12AOP面向切面编程/GoF之代理模式

SunsPlanter2024-01-17 20:01

先看一个例子：

声明一个接口：

java 复制代码 
//       + - * / 运算的标准接口!
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);  
}

实现该接口：

java 复制代码 
package com.sunsplanter.proxy;

/**
 * 在每个方法中,输出传入的参数和计算后的返回结果!
 */
public class CalculatorLogImpl implements Calculator {
    
    @Override
    public int add(int i, int j) {
    
        System.out.println("参数是：" + i + "," + j);
        int result = i + j;
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
      
        return result;
    }
    
    @Override
    public int sub(int i, int j) {
    
        System.out.println("参数是：" + i + "," + j);
    
        int result = i - j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        return result;
    }
    
    @Override
    public int mul(int i, int j) {
    
        System.out.println("参数是：" + i + "," + j);
    
        int result = i * j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        return result;
    }
    
    @Override
    public int div(int i, int j) {
    
        System.out.println("参数是：" + i + "," + j);
    
        int result = i / j;
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        
        return result;
    }
}

存在的问题：

  1. 核心功能与边缘功能掺杂（即计算的过程和sout掺杂）
  2. 边缘功能尽管重复，但却大量分散，不利于管理

目标： 将重复的代码统一提取，并且[[动态插入]]到每个业务方法！

用代理模式解决：

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。(中介)
    • 动词：指做代理这个动作，或这项工作
    • 名词：扮演代理这个角色的类、对象、方法
  • 目标：被代理"套用"了核心逻辑代码的类、对象、方法。(房东)

解决问题的思维：AOP

解决问题技术：代理技术

代理技术太麻烦，因此使用框架

Spring AOP框架（底层是代理技术：jdk动态daili，cglib）

代理在开发中实现的方式具体有两种：静态代理，[动态代理技术]

1. 静态代理解决了功能掺杂

缺点：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sout来说，将来其他地方也需要sout，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，sout还是分散的，没有统一管理。

项目结构：

原有代码不变，

使用静态代理即主动创建一个代理类CalculatorStaticProxy实现接口，：

java 复制代码 
public class CalculatorStaticProxy implements Calculator {
    
    // 将被代理的目标对象声明为成员变量（令代理类与被代理对象建立关系）
    private Calculator target;
    //将代理对象传入构造方法，"注入"
    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("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("方法内部 result = " + result);
    
        return addResult;
    }
        @Override
    public int sub(int i, int j) {
    
        // 附加功能由代理类中的代理方法来实现
        System.out.println("参数是：" + i + "," + j);
    
        // 通过目标对象来实现核心业务逻辑
        int subResult = target.sub(i, j);
    
        System.out.println("方法内部 result = " + result);
    
        return subResult;
    }
    ......

提出进一步的需求：将sout集中到一个代理类中，将来有任何日志需求，都通过这一个代理类来实现。这就需要使用动态代理技术了。

2. 动态代理进一步解决了集中管理边缘功能

动态代理技术分类

  • JDK动态代理：JDK原生的实现方式，需要被代理的目标类必须实现接口（也即 必须有接口）！他会根据目标类的接口动态生成一个代理对象！代理对象和目标对象有相同的接口！（接口作为父亲，代理对象和目标对象拜把子）
  • cglib：通过继承被代理的目标类实现代理，可以代理没有实现接口的类！（也即不需要有接口，代理对象认目标对象为干爹）

JDK动态代理技术实现（了解）

代理工程：基于jdk代理技术，生成代理对象

在这里我们不给出代理的具体实现代码，后续会学习Spring AOP框架，该框架封装动态代理技术，们只需写少量的配置，指定生效范围即可,即可完成面向切面思维编程的实现！

3. AOP思维

  • OOP引入封装、继承、多态等概念来建立一种对象层次结构，用于模拟公共行为的一个集合。OOP允许开发者定义纵向的关系。但在OOP设计中，它导致了大量公共代码的重复，而不利于各个模块的重用。

  • AOP技术恰恰相反，它利用一种称为"横切"的技术，剖解开封装的对象内部，并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块，并将其命名为"Aspect"，即切面。所谓"切面"，简单说就是那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块之间的耦合度，并有利于未来的可操作性和可维护性。

  • 使用AOP，可以在不修改原来代码的基础上添加新功能。

  • AOP思想主要的应用场景

    1. 日志记录：在系统中记录日志是非常重要的，可以使用AOP来实现日志记录的功能，可以在方法执行前、执行后或异常抛出时记录日志。
    2. 事务处理：在数据库操作中使用事务可以保证数据的一致性，可以使用AOP来实现事务处理的功能，可以在方法开始前开启事务，在方法执行完毕后提交或回滚事务。
    3. 安全控制：在系统中包含某些需要安全控制的操作，如登录、修改密码、授权等，可以使用AOP来实现安全控制的功能。可以在方法执行前进行权限判断，如果用户没有权限，则抛出异常或转向到错误页面，以防止未经授权的访问。
    4. 性能监控：在系统运行过程中，有时需要对某些方法的性能进行监控，以找到系统的瓶颈并进行优化。可以使用AOP来实现性能监控的功能，可以在方法执行前记录时间戳，在方法执行完毕后计算方法执行时间并输出到日志中。
    5. 异常处理：系统中可能出现各种异常情况，如空指针异常、数据库连接异常等，可以使用AOP来实现异常处理的功能，在方法执行过程中，如果出现异常，则进行异常处理（如记录日志、发送邮件等）。
    6. 缓存控制：在系统中有些数据可以缓存起来以提高访问速度，可以使用AOP来实现缓存控制的功能，可以在方法执行前查询缓存中是否有数据，如果有则返回，否则执行方法并将方法返回值存入缓存中。
    7. 动态代理：AOP的实现方式之一是通过动态代理，可以代理某个类的所有方法，用于实现各种功能。

  • AOP术语名词介绍

    1-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。

    有十个附加功能，就有十个横切关注点。

    AOP把软件系统分为两个部分：核心关注点和横切关注点。业务处理的主要流程是核心关注点，与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是，他们经常发生在核心关注点的多处，而各处基本相似，比如权限认证、日志、事务、异常等。AOP的作用在于分离系统中的各种关注点，将核心关注点和横切关注点分离开来。

    2-通知(增强)

    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。就是具体你要织入的代码。

    • 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（最常用）：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。

    3-切入点 pointcut

    定位连接点的方式，或者可以理解成被选中的连接点！

    是一个表达式，比如execution(* com.spring.service.impl..(...))。符合条件的每个方法都是一个具体的连接点。

    4-切面 aspect

    切入点和通知的结合。是一个类。

    3-连接点 joinpoint

    这也是一个纯逻辑概念，不是语法定义的。

    指那些被拦截到的点。在 Spring 中，可以被动态代理拦截目标类的方法

    6-目标 target

    被代理的目标对象。

    7-代理 proxy

    向目标对象应用通知之后创建的代理对象。

    8-织入 weave

    指把通知应用到目标上，生成代理对象的过程。可以在编译期织入，也可以在运行期织入，Spring采用后者。

3.1 AOP封装层次

3.2 注解实现AOP

3.2.1 切点表达式：定义通知（Advice）往哪些方法上切入。

切入点表达式语法格式：

execution([访问控制权限修饰符] 返回值类型 [全限定类名]方法名(形式参数列表) [异常])

访问控制权限修饰符：

  • 可选项。没写，就是4个权限都包括。
  • 写public就表示只包括公开的方法。

返回值类型：

  • 必填项。
  • *表示返回值类型任意。

全限定类名：

  • 可选项。
  • 两个点"..."代表当前包以及子包下的所有类。
  • 省略时表示所有的类。

方法名：

  • 必填项。

  • *表示所有方法。

  • set*表示所有的set方法。

    r
    形式参数列表：

  • 必填项

  • () 表示没有参数的方法

  • (...) 参数类型和个数随意的方法

  • (*) 只有一个参数的方法

  • (*, String) 第一个参数类型随意，第二个参数是String的。

异常：

  • 可选项。
  • 省略时表示任意异常类型。

3.2.2 简单演示AOP的实现

  1. 首先是导入依赖，实现AOP需要导入Spring-aspect,但Spring-aop包括了Spring-aspect，Spring-context又包括了Spring-aop，因此之前导入的Spring-context就够了。
  2. 在spring配置文件中增加命名空间; 启用自动代理
xml 复制代码 
<?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">
                           
    <!--开启组件扫描-->
    <context:component-scan base-package="com.powernode.spring6.service"/>
    <!--开启自动代理后,凡是带有@Aspect注解的bean都会生成代理对象。
    proxy-target-class是可选属性,默认为false时采用JDK动态代理,
    但即便是最坏的情况,即采用JDK动态代理,而类又没有实现接口,Spring仍会自动转向cglib动态代理-->
    <aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>
</beans>
</beans>
  1. 定义目标类以及目标方法, 纳入Spring管理
java 复制代码 
package com.sunsplanter.spring6.service;

// 目标类
@Component
public class OrderService {
    // 目标方法
    public void generate(){
        System.out.println("订单已生成！");
    }
}

第二步：定义切面类, 纳入Spring管理

java 复制代码 
package com.sunsplanter.spring6.service;

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;

// 切面类的注解
@Aspect
@Component
public class MyAspect {
}

第三步：在Spring配置文件中添加组建扫描

cpp 复制代码 
<?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">
    <!--开启组件扫描-->
    <context:component-scan base-package="com.powernode.spring6.service"/>
</beans>

第四步: 在切面类中定义一个切面

java 复制代码 
package com.sunsplanter.spring6.service;

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

// 切面类
@Aspect
@Component
public class MyAspect {
    //通知+切点=切面
    // 切点表达式,@Before即前置通知
    @Before("execution(* com.powernode.spring6.service.OrderService.*(..))")
    // 这就是需要增强的代码（通知）
    public void advice(){
        System.out.println("我是一个通知");
    }
}

第五步:测试程序:

java 复制代码 
package com.sunsplanter.spring6.test;

import com.sunsplanter.spring6.service.OrderService;
import org.junit.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class AOPTest {
    @Test
    public void testAOP(){
        ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("spring-aspectj-aop-annotation.xml");
        OrderService orderService = applicationContext.getBean("orderService", OrderService.class);
        orderService.generate();
    }
}

目标：横向插入增强代码（日志输出/）

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