15、Spring AOP 开发环境搭建与应用指南

最新推荐文章于 2025-11-11 10:11:37 发布

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分类专栏： Spring 2.5 AOP：构建高效企业级应用文章标签： Spring AOP 开发环境搭建 Eclipse插件

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Spring AOP 开发环境搭建与应用指南

1. 开发环境搭建概述

为了在 Canonical Ubuntu Linux 8.10、Apple MacOSX 10.5.6 或 Windows XP 上进行 Spring AOP 开发，需要搭建一系列必要的开发环境。主要包括 Java 开发工具包（JDK）、集成开发环境（IDE）Eclipse 及其相关插件、Apache Tomcat 服务器、PostgreSQL 数据库以及 Spring 框架的完整发行版。以下是详细的搭建步骤。

2. 开发工具下载与安装

Java 开发工具包（JDK） ：确保你的 PC 或 Mac 上安装了 Java Development Kit 1.5 或更高版本。
Spring 框架 ：访问 http://www.springsource.org/ ，点击“Downloads”，下载最新版本的 Spring（撰写本文时为 Spring 2.5.6），选择包含所有依赖项的包，该包包含了 Spring 支持的所有项目的 JAR 文件，以及本书示例中使用的第三方软件的 JAR 文件。示例代码的源代码可在线获取，每个章节都有一个文件夹，其中包含 which_jars.txt 文件，列出了每个项目运行所需的 Spring 发行版中的 JAR 文件。对于 Spring 依赖包中未包含的第三方库，可以在网上找到获取说明。
Eclipse 集成开发环境 ：下载 Eclipse（3.4.1 或更高版本），解压并运行。同时，需要安装一些插件，主要包括 SpringIDE 和 AJDT（AspectJ Development Tool）。

3. Eclipse 插件安装与使用

SpringIDE 插件
- 安装步骤 ：访问 http://springide.org/blog ，复制最新版本插件的链接（当前链接为 http://springide.org/updatesite/ ），在 Eclipse 中选择“Help | Software Update | Add site”，粘贴链接。读取远程站点后，Eclipse 会显示插件提供的可用选项，选择可见条目并确认安装。
- 启用插件 ：安装完成后，在 Eclipse 中通过“Window | Show view | Spring explorer”可访问 Spring 标签。要在当前项目中启用该插件，右键点击项目名称，选择“Add Spring nature”，项目名称旁会出现一个蓝色小 S。此时，Spring 资源管理器中会出现一个带有项目名称和 Spring 符号的文件夹，点击该文件夹会弹出菜单，添加配置文件后，可选择让 SpringIDE 执行的工作类型。SpringIDE 还支持 bean 搜索，在处理大量 bean 或查找 XML 配置中的切入点时非常有用，其所有功能可在“Window | Customize perspective”以及以 Spring 开头的标签中的“Shortcuts and Commands”中找到。
AJDT 插件
- 安装步骤 ：在 Eclipse 中选择“Help | Software Update | Available Software”，选择 AspectJ Development Tools 项目进行安装。
- 功能特点 ：AJDT 可检查切入点是否正确编写，并通过方法旁边的箭头指示切入点作用的方法。它能同时检查注解和 XML，使用不同的箭头图标表示通知的目标，通过不同方向的小箭头表示通知类型（前置、后置和环绕），有助于判断切入点是否格式正确。此外，还有一个 AOP 跟踪视图，显示 AspectJ 的执行情况。不过，AJDT 对 META - INF/aop.xml 中声明的方面不起作用。

4. Apache Tomcat 服务器安装与配置

Ubuntu Linux 系统
- 下载：访问 http://tomcat.apache.org/ ，选择最新版本（撰写本文时为 6.0.18）的 apache - tomcat - 6.0.18.tar.gz 进行下载。
- 创建用户 ：在下载和解压 Tomcat 之前，使用以下命令创建一个具有有限权限的 Tomcat 用户：

sudo adduser tomcat

- **解压与移动**：使用以下命令解压 Tomcat 发行版：

sudo tar –xvzf apache - tomcat - 6.0.18.tar.gz

可将解压后的目录重命名为 tomcat - 6.0.18 ，并移动到 /usr/local 目录下：

sudo mv ./apache - tomcat - 6.0.18 /usr/local/tomcat - 6.0.18

- **更改权限**：进入新的 Tomcat 目录，使用以下命令更改文件夹所有者为 tomcat 用户：

cd /usr/local
sudo chown –R tomcat ./tomcat - 6.0.18/

- **启动 Tomcat**：以 tomcat 用户身份登录并启动 Tomcat：

su tomcat
sh ./startup.sh

- **验证启动**：打开浏览器，访问 http://localhost:8080 ，验证 Tomcat 是否正常启动。

MacOSX 系统
- 下载：访问 http://tomcat.apache.org/ ，点击下载 Tomcat 6.x 版本（撰写本文时为 6.0.18）的 apache - tomcat - 6.0.18.tar.gz 。
- 解压与启动 ：在文件系统中创建一个 tomcat_home 文件夹（例如 /Users/max/developer/tomcat_home ），将下载的文件解压到该文件夹中。在终端中，进入 bin 文件夹，使用以下命令启动 Tomcat：

sh startup.sh &

- **验证启动**：打开浏览器，访问 http://localhost:8080 ，验证 Tomcat 是否正常启动。此方法步骤较少，但安全性较低，建议仅用于开发环境。

Windows XP 系统
- 下载：访问 http://tomcat.apache.org/ ，点击“Download Tomcat 6.x”，选择 apache - tomcat - 6.0.18.zip 进行下载。
- 解压与启动 ：创建一个 tomcat_home 目录，将下载的 ZIP 文件解压到该目录中。执行 bin 文件夹中的 startup.bat 脚本。
- 验证启动 ：打开浏览器，访问 http://localhost:8080 ，验证 Tomcat 是否正常启动。此方法步骤较少，但安全性较低，建议仅用于开发环境。

5. 应用部署通用步骤

对于在第 6 章和第 7 章中展示的原型应用 freshfruitstore，需要进行以下部署步骤：
- 在 /conf 目录下创建 Catalina 和 localhost 文件夹，将 SpringFreshFruitStore 应用的 tomcat 文件夹中的 sffs.xml 文件复制到 conf\Catalina\localhost 目录下。
- 在 SpringFreshFruitStore 的 tomcat/6.0.x/bin 文件夹中可以找到一个 readme 文件，其中包含在 Tomcat 中启用 JMX 支持的说明。
- 在 conf/Catalina/localhost 文件夹中的 sffs.xml 部署文件中，需要根据实际安装情况设置路径，并根据需要更改用户名、密码和 URL。标签对应的类与测试类中的 javaagent: /spring - agent.jar 具有相同的效果，负责 Tomcat 中的加载时织入（Load - Time Weaver）。以下是 sffs.xml 文件的示例内容：

<Context docBase="<path_to>/SpringFreshFruitsStore/www/" debug="0">
    <Loader loaderClass="org.springframework.instrument.classloading.tomcat.TomcatInstrumentableClassLoader"
        useSystemClassLoaderAsParent="false"/>
    <Resource name="jdbc/sffs" auth="Container" type="javax.sql.DataSource"
        username="sffs"
        password="sffs"
        driverClassName="org.postgresql.Driver"
        url="jdbc:postgresql://localhost:5432/sffs"
        removeAbandoned="true"
        removeAbandonedTimeout="60"
        maxWait="500"
        maxActive="20"
        logAbandoned="true"
        maxIdle="5"
        minEvictableIdleTimeMillis="4000"
        timeBetweenEvictionRunsMillis="5000"/>
    <Manager className="org.apache.catalina.session.PersistentManager" saveOnRestart="false"/>
</Context>

将 spring - tomcat - weaver - 2.5.6.jar（可在 Spring 发行版中找到）复制到 /lib 目录下。

6. PostgreSQL 数据库安装与配置

Ubuntu Linux 系统
- 安装：打开 Synaptic 包管理器，搜索 PostgreSQL 并勾选，同时搜索 pgadmin 并勾选，然后进行安装。
- 设置密码 ：在终端中执行以下命令设置 postgres 用户的密码：

sudo su postgres -c psql template1

输入以下命令设置密码：

ALTER USER postgres WITH PASSWORD 'postgres';

输入 \q 退出。
- **启动管理工具**：通过“System Tools | pgAdmin III”启动数据库管理工具。

MacOSX 系统
- 下载与安装 ：访问 http://www.postgresql.org/download/macosx ，下载安装包，解压后双击 postgresql - 8.3.x - osx.app 开始安装。安装过程中选择安装路径，禁用 Launch Stack Builder 。安装完成后，应用程序文件夹中会出现 PostgreSQL 8.3 条目。
Windows XP 系统
- 下载与安装 ：访问 http://www.postgresql.org/ftp/binary/v8.3.3/win32 ，下载 postgresql - 8.3.3 - 2.zip ，解压后双击 postgresql - 8.3.msi 开始安装。安装过程中选择安装语言、路径和选项，选择是否将其作为服务安装，创建服务用户，选择编码为 UTF - 8 ，设置管理员用户密码，选择安装 PL/pgsql ，启用 adminpack ，禁用 Launch Stack Builder 。安装完成后，服务中会出现 PostgreSQL Database Server 8.3 条目，程序中会出现 pgAadmin III 。
通用配置步骤
- 创建用户和数据库 ：使用管理员密码连接到数据库，创建用户 sffs 并设置密码（例如 sffs），创建名为 sffs 的数据库。
- 导入数据 ：打开 SQL 窗口，插入 SpringFreshFruitsStore 示例应用的 db 文件夹中的 dump.sql 文件内容。如果已经安装了 PostgreSQL 并且只需要创建数据库，需要检查是否需要安装 pl/pgsql ，并相应地注释或取消注释 SQL 脚本中的以下语句：

CREATE PROCEDURAL LANGUAGE plpgsql;
ALTER PROCEDURAL LANGUAGE plpgsql OWNER TO postgres;

执行查询并等待操作完成。

JDBC 驱动 ：为了将应用程序连接到数据库或运行测试，需要下载 PostgreSQL JDBC 驱动 JAR 文件。访问 http://jdbc.postgresql.org ，选择与安装的 PostgreSQL 版本相匹配的驱动版本，下载后将 postgresql - 8.3 - 603.jdbc3.jar 复制到 /lib 和 SpringFreshFruits 文件夹的 libExt 目录下。

7. 总结

通过以上步骤，我们成功搭建了在 Ubuntu Linux、Apple MaxOSX 和 Microsoft Windows XP 上进行 AOP 开发的环境。所需的工具包括 JDK、带有 SpringIDE 和 AJDT 插件的 Eclipse IDE、Spring 框架、Apache Tomcat 服务器和 PostgreSQL 数据库，使我们的 AOP 应用能够持久化并在 Web 上可用。现在可以开始在面向切面编程的世界中进行开发，享受 Spring 和 AOP 带来的乐趣！

以下是开发环境搭建的流程图：

graph LR
    A[开始] --> B[安装 JDK]
    B --> C[下载 Spring 框架]
    C --> D[下载并安装 Eclipse]
    D --> E[安装 Eclipse 插件（SpringIDE、AJDT）]
    E --> F[下载并安装 Apache Tomcat]
    F --> G[下载并安装 PostgreSQL]
    G --> H[部署应用程序]
    H --> I[下载并配置 JDBC 驱动]
    I --> J[完成]

以下是不同系统下安装 Tomcat 的步骤对比表格：
| 系统 | 下载 | 创建用户 | 解压与移动 | 更改权限 | 启动 | 验证 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| Ubuntu Linux | 访问官网下载 tar.gz 文件 | sudo adduser tomcat | sudo tar –xvzf …
sudo mv … | sudo chown –R tomcat … | su tomcat
sh ./startup.sh | 打开浏览器访问 http://localhost:8080 |
| MacOSX | 访问官网下载 tar.gz 文件 | 无 | 创建文件夹解压 | 无 | sh startup.sh & | 打开浏览器访问 http://localhost:8080 |
| Windows XP | 访问官网下载 zip 文件 | 无 | 创建目录解压 | 无 | 执行 startup.bat | 打开浏览器访问 http://localhost:8080 |

Spring AOP 开发环境搭建与应用指南（续）

8. AOP 概念与应用优势

在软件开发中，面向对象编程（OOP）虽然具有诸多优势，如类概念、继承概念、设计模式、对象可靠性等，但也存在一些局限性，例如代码不可重用、代码分散、代码纠缠、难以演化、质量不佳、生产力低下和可追溯性差等问题。而面向切面编程（AOP）则能够有效解决这些问题，为软件开发带来新的思路和方法。

AOP 的主要组件包括：
- 通知（Advice） ：定义了在连接点（Joinpoint）上执行的操作，包括前置通知（Before）、后置通知（After）、返回通知（After Returning）、异常通知（After Throwing）和环绕通知（Around）等类型。
- 切面（Aspect） ：是通知和切入点的结合，将横切关注点模块化。
- 切入点（Pointcut） ：用于定义哪些连接点会触发通知，通过切入点指示符（PCD）来选择目标。
- 引入（Introduction） ：允许向现有类添加新的方法或属性。
- 连接点（Joinpoint） ：程序执行过程中的特定点，如方法调用、异常抛出等。
- 目标对象（Target Object） ：被通知的对象。
- 织入（Weaving） ：将切面应用到目标对象并创建代理对象的过程。

AOP 的优势主要体现在以下几个方面：
- 解决代码分散和纠缠问题 ：将横切关注点（如日志记录、安全检查、事务管理等）从业务逻辑中分离出来，提高代码的可维护性和可重用性。
- 提高开发效率 ：通过集中管理横切逻辑，减少代码重复，降低开发成本。
- 增强系统的可扩展性 ：可以方便地添加或修改切面，而不影响原有的业务逻辑。

9. AOP 设计与实现

定义切入点 ：切入点是 AOP 的核心概念之一，用于选择目标连接点。可以使用多种切入点指示符（PCD）来定义切入点，例如：
- execution ：匹配方法执行连接点。
- within ：匹配指定类型内的方法执行。
- this ：匹配代理对象类型。
- target ：匹配目标对象类型。
- args ：匹配方法参数类型。
- @annotation ：匹配带有指定注解的方法。

以下是一个使用 execution 切入点指示符的示例：

@Pointcut("execution(* com.example.service.*.*(..))")
public void serviceMethods() {}

这个切入点将匹配 com.example.service 包下所有类的所有方法。

编写通知 ：根据不同的需求，可以编写不同类型的通知。例如，前置通知在目标方法执行之前执行，后置通知在目标方法执行之后执行，环绕通知可以在目标方法执行前后进行额外的操作。以下是一个前置通知的示例：

@Before("serviceMethods()")
public void beforeServiceMethod(JoinPoint joinPoint) {
    System.out.println("Before method: " + joinPoint.getSignature().getName());
}

创建切面类 ：将切入点和通知组合在一起，形成切面类。可以使用 AspectJ 注解或 XML 配置来定义切面。以下是一个使用 AspectJ 注解的切面类示例：

@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {
    @Pointcut("execution(* com.example.service.*.*(..))")
    public void serviceMethods() {}

    @Before("serviceMethods()")
    public void beforeServiceMethod(JoinPoint joinPoint) {
        System.out.println("Before method: " + joinPoint.getSignature().getName());
    }

    @After("serviceMethods()")
    public void afterServiceMethod(JoinPoint joinPoint) {
        System.out.println("After method: " + joinPoint.getSignature().getName());
    }
}

10. AOP 安全实现

AOP 在安全方面也有广泛的应用，可以通过 AOP 实现访问控制、认证和授权等功能。使用 Spring Security 可以方便地实现 AOP 安全。

配置 Spring Security ：首先需要在项目中引入 Spring Security 依赖，并进行相应的配置。可以使用 Java 配置或 XML 配置来定义安全规则。以下是一个简单的 Java 配置示例：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
           .authorizeRequests()
               .antMatchers("/public/**").permitAll()
               .anyRequest().authenticated()
               .and()
           .formLogin()
               .loginPage("/login")
               .permitAll()
               .and()
           .logout()
               .permitAll();
    }
}

使用 AOP 实现安全拦截 ：可以通过定义切入点和通知来实现安全拦截。例如，在方法执行前进行权限检查，如果用户没有权限，则阻止方法执行。以下是一个使用 AspectJ 注解的安全拦截示例：

@Aspect
@Component
public class SecurityAspect {
    @Before("@annotation(com.example.annotation.Secured)")
    public void checkPermission(JoinPoint joinPoint) {
        // 检查用户权限
        if (!hasPermission()) {
            throw new AccessDeniedException("Access denied");
        }
    }

    private boolean hasPermission() {
        // 实现权限检查逻辑
        return false;
    }
}

11. AOP 缓存管理

缓存管理是 AOP 的另一个重要应用场景，可以通过 AOP 来实现缓存的自动管理，提高系统的性能。

定义缓存切入点 ：使用切入点选择需要进行缓存的方法。例如：

@Pointcut("execution(* com.example.service.*.get*(..))")
public void cacheableMethods() {}

编写缓存通知 ：在方法执行前检查缓存，如果缓存中存在结果，则直接返回缓存结果；否则，执行目标方法并将结果存入缓存。以下是一个简单的缓存通知示例：

@Aspect
@Component
public class CacheAspect {
    private Map<String, Object> cache = new HashMap<>();

    @Around("cacheableMethods()")
    public Object cacheAround(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        String cacheKey = generateCacheKey(joinPoint);
        if (cache.containsKey(cacheKey)) {
            return cache.get(cacheKey);
        }
        Object result = joinPoint.proceed();
        cache.put(cacheKey, result);
        return result;
    }

    private String generateCacheKey(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        // 生成缓存键
        return joinPoint.getSignature().getName() + Arrays.toString(joinPoint.getArgs());
    }
}

12. AOP 并发管理

在多线程环境下，AOP 可以用于实现并发控制，确保线程安全。例如，可以使用 AOP 来实现对共享资源的同步访问。

定义并发切入点 ：选择需要进行并发控制的方法。

@Pointcut("execution(* com.example.service.*.update*(..))")
public void concurrentMethods() {}

编写并发通知 ：在方法执行前获取锁，执行后释放锁。以下是一个简单的并发通知示例：

@Aspect
@Component
public class ConcurrencyAspect {
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    @Around("concurrentMethods()")
    public Object concurrentAround(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        lock.lock();
        try {
            return joinPoint.proceed();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

13. 总结与展望

通过以上对 AOP 开发环境搭建、概念、设计与实现以及应用场景的介绍，我们可以看到 AOP 在软件开发中具有重要的作用。它能够有效解决面向对象编程中存在的问题，提高代码的可维护性、可重用性和可扩展性。

在未来的开发中，AOP 有望在更多领域得到应用，例如微服务架构、大数据处理、人工智能等。同时，随着技术的不断发展，AOP 的实现方式和工具也将不断完善，为开发者提供更加便捷和高效的开发体验。

以下是 AOP 实现流程的 mermaid 流程图：

graph LR
    A[定义切入点] --> B[编写通知]
    B --> C[创建切面类]
    C --> D[织入切面]
    D --> E[执行目标方法]
    E --> F{是否匹配切入点}
    F -- 是 --> G[执行通知]
    F -- 否 --> H[正常执行]
    G --> I[返回结果]
    H --> I

以下是 AOP 主要应用场景的表格总结：
| 应用场景 | 实现方式 | 优势 |
| ---- | ---- | ---- |
| 安全管理 | 定义安全切入点和通知，结合 Spring Security | 实现细粒度的访问控制，提高系统安全性 |
| 缓存管理 | 定义缓存切入点和通知，使用缓存存储结果 | 减少重复计算，提高系统性能 |
| 并发管理 | 定义并发切入点和通知，使用锁机制 | 确保线程安全，避免数据竞争 |