Spring AOP

冷兮雪2023-08-11 19:52

前言

❤️❤️❤️SSM专栏更新中，各位大佬觉得写得不错，支持一下，感谢了！❤️❤️❤️

Spring + Spring MVC + MyBatis_冷兮雪的博客-CSDN博客

终于到了本专栏最后一个模块------AOP。

一、什么是 Spring AOP？

在专栏第一篇我们就简单说了Spring框架提供了对AOP的支持，那Spring AOP和AOP有什么不同吗？

AOP（Aspect Oriented Programming）：面向切面编程，它是⼀种思想，它是对某⼀类事情的集中处理。比如用户登录权限的效验，没学 AOP 之前，我们所有需要判断用户登录的页面（中的方法），都要各自实现或调用用户验证的方法，然而有了 AOP 之后，我们只需要在某⼀处配置⼀下，所有需要判断用户登录页面（中的方法）就全部可以实现用户登录验证了，不再需要每个方法中都写相同的用户登录验证了。

而 AOP 是⼀种思想，Spring AOP 是⼀个框架，提供了⼀种对 AOP 思想的实现，它们的关系和 IoC 与 DI 类似（思想与实现）。

二、为什么学AOP？

有这样⼀个场景，当我们在做后台系统时，除了登录和注册等几个功能不需要做用户登录验证之外，其他几乎所有页面调用的前端控制器（ Controller）都需要先验证用户登录的状态，那这个时候我们要怎么处理呢？

我们之前的处理方式是每个 Controller 都要写⼀遍用户登录验证，然而当你的功能越来越多，那么你要写的登录验证也越来越多，而这些方法又是是相同的，这么多的方法就会代码修改和维护的成本。那有没有简单的处理方案呢？答案是有的，对于这种功能统⼀，且使用的地方较多的功能，就可以考虑 AOP来统⼀处理了。

除了统⼀的用户登录判断之外，AOP 还可以实现：

  • 统⼀日志记录：AOP可以在方法调用前后记录日志信息，如方法名、参数、返回值等，从而实现统一的日志记录，方便系统的监控和调试。
  • 统⼀方法执行时间统计：AOP可以用于在方法调用前后记录时间戳，计算方法的执行时间，帮助性能优化和分析。
  • 统⼀的返回格式设置：AOP可以在方法调用后对返回结果进行统一的格式化，如将结果封装成特定的数据结构或添加统一的响应头。
  • 统⼀的异常处理：AOP可以捕获方法执行过程中的异常，并进行统一的异常处理，例如将异常信息记录下来，提供友好的错误提示等。
  • 事务的开启和提交等：AOP可以用于在方法调用前后开启和提交事务，从而实现统一的事务管理，保障数据的一致性。

也就是说使用 AOP 可以扩充多个对象的某个能力，所以 AOP 可以说是 OOP（Object Oriented Programming，面向对象编程）的补充和完善。

三、Spring AOP 应该怎么学习呢？

Spring AOP 学习主要分为以下 3 个部分：

  1. 学习 AOP 是如何组成的？也就是学习 AOP 组成的相关概念。
  2. 学习 Spring AOP 使用。
  3. 学习 Spring AOP 实现原理。

下面我们分别来看。

1、AOP 组成

Ⅰ、切面（Aspect）

切面（Aspect）由切点（Pointcut）和通知（Advice）组成，它既包含了横切逻辑的定义，也包括了连接点的定义。

通俗的理解，在程序中就是一个处理某方面具体问题的一个类。类里面包含了很多方法，这些方法就是切点和通知。

切面是包含了：通知、切点和切面的类，相当于 AOP 实现的某个功能的集合

Ⅱ、切点（Pointcut）

Pointcut 是匹配 Join Point 的谓词。

Pointcut 的作用就是提供⼀组规则（使用 AspectJ pointcut expression language 来描述）来匹配 Join Point，给满足规则的 Join Point 添加 Advice。切面可以说就是用来进行主动拦截的规则(配置)。

切点相当于保存了众多连接点的⼀个集合（如果把切点看成⼀个表，而连接点就是表中⼀条⼀条的数据）。

切点表达式说明

AspectJ ⽀持三种通配符

* ：匹配任意字符，只匹配⼀个元素（包，类，或方法，方法参数）。

.. ：匹配任意字符，可以匹配多个元素 ，在表示类时，必须和 * 联合使用。

+ ：表示按照类型匹配指定类的所有类，必须跟在类名后面，如 com.cad.Car+ ,表示继承该类的 所有子类包括本身

切点表达式由切点函数组成，其中 execution() 是最常用的切点函数，用来匹配方法，语法为：

execution(<修饰符><返回类型><包.类.方法(参数)><异常>)

修饰符和异常可以省略，具体含义如下：

*Ⅲ、*通知（Advice）

切面也是有目标的 ------它必须完成的工作。在 AOP 术语中，切面的工作被称之为通知。

通知：定义了切面是什么，何时使用，其描述了切面要完成的工作，还解决何时执行这个工作的 问题。

Spring 切面类中，可以在方法上使用以下注解，会设置方法为通知方法，在满足条件后会通知本方法进行调用：

  • 前置通知使用 @Before：在执行目标方法之前执行的方法就叫做前置通知。
  • 后置通知使用 @After：在执行了目标方法之后执行的方法就叫做后置通知。
  • 返回之后通知使用 @AfterReturning：目标方法执行了返回数据(return) 时，执行的通知。
  • 抛异常后通知使用 @AfterThrowing：在执行目标方法出现异常时，执行的通知。
  • 环绕通知使用 @Around：在目标方法执行的周期范围内执行之前、执行中、执行后)部可以执行的方法叫做环绕通知。（使用频率最高）

切点相当于要增强的方法。

Ⅳ、连接点（Join Point）

应用执行过程中能够插入切面的⼀个点，这个点可以是方法调用时，抛出异常时，甚至修改字段 时。切面代码可以利用这些点插入到应用的正常流程之中，并添加新的行为。

可能会触发 AOP 规则的所有点(所有请求)。
AOP 整个组成部分的概念如下图所示，以多个页面都要访问⽤户登录权限为例：

2、Spring AOP 实现

Spring AOP 实现步骤：

  1. 添加 Spring AOP 依赖
  2. 定义切面(创建切面类)
  3. 定义切点(配置拦截规则)
  4. 定义通知的实现

接下来我们使用 Spring AOP 来实现⼀下 AOP 的功能，完成的目标是拦截所有 UserController 里面的方法，每次调用 UserController 中任意⼀个方法时，都执行相应的通知事件。

Ⅰ、添加 AOP 框架支持

因为在创建项目时候是没有SpringAop框架选择的，所以我们需要在创建好项目之后再添加依赖。

在 pom.xml 中添加如下配置：

然后选择对应的Spring版本

Maven Repository: org.springframework.boot >> spring-boot-starter-aop (mvnrepository.com)

加版本号也可以，不加也可以

XML 复制代码 
<dependency>
 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
 <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>

项目引用完成：

Ⅱ、定义切面和切点

切点指的是具体要处理的某⼀类问题，比如用户登录权限验证就是⼀个具体的问题，记录所有方法的执行日志就是⼀个具体的问题，切点定义的是某⼀类问题。 Spring AOP 切点的定义如下，在切点中我们要定义拦截的规则，具体实现如下：

java 复制代码 
package com.example.demo.aop;

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect // 表明此类为⼀个切⾯
@Component//随着框架的启动而启动
public class UserAspect {
    // 切点（配置拦截规则）
    @Pointcut("execution(* com.example.demo.aop.UserController.*(..))")
    public void pointcut(){
        
    }
}

其中 pointcut 方法为空方法，它不需要有方法体，此方法名就是起到⼀个"标识"的作用，标识下面的 通知方法具体指的是哪个切点（因为切点可能有很多个）。

Ⅲ、定义相关通知

java 复制代码 
package com.example.demo.aop;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect // 表明此类为⼀个切⾯
@Component//随着框架的启动而启动
public class UserAspect {
    // 切点（配置拦截规则）
    @Pointcut("execution(* com.example.demo.controller.UserController.*(..))")
    public void pointcut(){
    }
    //前置通知
    @Before("pointcut()")//对应切点方法名
    public void beforeAdvice(){
        System.out.println("执行了前置通知!");
    }
    //后置通知
    @After("pointcut()")//对应切点方法名
    public void afterAdvice(){
        System.out.println("执行了后置通知!");
    }
    //环绕通知
    @Around("pointcut()")//对应切点方法名
    public Object aroundAdvice(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        System.out.println("进入环绕通知了!");
        Object obj=null;
        //执行目标方法
        obj=joinPoint.proceed();
        System.out.println("退出环绕通知了！");
        return obj;
    }
}

UserController类（执行通知）：

java 复制代码 
package com.example.demo.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
    @RequestMapping("hi")
    public String sayHi(String name){
        System.out.println("执行了sayHi方法!");
        return "Hi "+name;
    }
    @RequestMapping("/hello")
    public String sayHello(){
        System.out.println("执行了sayHello方法!");
        return "hello java!";
    }
}

对照类：ArticleController（不执行通知）

java 复制代码 
package com.example.demo.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequestMapping("/art")
public class ArticleController {
    @RequestMapping("/hi")
    public String sayHi(){
        return "Hi word!";
    }
}

Ⅳ、运行

访问 art/hi 没有通知：

访问 user/hi 有通知

sayHi方法：

sayHello方法：

好了UserController类中的两个方法都可以执行通知。

3、Spring AOP 实现原理

Spring AOP 是构建在动态代理基础上，因此 Spring 对 AOP 的支持局限于方法级别的拦截。 Spring AOP 支持 JDK Proxy 和 CGLIB 方式实现动态代理。默认情况下，实现了接口的类，使用AOP 会基于 JDK 生成代理类，没有实现接口的类，会基于 CGLIB生成代理类。

Spring默认代理是JDK Proxy（有局限），而Spring Boot进行了优化，默认为CGLIB。

织入（Weaving）：代理的生成时机

织入是把切面应用到目标对象并创建新的代理对象的过程，切面在指定的连接点被织入到目标对象中。 在目标对象的生命周期里有多个点可以进行织入：

  • 编译期：切面在目标类编译时被织入。这种方式需要特殊的编译器。AspectJ的织⼊编译器就 是以这种方式织入切面的。
  • 类加载期：切面弄在目标类加载到JVM时被织入。这种方式需要特殊的类加（ClassLoader）,它可以在目标类被引入应用之前增强该目标类的字节码。AspectJ5的加载时织⼊（load-time weaving. LTW）就支持以这种方式织入切⾯。
  • 运行期：切面在应用运行的某⼀时刻被织⼊。⼀般情况下，在织入切面时，AOP容器会为目标对象动态创建⼀个代理对象。SpringAOP就是以这种方式织入切面的。

动态代理

此种实现在设计模式上称为动态代理模式，在实现的技术手段上，都是在 class 代码运行期，动态的织入字节码。 我们学习 Spring 框架中的AOP，主要基于两种方式：JDK 及 CGLIB 的方式。这两种方式的代理目标都是被代理类中的方法，在运行期，动态的织入字节码生成代理类。

  • CGLIB是Java中的动态代理框架，主要作⽤就是根据目标类和方法，动态生成代理类。
  • Java中的动态代理框架，几乎都是依赖字节码框架（如 ASM，Javassist 等）实现的。
  • 字节码框架是直接操作 class 字节码的框架。可以加载已有的class字节码文件信息，修改部 分信息，或动态⽣成⼀个 class。

JDK 和 CGLIB 实现的区别

1、JDK 实现，要求被代理类必须实现接口，之后是通过 InvocationHandler 及 Proxy，在运行时动态的在内存中生成了代理类对象，该代理对象是通过实现同样的接口实现（类似静态代理接口实现的方式），只是该代理类是在运行期时，动态的织入统⼀的业务逻辑字节码来完成。

2、CGLIB 实现，被代理类可以不实现接口，是通过继承被代理类，在运行时动态的生成代理类对象。

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