能实现JDK的动态代理,cglib是针对类来实现代理的,他的原理是对指定的目标类生成一个子类,并覆盖其中方法实现增强,但因为采用的是继承,所以不能对final修饰的类进行代理。 

示例如下:

public class TestServiceNoImpl {
    public void serviceA() {
        System.out.println("未实现接口的A");
    }
}
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * @author Administrator
 * @Description
 * @Date 2020/7/21 9:28
 */
public class TestServiceProxyCGlib implements MethodInterceptor {

    private Object target;

    /**
     * 创建代理对象
     *
     * @param target
     * @return
     */
    public Object getInstance(Object target) {
        this.target = target;
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(this.target.getClass());
        // 回调方法
        enhancer.setCallback(this);
        // 创建代理对象
        return enhancer.create();
    }

    @Override
    public Object intercept(Object arg0, Method arg1, Object[] arg2, MethodProxy arg3) throws Throwable {
        System.out.println("事物开始");
        arg3.invokeSuper(arg0, arg2);
        System.out.println("事物结束");
        return null;
    }

}
TestServiceProxyCGlib proxy = new TestServiceProxyCGlib();
TestServiceNoImpl testProxy = (TestServiceNoImpl)proxy.getInstance(new TestServiceNoImpl());
testProxy.serviceA();

 

### C# 中 AOP实现原理 AOP(面向切面编程)的核心目标是将横切关注点(如日志记录、性能监控、安全性验证等)从业务逻辑中分离出来,形成独立的模块化单元——即切面(Aspect),并通过特定的方式将其注入到应用程序的关键位置上。以下是关于 AOP 实现原理的具体说明: #### 1. 切面的概念与作用 切面是指封装了横切关注点的功能模块。在实际应用中,切面通常由以下几个部分组成: - **切入点(Pointcut)**:定义程序中需要被拦截的位置集合。例如方法调用前、异常抛出时等。 - **通知(Advice)**:指定切入点击发生的行为动作。常见的有前置通知(Before Advice)、后置通知(After Advice)、环绕通知(Around Advice)等。 这种设计允许开发者专注于核心业务逻辑的同时,还能灵活地扩展额外功能而无需修改原有代码结构。 #### 2. 动态代理 vs 静态织入 AOP 可以通过两种主要的技术手段来实现其工作机制:动态代理和静态织入。 ##### (a) 动态代理 动态代理是在运行时期间创建代理对象并附加行为的方法之一。这种方式不需要改变原始类文件本身,在每次请求到达之前都会先经过中间层处理后再转发给真实的目标服务实例完成最终操作过程[^2]。 示例代码如下所示: ```csharp public class LoggingInterceptor : IInterceptor { public void Intercept(IInvocation invocation) { Console.WriteLine($"Method {invocation.Method.Name} is about to be called."); try { invocation.Proceed(); // Proceed with the original method call. Console.WriteLine($"Method {invocation.Method.Name} completed successfully."); } catch (Exception ex) { Console.WriteLine($"An error occurred while executing {invocation.Method.Name}: {ex.Message}"); throw; } } } ``` ##### (b) 静态织入 相比之下,静态织入则会在编译阶段或者加载字节码之后直接修改现有的二进制数据流内容以便加入新的指令序列达到增强目的效果[^1]。这种方法的优点在于性能较高因为所有的改动都已经提前做好所以不会增加任何额外开销;缺点则是灵活性较差一旦部署完毕就很难再做调整除非重新打包发布新版本才行。 下面是一个简单的例子展示了如何使用 PostSharp 来声明一个自定义属性用于跟踪方法执行时间: ```csharp [Serializable] public sealed class TraceAttribute : OnMethodBoundaryAspect { private Stopwatch _stopwatch; public override void OnEntry(MethodExecutionArgs args) { base.OnEntry(args); this._stopwatch = new Stopwatch(); this._stopwatch.Start(); } public override void OnExit(MethodExecutionArgs args) { base.OnExit(args); this._stopwatch.Stop(); Debug.WriteLine( $"Executing [{args.Method}] took {_stopwatch.ElapsedMilliseconds} ms"); } } // Usage Example: [Trace] public void SomeBusinessLogic() { Thread.Sleep(50); // Simulate work being done here... } ``` 以上就是有关于 AOP 原理及其工作流程的一个概括总结。可以看出无论是采用哪种具体实施方案都离不开对于 Join Points 和 Advices 这两个基本要素的理解掌握以及合理运用才能真正发挥好这一强大工具所带来的价值所在! ---
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