Spring系列__04AOP

AOP简介

今天来介绍一下AOP。AOP，中文常被翻译为“面向切面编程”，其作为OOP的扩展，其思想除了在Spring中得到了应用，也是不错的设计方法。通常情况下，一个软件系统，除了正常的业务逻辑代码，往往还有一些功能性的代码，比如：记录日志、数据校验等等。最原始的办法就是直接在你的业务逻辑代码中编写这些功能性代码，但是，这样除了当时开发的时候比较方便以外；代码的阅读性、可维护性都会大大降低。而且，当你需要频繁使用一个功能的时候（比如记录日志），你还需要重复编写。而使用AOP的好处，简单来说就是，它能把这种重复性的功能代码抽离出来，在需要的时候，通过动态代理技术，在不修改源代码的情况下提供增强性功能。

优势：

• 减少重复代码
• 提高开发效率
• 代码更加整洁，提高了可维护性
  
  说了这么多，简单演示一下，我们假定现在要实现一个账户转账的功能，这里面会涉及到一些事务的控制，从代码的合理性角度出发，我们将其放在service层。

@Getter
@Setter
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
@ToString
@EqualsAndHashCode
public class Account implements Serializable {
    private Integer id;
    private String name;
    private Float money;
}

public interface AccountDao {
    /**
     * 查询所有
     * @return
     */
    List<Account> findAllAccount();

    /**
     * 查询一个
     * @return
     */
    Account findAccountById(Integer accountId);

    /**
     * 保存
     * @param account
     */
    void saveAccount(Account account);

    /**
     * 更新
     * @param account
     */
    void updateAccount(Account account);

    /**
     * 删除
     * @param acccountId
     */
    void deleteAccount(Integer acccountId);

    /**
     * 根据名称查询账户
     * @param accountName
     * @return  如果有唯一的一个结果就返回，如果没有结果就返回null
     *          如果结果集超过一个就抛异常
     */
    Account findAccountByName(String accountName);
}

public class AccountServiceImpl_OLD implements AccountService {

    private AccountDao accountDao;
    private TransactionManager txManager;

    public void setTxManager(TransactionManager txManager) {
        this.txManager = txManager;
    }

    public void setAccountDao(AccountDao accountDao) {
        this.accountDao = accountDao;
    }

    @Override
    public List<Account> findAllAccount() {
        try {
            //1.开启事务
            txManager.beginTransaction();
            //2.执行操作
            List<Account> accounts = accountDao.findAllAccount();
            //3.提交事务
            txManager.commit();
            //4.返回结果
            return accounts;
        }catch (Exception e){
            //5.回滚操作
            txManager.rollback();
            throw new RuntimeException(e);
        }finally {
            //6.释放连接
            txManager.release();
        }

    }

    @Override
    public Account findAccountById(Integer accountId) {
        try {
            //1.开启事务
            txManager.beginTransaction();
            //2.执行操作
            Account account = accountDao.findAccountById(accountId);
            //3.提交事务
            txManager.commit();
            //4.返回结果
            return account;
        }catch (Exception e){
            //5.回滚操作
            txManager.rollback();
            throw new RuntimeException(e);
        }finally {
            //6.释放连接
            txManager.release();
        }
    }

    @Override
    public void saveAccount(Account account) {
        try {
            //1.开启事务
            txManager.beginTransaction();
            //2.执行操作
            accountDao.saveAccount(account);
            //3.提交事务
            txManager.commit();
        }catch (Exception e){
            //4.回滚操作
            txManager.rollback();
        }finally {
            //5.释放连接
            txManager.release();
        }

    }

    @Override
    public void updateAccount(Account account) {
        try {
            //1.开启事务
            txManager.beginTransaction();
            //2.执行操作
            accountDao.updateAccount(account);
            //3.提交事务
            txManager.commit();
        }catch (Exception e){
            //4.回滚操作
            txManager.rollback();
        }finally {
            //5.释放连接
            txManager.release();
        }

    }

    @Override
    public void deleteAccount(Integer acccountId) {
        try {
            //1.开启事务
            txManager.beginTransaction();
            //2.执行操作
            accountDao.deleteAccount(acccountId);
            //3.提交事务
            txManager.commit();
        }catch (Exception e){
            //4.回滚操作
            txManager.rollback();
        }finally {
            //5.释放连接
            txManager.release();
        }

    }

    @Override
    public void transfer(String sourceName, String targetName, Float money) {
        try {
            //1.开启事务
            txManager.beginTransaction();
            //2.执行操作

            //2.1根据名称查询转出账户
            Account source = accountDao.findAccountByName(sourceName);
            //2.2根据名称查询转入账户
            Account target = accountDao.findAccountByName(targetName);
            //2.3转出账户减钱
            source.setMoney(source.getMoney()-money);
            //2.4转入账户加钱
            target.setMoney(target.getMoney()+money);
            //2.5更新转出账户
            accountDao.updateAccount(source);

            int i=1/0;

            //2.6更新转入账户
            accountDao.updateAccount(target);
            //3.提交事务
            txManager.commit();

        }catch (Exception e){
            //4.回滚操作
            txManager.rollback();
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //5.释放连接
            txManager.release();
        }

    }

在这里，我们看见了很恶心的代码：大量重复性的记录日志的代码，而且，当你更改的时候，你发现并不方便。后续我们会对这个代码进行改写。

AOP的实现方式

AOP通过动态代理的来实现。

动态代理简介

在这里先简单介绍一下动态代理：使用一个代理将对象包装起来, 然后用该代理对象取代原始对象.。任何对原始对象的调用都要通过代理. 代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原始对象上。其调用过程如下图所示：

特点：

• 字节码随用随创建，随用随加载。
• 它与静态代理的区别也在于此。因为静态代理是字节码一上来就创建好，并完成加载。
• 装饰者模式就是静态代理的一种体现。

动态代理有两种形式

• 基于接口的动态代理
  
  提供者： JDK 官方的 Proxy 类。
  
  要求：被代理类最少实现一个接口
• 基于子类的动态代理
  
  提供者：第三方的 CGLib，如果报 asmxxxx 异常，需要导入 asm.jar。
  
  要求：被代理类不能用 final 修饰的类（最终类）。
  
  下面结合示例来解释一下这两种动态代理的实现方式：
  
  笔者最近更换了一台新的电脑，就以买电脑来举个例子吧。现在大家买电脑，已经很少去实体店了，多半是通过电商渠道。不管是什么，都是从中间商来买，这一行为，在无形中就体现了代理模式的思想。
  
  电脑生产商最开始的时候，除了生产和组装电脑，同时还可以将电脑出售给消费者或者经销商(代理商)，而他对顾客来说，需要完成两种服务：销售商品和售后服务。当行业发展到一定阶段，电脑生产商不断增多，人们就会制定一些行业规范来让大家共同遵守（也就是抽象出来的接口）。而且，电脑生产商为了节约成本，不再提供直接和消费者销售的服务，我们消费者也因此只能从代理商那里购买新的电脑。这便是典型的代理模式。

使用 JDK 官方的 Proxy 类创建代理对象

public interface IProducer {

    public void saleProduct(float money);

    public void afterService(float money);
}

public class Producer implements IProducer {

    @Override
    public void saleProduct(float money) {
        System.out.println("销售产品，并拿到钱：" + money);
    }

    @Override
    public void afterService(float money) {
        System.out.println("提供售后服务，并拿到钱：" + money);
    }
}

//消费者
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        final Producer producer = new Producer();
        /**
         *  如何创建代理对象：
         *  使用Proxy类中的newProxyInstance方法
         *  创建代理对象的要求：
         *      被代理类最少实现一个接口，如果没有则不能使用
         *  newProxyInstance方法的参数：
         *      ClassLoader：类加载器
         *          它是用于加载代理对象字节码的。和被代理对象使用相同的类加载器。固定写法。
         *      Class[]：字节码数组
         *          它是用于让代理对象和被代理对象有相同方法。固定写法。
         *     InvocationHandler：用于提供增强的代码
         *          它是让我们写如何代理。我们一般都是些一个该接口的实现类，通常情况下都是匿名内部类，但不是必须的。
         *          此接口的实现类都是谁用谁写。
         */

        IProducer proxyProducer = (IProducer) Proxy.newProxyInstance(producer.getClass().getClassLoader(),
                producer.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() {
                    /**
                     * 作用：执行被代理对象的任何接口方法都会经过该方法
                     * 方法参数的含义
                     * @param proxy   代理对象的引用
                     * @param method  当前执行的方法
                     * @param args    当前执行方法所需的参数
                     * @return 和被代理对象方法有相同的返回值
                     * @throws Throwable
                     */
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        //提供增强的代码
                        Object returnValue = null;

                        //1.获取方法执行的参数
                        Float money = (Float)args[0];
                        //2.判断当前方法是不是销售,如果是的话，打八折
                        if("saleProduct".equals(method.getName())) {
                            returnValue = method.invoke(producer, money*0.8f);
                        }
                        return returnValue;
                    }
                });
        proxyProducer.saleProduct(10000f);

    }
}

使用jdk提供的Proxy来创建代理对象的时候，要求别代理对象至少要实现一个接口，代理类需要实现同样的接口并由同一类加载器加载。如果没有这样，就不能使用这种方式了。其他具体内容，请参考官方文档。

cglib方式来实现动态代理

其实，说AOP是OOP的延伸，还是很容易证明的：jdk提供动态代理的方式是实现接口，而cglib的实现方式就是利用了OOP的继承。原理大同小异，主要区别就是不用实现接口而是改用继承，也因此具备继承的限制：被代理的类不能是被final修饰。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        final Producer producer = new Producer();
        /**
         *  create方法的参数：
         *      Class：字节码
         *          它是用于指定被代理对象的字节码。
         *
         *      Callback：用于提供增强的代码
         *          它是让我们写如何代理。我们一般都是些一个该接口的实现类，通常情况下都是匿名内部类，但不是必须的。
         *          此接口的实现类都是谁用谁写。
         *          我们一般写的都是该接口的子接口实现类：MethodInterceptor
         */
        Producer proxyProducer = (Producer) Enhancer.create(producer.getClass(), new MethodInterceptor() {
            @Override
            public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects,
                                    MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
                Object result = null;
                Float price = (Float) objects[0];
                if ("saleProduct".equals(method.getName())) {
                    result = method.invoke(o, price * 0.8f);
                }
                return result;
            }
        });

        proxyProducer.saleProduct(10000f);
    }
}

ublic class Client {
    public static void main(String[] args) {
        final Producer producer = new Producer();
        /**
         *  create方法的参数：
         *      Class：字节码
         *          它是用于指定被代理对象的字节码。
         *
         *      Callback：用于提供增强的代码
         *          它是让我们写如何代理。我们一般都是些一个该接口的实现类，通常情况下都是匿名内部类，但不是必须的。
         *          此接口的实现类都是谁用谁写。
         *          我们一般写的都是该接口的子接口实现类：MethodInterceptor
         */
        Producer proxyProducer = (Producer) Enhancer.create(producer.getClass(), new MethodInterceptor() {
            @Override
            public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects,
                                    MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
                Object result = null;
                Float price = (Float) objects[0];
                if ("saleProduct".equals(method.getName())) {
                    result = method.invoke(o, price * 0.8f);
                }
                return result;
            }
        });

        proxyProducer.saleProduct(10000f);
    }
}

Spring中的AOP

以上所述的两种生成代理对象的方法，在Spring中都会应用：默认优先使用jdk自带的方式，当发现别代理类没有实现接口时改用cglib方式。

专业术语直白翻译

• Joinpoint(连接点)：
  
  所谓的连击点，就是你的业务逻辑中的每一个方法，都被称作连接点。而且，和AspectJ和JBoss不同，Spring不支持字段和构造器连接点，只支持方法级别的连接点。
• Pointcut(切入点):
  
  当你要对一个连接点进行额外的功能添加时，这个连接点就是切入点。
• Advice(通知/增强):
  
  通知就是你拦截了切点后要做的事情。根据你要做的时机，分为：前置通知、后置通知、返回通知、异常通知和环绕通知。
• Introduction(引介):
  
  引介是一种特殊的通知在不修改类代码的前提下, Introduction 可以在运行期为类动态地添加一些方法或 Field。
• Target(目标对象):
  
  代理的目标对象。
• Weaving(织入):
  
  是指把增强应用到目标对象来创建新的代理对象的过程。spring 采用动态代理织入，而 AspectJ 采用编译期织入和类装载期织入。
• Proxy（代理） :
  
  一个类被 AOP 织入增强后，就产生一个结果代理类。
• Aspect(切面):
  
  是切入点和通知（引介）的结合。

实战演练

这次我们打算做一个简单一点的功能：实现一个能够进行加减乘除运算的计算器，并进行相应的日志记录

过程主要是以下几步：

1.开发业务逻辑代码

2.开发切面代码

3.配置ioc,将计算器和切面配置到Spring容器中

4.切面配置，开启AOP

对于配置的方式，主要是还是两种方式：

Java配置：

public interface ArithmeticCalculator {

	int add(int i, int j);
	int sub(int i, int j);

	int mul(int i, int j);
	int div(int i, int j);

}

@Component("arithmeticCalculator")
public class ArithmeticCalculatorImpl implements ArithmeticCalculator {

	@Override
	public int add(int i, int j) {
		int result = i + j;
		return result;
	}

	@Override
	public int sub(int i, int j) {
		int result = i - j;
		return result;
	}

	@Override
	public int mul(int i, int j) {
		int result = i * j;
		return result;
	}

	@Override
	public int div(int i, int j) {
		int result = i / j;
		return result;
	}

}

package com.spring.demo.springaop;

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

import java.util.Arrays;

/**
 * 可以使用 @Order 注解指定切面的优先级, 值越小优先级越高
 */
@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {
    @Pointcut("execution(public int com.spring.demo.springaop.ArithmeticCalculator.*(..))")
    public void declareJoinPoint() {}

    @Before("declareJoinPoint()")
    public void beforeMehtod(JoinPoint joinPoint) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        System.out.println("the " + methodName + " begins with " + Arrays.asList(args));
    }

    @AfterReturning(value = "declareJoinPoint()", returning = "result")
    public void afterMethod(JoinPoint joinPoint, Object result) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("the " + methodName + " ends successfully with result is " + result);
    }

    @AfterThrowing(value = "declareJoinPoint()", throwing = "e")
    public void afterException(JoinPoint joinPoint, Exception e) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("the " + methodName + "occurs a Exception by" + e.getMessage());
    }

    /**
     * 环绕通知需要携带 ProceedingJoinPoint 类型的参数.
     * 环绕通知类似于动态代理的全过程: ProceedingJoinPoint 类型的参数可以决定是否执行目标方法.
     * 且环绕通知必须有返回值, 返回值即为目标方法的返回值
     */
	/*
	@Around("execution(public int com.spring.demo.springaop.ArithmeticCalculator.*(..))")
	public Object aroundMethod(ProceedingJoinPoint pjd){

		Object result = null;
		String methodName = pjd.getSignature().getName();

		try {
			//前置通知
			System.out.println("The method " + methodName + " begins with " + Arrays.asList(pjd.getArgs()));
			//执行目标方法
			result = pjd.proceed();
			//返回通知
			System.out.println("The method " + methodName + " ends with " + result);
		} catch (Throwable e) {
			//异常通知
			System.out.println("The method " + methodName + " occurs exception:" + e);
			throw new RuntimeException(e);
		}
		//后置通知
		System.out.println("The method " + methodName + " ends");

		return result;
	}
	*/
}

@Order(1)
@Aspect
@Component
public class VlidationAspect {

	@Before("com.spring.demo.springaop.LoggingAspect.declareJoinPoint()")
	public void validateArgs(JoinPoint joinPoint){
		System.out.println("-->validate:" + Arrays.asList(joinPoint.getArgs()));
	}

}

@EnableAspectJAutoProxy
@Configuration
@ComponentScan
public class MainConcig {

}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext("com.spring.demo" +
                ".springaop");
        ArithmeticCalculator arithmeticCalculator = (ArithmeticCalculator) context.getBean("arithmeticCalculator");
        int add = arithmeticCalculator.add(100, 200);
    }
}

xml文件配置

JavaBean还是这些，只是将各个注解删除即可，而bean的配置和aop功能的开启，由配置文件来声明。要引入aop命名空间。

<!-- 配置 bean -->
	<bean id="arithmeticCalculator"
		class="com.spring.demo.springaop.xml.ArithmeticCalculatorImpl"></bean>

	<!-- 配置切面的 bean. -->
	<bean id="loggingAspect"
		class="com.spring.demo.springaop.xml.LoggingAspect"></bean>

	<bean id="vlidationAspect"
		class="com.spring.demo.springaop.xml.VlidationAspect"></bean>

	<!-- 配置 AOP -->
	<aop:config>
		<!-- 配置切点表达式 -->
		<aop:pointcut expression="execution(* com.spring.demo.springaop.ArithmeticCalculator.*(int, int))"
			id="pointcut"/>
		<!-- 配置切面及通知 -->
		<aop:aspect ref="loggingAspect" order="2">
			<aop:before method="beforeMethod" pointcut-ref="pointcut"/>
			<aop:after method="afterMethod" pointcut-ref="pointcut"/>
			<aop:after-throwing method="afterThrowing" pointcut-ref="pointcut" throwing="e"/>
			<aop:after-returning method="afterReturning" pointcut-ref="pointcut" returning="result"/>
			<!--
			<aop:around method="aroundMethod" pointcut-ref="pointcut"/>
			-->
		</aop:aspect>
		<aop:aspect ref="vlidationAspect" order="1">
			<aop:before method="validateArgs" pointcut-ref="pointcut"/>
		</aop:aspect>
	</aop:config>

切入点表达式说明(引用别人的，懒得写了)

execution:匹配方法的执行(常用)

execution(表达式)

表达式语法： execution([修饰符] 返回值类型 包名.类名.方法名(参数))

写法说明：

全匹配方式：

public void com.itheima.service.impl.AccountServiceImpl.saveAccount(com.itheima.domain.Account)

访问修饰符可以省略

void com.itheima.service.impl.AccountServiceImpl.saveAccount(com.itheima.domain.Account)

返回值可以使用号，表示任意返回值

*

com.itheima.service.impl.AccountServiceImpl.saveAccount(com.itheima.domain.Account)

包名可以使用号，表示任意包，但是有几级包，需要写几个*

• ....AccountServiceImpl.saveAccount(com.itheima.domain.Account)
  
  使用..来表示当前包，及其子包
• com..AccountServiceImpl.saveAccount(com.itheima.domain.Account)
  
  类名可以使用*号，表示任意类
• com...saveAccount(com.itheima.domain.Account)
  
  方法名可以使用号，表示任意方法
• com...( com.itheima.domain.Account)
  
  参数列表可以使用*，表示参数可以是任意数据类型，但是必须有参数
• com...(*)
  
  参数列表可以使用..表示有无参数均可，有参数可以是任意类型
• com...(..)
  
  全通配方式：
• ...(..)
  
  注：
  
  通常情况下，我们都是对业务层的方法进行增强，所以切入点表达式都是切到业务层实现类。
  
  execution( com.itheima.service.impl..(..))

补充说明： 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。

引入通知可以使用两个实现类 MaxCalculatorImpl 和 MinCalculatorImpl, 让 ArithmeticCalculatorImpl 动态地实现 MaxCalculator 和 MinCalculator 接口. 而这与从 MaxCalculatorImpl 和 MinCalculatorImpl 中实现多继承的效果相同. 但却不需要修改 ArithmeticCalculatorImpl 的源代码。

引入通知也必须在切面中声明。

代码演示