面向切面编程AOP详解：从代理模式到Spring注解实现-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_53120322/article/details/129658820

1. 面向切面AOP

1.1 场景模拟

创建子模块：spring-aop

1.1.1 声明接口

声明计算机接口Calculator，包含加减乘除的抽象方法

public interface Calculator {
    
    int add(int i, int j);
    
    int sub(int i, int j);
    
    int mul(int i, int j);
    
    int div(int i, int j);
    
}

1.1.2 创建实现类

在这里插入图片描述

public class CalculatorImpl implements Calculator {
    
    @Override
    public int add(int i, int j) {
    
        int result = i + j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        return result;
    }
    
    @Override
    public int sub(int i, int j) {
    
        int result = i - j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        return result;
    }
    
    @Override
    public int mul(int i, int j) {
    
        int result = i * j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        return result;
    }
    
    @Override
    public int div(int i, int j) {
    
        int result = i / j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        return result;
    }
}

1.1.3 创建带日志功能的实现类

在这里插入图片描述

public class CalculatorLogImpl implements Calculator {
    
    @Override
    public int add(int i, int j) {
    
        System.out.println("[日志] add 方法开始了，参数是：" + i + "," + j);
    
        int result = i + j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        System.out.println("[日志] add 方法结束了，结果是：" + result);
    
        return result;
    }
    
    @Override
    public int sub(int i, int j) {
    
        System.out.println("[日志] sub 方法开始了，参数是：" + i + "," + j);
    
        int result = i - j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        System.out.println("[日志] sub 方法结束了，结果是：" + result);
    
        return result;
    }
    
    @Override
    public int mul(int i, int j) {
    
        System.out.println("[日志] mul 方法开始了，参数是：" + i + "," + j);
    
        int result = i * j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        System.out.println("[日志] mul 方法结束了，结果是：" + result);
    
        return result;
    }
    
    @Override
    public int div(int i, int j) {
    
        System.out.println("[日志] div 方法开始了，参数是：" + i + "," + j);
    
        int result = i / j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        System.out.println("[日志] div 方法结束了，结果是：" + result);
    
        return result;
    }
}

1.1.4 提出问题

代码缺陷
- 对核心业务功能有干扰，导致程序员在开发核心业务功能时分散了精力
- 附加功能分散在各个业务功能方法中，不利于统一维护
解决问题
- 解决这两个问题，核心就是：解耦。我们需要把附加功能从业务功能代码中抽取出来。
困难
- 解决问题的困难：要抽取的代码在方法内部，靠以前把子类中的重复代码抽取到父类的方式没法解决。所以需要引入新的技术。

1.2 代理模式

1.2.1 概念

介绍
- 二十三种设计模式中的一种，属于结构型模式。它的作用就是通过提供一个代理类，让我们在调用目标方法的时候，不再是直接对目标方法进行调用，而是通过代理类间接调用。让不属于目标方法核心逻辑的代码从目标方法中剥离出来——解耦。调用目标方法时先调用代理对象的方法，减少对目标方法的调用和打扰，同时让附加功能能够集中在一起也有利于统一维护。
  
  使用代理后：
生活中的代理
- 广告商找大明星拍广告需要经过经纪人
- 房产中介是买卖双方的代理
相关术语
- 代理：将非核心逻辑剥离出来以后，封装这些非核心逻辑的类、对象、方法。
- 目标：被代理“套用”了非核心逻辑代码的类、对象、方法。

1.2.2 静态代理

public class CalculatorStaticProxy implements Calculator {
    
    // 将被代理的目标对象声明为成员变量
    private Calculator target;
    
    public CalculatorStaticProxy(Calculator target) {
        this.target = target;
    }
    
    @Override
    public int add(int i, int j) {
    
        // 附加功能由代理类中的代理方法来实现
        System.out.println("[日志] add 方法开始了，参数是：" + i + "," + j);
    
        // 通过目标对象来实现核心业务逻辑
        int addResult = target.add(i, j);
    
        System.out.println("[日志] add 方法结束了，结果是：" + addResult);
    
        return addResult;
    }
}

静态代理确实实现了解耦，但是由于代码都写死了，完全不具备任何的灵活性。就拿日志功能来说，将来其他地方也需要附加日志，那还得再声明更多个静态代理类，那就产生了大量重复的代码，日志功能还是分散的，没有统一管理。

1.2.3 动态代理

在这里插入图片描述
生成代理对象的工厂类

public class ProxyFactory {

    //目标对象
    private Object target;
    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }

    //返回代理对象
    public Object getProxy() {
        /**
         * Proxy.newProxyInstance()方法
         * 有三个参数
         * 第一个参数：ClassLoader: 加载动态生成代理类的来加载器
         * 第二个参数： Class[] interfaces：目录对象实现的所有接口的class类型数组
         * 第三个参数：InvocationHandler：设置代理对象实现目标对象方法的过程
         */
        //第一个参数：ClassLoader: 加载动态生成代理类的来加载器
        ClassLoader classLoader = target.getClass().getClassLoader();
        //第二个参数： Class[] interfaces：目录对象实现的所有接口的class类型数组
        Class<?>[] interfaces = target.getClass().getInterfaces();
        //第三个参数：InvocationHandler：设置代理对象实现目标对象方法的过程
        InvocationHandler invocationHandler =new InvocationHandler() {

            //第一个参数：代理对象
            //第二个参数：需要重写目标对象的方法
            //第三个参数：method方法里面参数
            @Override
            public Object invoke(Object proxy,
                                 Method method,
                                 Object[] args) throws Throwable {

                //方法调用之前输出
                System.out.println("[动态代理][日志] "+method.getName()+"，参数："+ Arrays.toString(args));

                //调用目标的方法
                Object result = method.invoke(target, args);

                //方法调用之后输出
                System.out.println("[动态代理][日志] "+method.getName()+"，结果："+ result);
                return result;
            }
        };
        return Proxy.newProxyInstance(classLoader,interfaces,invocationHandler);
    }
}

1.2.4 测试

@Test
    public void testDynamicProxy(){
        myProsy factory = new myProsy(new CalculatorImpl());
        Calculator proxy = (Calculator) factory.getProxy();
        proxy.add(1,0);
        //proxy.div(1,1);
    }

1.3 AOP概念及相关术语

1.3.1 概述

AOP（Aspect Oriented Programming）是一种设计思想，是软件设计领域中的面向切面编程，它是面向对象编程的一种补充和完善，它以通过预编译方式和运行期动态代理方式实现，在不修改源代码的情况下，给程序动态统一添加额外功能的一种技术。利用AOP可以对业务逻辑的各个部分进行隔离，从而使得业务逻辑各部分之间的耦合度降低，提高程序的可重用性，同时提高了开发的效率。

1.3.2 相关术语

横切关注点
- 分散在每个各个模块中解决同一样的问题，如用户验证、日志管理、事务处理、数据缓存都属于横切关注点。
- 从每个方法中抽取出来的同一类非核心业务。在同一个项目中，我们可以使用多个横切关注点对相关方法进行多个不同方面的增强。
- 这个概念不是语法层面的，而是根据附加功能的逻辑上的需要：有十个附加功能，就有十个横切关注点。
增强
- 增强，通俗说，就是你想要增强的功能，比如安全，事务，日志等。
- 每一个横切关注点上要做的事情都需要写一个方法来实现，这样的方法就叫通知方法。
- 前置通知：在被代理的目标方法前执行
- 返回通知：在被代理的目标方法成功结束后执行（寿终正寝）
- 异常通知：在被代理的目标方法异常结束后执行（死于非命）
- 后置通知：在被代理的目标方法最终结束后执行（盖棺定论）
- 环绕通知：使用try…catch…finally结构围绕整个被代理的目标方法，包括上面四种通知对应的所有位置
切面
- 封装通知方法的类
目标
- 被代理的目标对象
代理
- 向目标对象应用通知之后创建的代理对象
连接点
- 这也是一个纯逻辑概念，不是语法定义的。
- 把方法排成一排，每一个横切位置看成x轴方向，把方法从上到下执行的顺序看成y轴，x轴和y轴的交叉点就是连接点。通俗说，就是spring允许你使用通知的地方
切入点
- 定位连接点的方式。
- 每个类的方法中都包含多个连接点，所以连接点是类中客观存在的事物（从逻辑上来说）。
- 如果把连接点看作数据库中的记录，那么切入点就是查询记录的 SQL 语句。
- Spring 的 AOP 技术可以通过切入点定位到特定的连接点。通俗说，要实际去增强的方法
- 切点通过 org.springframework.aop.Pointcut 接口进行描述，它使用类和方法作为连接点的查询条件。

1.3.3 作用

简化代码：把方法中固定位置的重复的代码抽取出来，让被抽取的方法更专注于自己的核心功能，提高内聚性。
代码增强：把特定的功能封装到切面类中，看哪里有需要，就往上套，被套用了切面逻辑的方法就被切面给增强了。

1.4 基于注解的AOP

1.4.1 技术说明

在这里插入图片描述

动态代理分为JDK动态代理和cglib动态代理
当目标类有接口的情况使用JDK动态代理和cglib动态代理，没有接口时只能使用cglib动态代理
JDK动态代理动态生成的代理类会在com.sun.proxy包下，类名为$proxy1，和目标类实现相同的接口
cglib动态代理动态生成的代理类会和目标在在相同的包下，会继承目标类
动态代理（InvocationHandler）：JDK原生的实现方式，需要被代理的目标类必须实现接口。因为这个技术要求代理对象和目标对象实现同样的接口（兄弟两个拜把子模式）
cglib：通过继承被代理的目标类（认干爹模式）实现代理，所以不需要目标类实现接口。
AspectJ：是AOP思想的一种实现。本质上是静态代理，将代理逻辑“织入”被代理的目标类编译得到的字节码文件，所以最终效果是动态的。weaver就是织入器。Spring只是借用了AspectJ中的注解。

1.4.2 准备工作

添加依赖

<dependencies>
    <!--spring context依赖-->
    <!--当你引入Spring Context依赖之后，表示将Spring的基础依赖引入了-->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-context</artifactId>
        <version>6.0.2</version>
    </dependency>

    <!--spring aop依赖-->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-aop</artifactId>
        <version>6.0.2</version>
    </dependency>
    <!--spring aspects依赖-->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-aspects</artifactId>
        <version>6.0.2</version>
    </dependency>

    <!--junit5测试-->
    <dependency>
        <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
        <artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>
        <version>5.3.1</version>
    </dependency>

    <!--log4j2的依赖-->
    <dependency>
        <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
        <artifactId>log4j-core</artifactId>
        <version>2.19.0</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
        <artifactId>log4j-slf4j2-impl</artifactId>
        <version>2.19.0</version>
    </dependency>
</dependencies>

准备被代理的目标资源
接口

public interface Calculator {
    
    int add(int i, int j);
    
    int sub(int i, int j);
    
    int mul(int i, int j);
    
    int div(int i, int j);
    
}

实现类

@Component
public class CalculatorImpl implements Calculator {
    
    @Override
    public int add(int i, int j) {
    
        int result = i + j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        return result;
    }
    
    @Override
    public int sub(int i, int j) {
    
        int result = i - j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        return result;
    }
    
    @Override
    public int mul(int i, int j) {
    
        int result = i * j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        return result;
    }
    
    @Override
    public int div(int i, int j) {
    
        int result = i / j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        return result;
    }
}

1.4.3 创建切面类并配置

// @Aspect表示这个类是一个切面类
@Aspect
// @Component注解保证这个切面类能够放入IOC容器
@Component
public class LogAspect {
    //代表前置通知，execution：给哪个方法使用
    @Before("execution(public int com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))")
    public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint){
    // JoinPoint.getSignature()获得签名信息
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());
        System.out.println("Logger-->前置通知，方法名："+methodName+"，参数："+args);
    }
       //代表后置通知，execution：给哪个方法使用

    @After("execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))")
    public void afterMethod(JoinPoint joinPoint){
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("Logger-->后置通知，方法名："+methodName);
    }
   //代表返回通知，execution：给哪个方法使用，returning：结果
    @AfterReturning(value = "execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))", returning = "result")
    public void afterReturningMethod(JoinPoint joinPoint, Object result){
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("Logger-->返回通知，方法名："+methodName+"，结果："+result);
    }
       //代表异常通知，execution：给哪个方法使用 throwing：异常信息
    @AfterThrowing(value = "execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))", throwing = "ex")
    public void afterThrowingMethod(JoinPoint joinPoint, Throwable ex){
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("Logger-->异常通知，方法名："+methodName+"，异常："+ex);
    }
       //代表环绕通知，execution：给哪个方法使用
    @Around("execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))")
    public Object aroundMethod(ProceedingJoinPoint joinPoint){
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());
        Object result = null;
        try {
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行之前");
            //目标对象（连接点）方法的执行
            result = joinPoint.proceed();
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法返回值之后");
        } catch (Throwable throwable) {
            throwable.printStackTrace();
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法出现异常时");
        } finally {
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行完毕");
        }
        return result;
    }
    
}

在Spring的配置文件中配置

<?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:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       http://www.springframework.org/schema/context
       http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd
       http://www.springframework.org/schema/aop
       http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">
    <!--
        基于注解的AOP的实现：
        1、将目标对象和切面交给IOC容器管理（注解+扫描）
        2、开启AspectJ的自动代理，为目标对象自动生成代理
        3、将切面类通过注解@Aspect标识
    -->
    <context:component-scan base-package="com.atguigu.aop.annotation"></context:component-scan>

    <aop:aspectj-autoproxy />
</beans>

执行测试

public class CalculatorTest {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CalculatorTest.class);

    @Test
    public void testAdd(){
        ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
        Calculator calculator = ac.getBean( Calculator.class);
        int add = calculator.add(1, 1);
        logger.info("执行成功:"+add);
    }

}

1.4.4 各种通知

前置通知：使用@Before注解标识，在被代理
返回通知：使用@AfterReturning注解标识，在被代理的目标方法成功结束后执行（寿终正寝）
异常通知：使用@AfterThrowing注解标识，在被代理的目标方法异常结束后执行（死于非命）
后置通知：使用@After注解标识，在被代理的目标方法最终结束后执行（盖棺定论）
环绕通知：使用@Around注解标识，使用try…catch…finally结构围绕整个被代理的目标方法，包括上面四种通知对应的所有位置

1.4.5 切入点表达式语法

作用
语法细节

1.4.6 重用切入点表达式

声明

@Pointcut("execution(* com.atguigu.aop.annotation.*.*(..))")
public void pointCut(){}

在同一个切面中使用

@Before("pointCut()")
public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint){
    String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
    String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());
    System.out.println("Logger-->前置通知，方法名："+methodName+"，参数："+args);
}

在不同的切面使用

@Before("com.atguigu.aop.CommonPointCut.pointCut()")
public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint){
    String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
    String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());
    System.out.println("Logger-->前置通知，方法名："+methodName+"，参数："+args);
}

1.4.7 获取通知的相关信息

获取连接点信息
获取连接点信息可以在通知方法的参数位置设置JoinPoint类型的形参

 @Before("execution(public int com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))")
public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint){
    //获取连接点的签名信息
    String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
    //获取目标方法到的实参信息
    String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());
    System.out.println("Logger-->前置通知，方法名："+methodName+"，参数："+args);
}

获取目标方法的返回值
@AfterReturning中的属性returning，用来将通知方法的某个形参，接收目标

@AfterReturning(value = "execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))", returning = "result")
public void afterReturningMethod(JoinPoint joinPoint, Object result){
    String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
    System.out.println("Logger-->返回通知，方法名："+methodName+"，结果："+result);
}

获取目标方法的异常
@AfterThrowing中的属性throwing，用来将通知方法的某个形参，接收目标方法的异常

@AfterThrowing(value = "execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))", throwing = "ex")
public void afterThrowingMethod(JoinPoint joinPoint, Throwable ex){
    String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
    System.out.println("Logger-->异常通知，方法名："+methodName+"，异常："+ex);
}

1.4.8 环绕通知

@Around("execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))")
public Object aroundMethod(ProceedingJoinPoint joinPoint){
    String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
    String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());
    Object result = null;
    try {
        System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行之前");
        //目标方法的执行，目标方法的返回值一定要返回给外界调用者
        result = joinPoint.proceed();
        System.out.println("环绕通知-->目标对象方法返回值之后");
    } catch (Throwable throwable) {
        throwable.printStackTrace();
        System.out.println("环绕通知-->目标对象方法出现异常时");
    } finally {
        System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行完毕");
    }
    return result;
}

1.4.9 切面的优先级

相同目标方法上同时存在多个切面时，切面的优先级控制切面的内外嵌套
- 优先级高的切面：外面
- 优先级低的切面：里面
使用@Order注解可以控制切面的优先级：
- @Order(较小的数)：优先级高
- @Order(较大的数)：优先级低

1.5 基于XML的AOP

1.5.1 准备工作

基于注解的AOP环境

1.5.2 实现

<context:component-scan base-package="com.atguigu.aop.xml"></context:component-scan>

<aop:config>
    <!--配置切面类-->
    <aop:aspect ref="loggerAspect">
        <aop:pointcut id="pointCut" 
                   expression="execution(* com.atguigu.aop.xml.CalculatorImpl.*(..))"/>
        <aop:before method="beforeMethod" pointcut-ref="pointCut"></aop:before>
        <aop:after method="afterMethod" pointcut-ref="pointCut"></aop:after>
        <aop:after-returning method="afterReturningMethod" returning="result" pointcut-ref="pointCut"></aop:after-returning>
        <aop:after-throwing method="afterThrowingMethod" throwing="ex" pointcut-ref="pointCut"></aop:after-throwing>
        <aop:around method="aroundMethod" pointcut-ref="pointCut"></aop:around>
    </aop:aspect>
</aop:config>