Spring总结三：AOP 学习记录

AOP

先来谈谈为什么需要AOP？
    从一个例子来引出一下，当然AOP的应用不光是为了解决这个问题，只是这个问题可以很好的反应直击AOP的本质。
    我们来看这样一个需求：在程序执行期间追踪正在发生的活动，说白了就是记录日志信息？
    比较容易想到的就是在方法中直接打印日志信息，追踪，但是这样会造成大量的代码冗余，而且随着越来越多的非业务需求的出现，原有的业务方法急剧膨胀. 每个方法在处理核心逻辑的同时还必须兼顾其他多个关注点，代码混乱的问题也随之出现，并且如果假如日志需求发生变化，必须修改所有模块。
    这时我想大家应该都会想到解决办法。就是把这些代码抽象成方法，在需要追踪信息的时候我们来调用这个方法。其实这就是AOP思想的一种应用，大家都知道程序是从上到下依次执行的，这是个纵向过程，我们把代码抽取成公共模块，就相当于把代码切断，在这个横切面执行我们抽取出去的功能，这就是面向切面编程，但是这个并不是完整的AOP，我只是借这个例子来更容易的解释一下AOP。

下面给出AOP的官方定义：

    AOP是Spring框架面向切面的编程思想，AOP采用一种称为“横切”的技术，将涉及多业务流程的通用功能抽取并单独封装，形成独立的切面，在合适的时机将这些切面横向切入到业务流程指定的位置中。
    AOP 的主要编程对象是切面(aspect), 而切面模块化横切关注点.在应用 AOP 编程时, 仍然需要定义公共功能, 但可以明确的定义这个功能在哪里, 以什么方式应用, 并且不必修改受影响的类. 这样一来横切关注点就被模块化到特殊的对象(切面)里.

AOP 的好处:

• 每个事物逻辑位于一个位置, 代码不分散, 便于维护和升级
• 业务模块更简洁, 只包含核心业务代码.

    Spring框架的AOP机制可以让开发者把业务流程中的通用功能抽取出来，单独编写功能代码。在业务流程执行过程中，Spring框架会根据业务流程要求，自动把独立编写的功能代码切入到流程的合适位置。这里要提一下Spring的AOP会自动切入到流程的合适的位置的原因是Spring的AOP机制是基于动态代理的，至于什么是动态代理，这里就不详细解释了，有兴趣的可以去论坛看看，或者关注我，我在后续的文章中会记录对动态代理的学习与理解。

AOP的一些概念

• 切面(Aspect): 横切关注点(跨越应用程序多个模块的功能)被模块化的特殊对象
• 通知(Advice): 切面必须要完成的工作
• 目标(Target): 被通知的对象
• 代理(Proxy): 向目标对象应用通知之后创建的对象
• 连接点(Joinpoint):程序执行的某个特定位置：如类某个方法调用前、调用后、方法抛出异常后等。连接点由两个信息确定：方法表示的程序执行点；相对点表示的方位.
• 切点(pointcut):每个类都拥有多个连接点：例如 ArithmethicCalculator 的所有方法实际上都是连接点，即连接点是程序类中客观存在的事务。AOP 通过切点定位到特定的连接点。类比：连接点相当于数据库中的记录，切点相当于查询条件。切点和连接点不是一对一的关系，一个切点匹配多个连接点，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。

    在Spring中可以使用基于AspectJ注解或基于XML配置的AOP。
    要在 Spring 应用中使用 AspectJ 注解, 必须在 classpath 下包含 AspectJ 类库: aopalliance.jar、aspectj.weaver.jar 和 spring-aspects.jar
    并且要将 aop Schema 添加到 < beans > 根元素中.，然后在 Bean 配置文件中定义一个空的 XML 元素 < aop:aspectj-autoproxy >，当 Spring IOC 容器侦测到 Bean 配置文件中的 <aop:aspectj-autoproxy> 元素时, 会自动为与 AspectJ 切面匹配的 Bean 创建代理.

    要在 Spring 中声明 AspectJ 切面（这里注意，其实AspectJ切面在实际运用中就是一个类，里面抽象出了很多切面内需要完成的功能即方法）, 只需要在 IOC 容器中将切面声明为 Bean 实例. 当在 Spring IOC 容器中初始化 AspectJ 切面之后, Spring IOC 容器就会为那些与 AspectJ 切面相匹配的 Bean 创建代理.

    在 AspectJ 注解中, 切面只是一个带有 @Aspect 注解的 Java 类.

通知是标注有某种注解的简单的 Java 方法，AspectJ 支持 5 种类型的通知注解:

• @Before: 前置通知, 在方法执行之前执行，并将切入点表达式的值作为注解值.

@AspectJ标识这个类是一个切面

@Before(…)标识这个方法是个前置通知, 括号内的位切点表达式， 切点表达式表示执行 ArithmeticCalculator
接口的 add() 方法之前执行该方法， * 代表匹配任意修饰符及任意返回值, 参数列表中的 … 匹配任意数量的参数

• @After: 后置通知, 在方法执行之后执行 ，即连接点返回结果的时候，而且后置通知在抛出异常之后也会执行。

• @AfterRunning: 返回通知, 在方法返回结果之后执行，无论连接点是正常返回还是抛出异常后置通知都会执行，但是返回通知只会在连接点正常返回之后执行
  
  – 在返回通知中, 只要将 returning 属性添加到 @AfterReturning 注解中, 就可以访问连接点的返回值. 该属性的值即为用来传入返回值的参数名称.
  
  – 必须在通知方法的签名中添加一个同名参数. 在运行时, Spring AOP 会通过这个参数传递返回值.
  – 原始的切点表达式需要出现在 pointcut 属性中
  

• @AfterThrowing: 异常通知, 只在连接点抛出异常时才执行异常通知
  
  – 将 throwing 属性添加到 @AfterThrowing 注解中, 也可以访问连接点抛出的异常. Throwable 是所有错误和异常类的超类. 所以在异常通知方法可以捕获到任何错误和异常.
  
  – 如果只对某种特殊的异常类型感兴趣, 可以将参数声明为其他异常的参数类型. 然后通知就只在抛出这个类型及其子类的异常时才被执行.
  

• @Around: 环绕通知, 围绕着方法执行
  
  – 环绕通知是所有通知类型中功能最为强大的, 能够全面地控制连接点. 甚至可以控制是否执行连接点.
  
  – 对于环绕通知来说, 连接点的参数类型必须是 ProceedingJoinPoint . 它是 JoinPoint 的子接口, 允许控制何时执行, 是否执行连接点.
  
  – 在环绕通知中需要明确调用 ProceedingJoinPoint 的 proceed() 方法来执行被代理的方法. 如果忘记这样做就会导致通知被执行了, 但目标方法没有被执行.
  
  注意: 环绕通知的方法需要返回目标方法执行之后的结果, 即调用 joinPoint.proceed(); 的返回值, 否则会出现空指针异常
  

切点表达式简述

• execution * com.atguigu.spring.ArithmeticCalculator.*(…): 匹配 ArithmeticCalculator 中声明的所有方法,第一个 * 代表任意修饰符及任意返回值. 第二个 * 代表任意方法. … 匹配任意数量的参数. 若目标类与接口与该切面在同一个包中, 可以省略包名.

• execution public * ArithmeticCalculator.*(…): 匹配 ArithmeticCalculator 接口的所有公有方法.

• execution public double ArithmeticCalculator.*(…): 匹配 ArithmeticCalculator 中返回 double 类型数值的方法

• execution public double ArithmeticCalculator.*(double, …): 匹配第一个参数为 double 类型的方法, … 匹配任意数量任意类型的参数

• execution public double ArithmeticCalculator.*(double, double): 匹配参数类型为 double, double 类型的方法.

• 在AspectJ中，切入点表达式可以通过操作符&&，||，！结合起来
  

• 可以在通知方法中声明一个类型为 JoinPoint 的参数. 然后就能访问链接细节. 如方法名称和参数值.
  

这时新的问题出现了，如果有多个切面的话，那应该怎么执行呢？Spring早就想到了解决方案。

多切面优先级问题

• 在同一个连接点上应用不止一个切面时, 除非明确指定, 否则它们的优先级是不确定的.
• 切面的优先级可以通过实现 Ordered 接口或利用 @Order 注解指定.
• 实现 Ordered 接口, getOrder() 方法的返回值越小, 优先级越高.
• 若使用 @Order 注解, 序号出现在注解中
  
  

在编写 AspectJ 切面时, 可以直接在通知注解中书写切入点表达式. 但同一个切点表达式可能会在多个通知中重复出现.

• 在 AspectJ 切面中, 可以通过 @Pointcut 注解将一个切入点声明成简单的方法. 切入点的方法体通常是空的, 因为将切入点定义与应用程序逻辑混在一起是不合理的.
• 切入点方法的访问控制符同时也控制着这个切入点的可见性. 如果切入点要在多个切面中共用, 最好将它们集中在一个公共的类中. 在这种情况下, 它们必须被声明为 public. 在引入这个切入点时, 必须将类名也包括在内. 如果类没有与这个切面放在同一个包中, 还必须包含包名.

    其他通知可以通过方法名称引入该切入点.

下面介绍一种特殊的通知类型：引入通知
    引入通知是一种特殊的通知类型. 它通过为接口提供实现类, 允许对象动态地实现接口, 就像对象已经在运行时扩展了实现类一样.

• 引入通知也必须在切面中声明
• 在切面中, 通过为任意字段添加@DeclareParents 注解来引入声明.
• 注解类型的 value 属性表示哪些类是当前引入通知的目标. value 属性值也可以是一个 AspectJ 类型的表达式, 以将一个即可引入到多个类中. defaultImpl 属性中指定这个接口使用的实现类
  
      引用通知可以说是一种动态实现接口的方式，本质还是通过代理类调用指定实现类的方法，看起来实现了接口，其实并没有实现接口的方法，该方法是另一个类的实现，目的是为了想要为该类实现接口扩展一下功能，但是所有类都实现这个接口然后实现方法太过于繁琐，所以推出了这种方式来使程序代码更加的解耦和，而且便于后期的更改维护。

基于 XML 的配置声明切面

    除了使用AspectJ注解声明切面，Spring 也支持在 Bean 配置文件中声明切面。这种声明是通过 aop schema 中的 XML 元素完成的。
    正常情况下，基于注解的声明要优先于基于 XML 的声明。，通过 AspectJ 注解，切面可以与 AspectJ 兼容，而基于 XML 的配置则是 Spring 专有的。由于 AspectJ 得到越来越多的 AOP 框架支持，所以以注解风格编写的切面将会有更多重用的机会。

基于XML ---- 声明切面

• 当使用 XML 声明切面时, 需要在 <beans> 根元素中导入 aop Schema
• 在 Bean 配置文件中, 所有的 Spring AOP 配置都必须定义在 <aop:config> 元素内部. 对于每个切面而言, 都要创建一个 <aop:aspect> 元素来为具体的切面实现引用后端 Bean 实例.
• 切面 Bean 必须有一个标示符, 供 <aop:aspect> 元素引用
  
• 切入点使用 <aop:pointcut> 元素声明
• 切入点必须定义在 <aop:aspect> 元素下, 或者直接定义在 <aop:config> 元素下.
  – 定义在 <aop:aspect> 元素下: 只对当前切面有效
  – 定义在 <aop:config> 元素下: 对所有切面都有效
      这里只对当前切面有效和对所有切面有效意思是，在config下定义的所有的aspect元素都可以引用该切点表达式，在aspect下定义的，只有该aspect元素配置的切面才可以用。
      上面的引用很关键，因为pointcut不是定义了它会自动匹配的，而是需要去引用才可以使用。
• 基于 XML 的 AOP 配置不允许在切入点表达式中用名称引用其他切入点.
  
• 在 aop Schema 中, 每种通知类型都对应一个特定的 XML 元素.
• 通知元素需要使用 <pointcut-ref> 来引用切入点, 或用 <pointcut> 直接嵌入切入点表达式. method 属性指定切面类中通知方法的名称.
  
• 可以利用 <aop:declare-parents> 元素在切面内部声明引入
  

这里解释一下三个参数的含义：
type-matching:要动态实现接口的类。
implement-interface:要动态实现的接口。
default-impl:动态代理所要真正调用的方法的所在类。