[Spring] Spring AOP

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1. AOP概述

• 什么是AOP?
  所谓AOP,就是面相切面的编程.什么是面向切面的编程呢,切面就是指定某一类特定的问题,所以,面向切面的编程就是正对于同一类问题进行编程.
  简单来说,就是针对某一类事情的集中处理.
• 什么是Spring AOP?
  AOP是一种思想,实现AOP的方法有很多,有Spring AOP,有AspectJ,有CGLIB等.Spring AOP是其中的一种实现方式.

某种程度上,他和我们前面提到的统一功能处理的效果差不多,但是,统一功能处理并不等同于SpringAOP,拦截器的作用维度是URL,即一次请求响应,但是AOP的作用维度更加细致,可以对包括包,类,方法,参数等进行统一功能的处理,可以实现更加复杂的业务逻辑.

举例:
现在有一些业务执行效率比较低,我们需要对接口进行优化,第一步需要定位出耗时较长的业务方法,在针对业务额来进行优化.我们就可以在每一个方法的结束和开始的地方加上时间戳,之后作差展示出来.但是在一个项目中,我们有好多接口,此时在接口中一个个低添加时间戳又不是很现实,此时我们就需要用到AOP.

接下来,我们就来看看AOP如何使用.

2. Spring AOP快速入门

需求: 统计图书管理系统各个接口和方法的执行时间.

2.1 引入AOP依赖

在pom文件中添加依赖:

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>

2.2 编写AOP程序

记录Controller中每个方法的执行时间.

package com.jrj.books.component;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.springframework.stereotype.Component;@Aspect//表示切面
@Component
@Slf4j
public class TimeAspect {@Around("execution(* com.jrj.books.controller.*.*(..)))")//切点表达式public Object recordTime(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable {//参数是连接点long begin = System.currentTimeMillis();Object ret = proceedingJoinPoint.proceed();//执行连接点方法long end = System.currentTimeMillis();log.info("执行耗时:" + (end-begin));return ret;}
}

上述代码的测试结果如下:

我们看到了接口返回了执行耗时.
下面我们对上面的代码进行详细的解释:

1. @Aspect : 表示的是切面.表示这个类是一个切面类.

2. @Around: 环绕通知,在目标方法前后都会有代码执行.
   

3. proceedingJoinPoint.proceed(): 执行加入切面的连接点.

4. execution(* com.jrj.books.controller.*.*(..))):切点表达式,表示这个切面对该项目下的那个方法生效.

5. ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint: 加入切面的连接点.

3. Spring AOP详解

3.1 核心概念

3.1.1 切点(PointCut)

切点,也就是切入点,我们一般在通知类型注解的后面使用execution切点表达式来描述切点.切点就是告诉程序对那些方法的功能进行加强.

3.1.2 连接点(Join Point)

满足切点表达式规则的方法,就是连接点,也就是可以被该切面所作用的方法.连接点的数据类型是:ProceedingJoinPoint.也就是com.jrj.books.controller.包下的所有方法都是该切面的连接点.

切点与连接点之间的关系
连接点事满足切点表达式的元素,切点可以看做是一个保存了众多连接点的集合.

3.1.3 通知(Advice)

通知就是具体要做的工作,指在指定的方法中重复那些逻辑,也就是共性功能.
比如上面实现计算运行前后的时间差的业务逻辑就叫做通知.

3.1.4 切面(Aspect)

切面=切点+通知
切面既包含了逻辑的定义,也包含连接点的定义.

切面说在的类,我们一般称为切面类.

3.2 通知类型

SpringAOP中的通知类型有以下几种:

• @Around:环绕通知,表示该方法在目标方法前后都会被执行.
• @Before:前置通知,表示该方法只在目标方法之前被执行.
• @After:后置通知,表示该方法只在目标方法之后被执行,无论是否有异常发生.
• @AfterReturning:返回后通知,表示该方法只在目标方法之后被执行,方法返回了之后才会执行,有异常发生不会执行.
• @AfterThrowing:异常后通知.表示方法在发生异常之后执行.

代码演示:

@Slf4j
@Component
@Aspect
public class AspectDemo {@Before("execution(* com.jrj.aspect.*.*(..))")public void before(){log.info("before method");}@After("execution(* com.jrj.aspect.*.*(..))")public void after(){log.info("after method");}@Around("execution(* com.jrj.aspect.*.*(..))")public Object around(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable {log.info("around before");Object o = proceedingJoinPoint.proceed();log.info("around after");return o;}@AfterReturning("execution(* com.jrj.aspect.*.*(..))")public void afterReturning(){log.info("afterReturning method");}@AfterThrowing("execution(* com.jrj.aspect.*.*(..))")public void afterThrowing(){log.info("afterThrowing method");}
}

[注意] 被@Around标志的方法必须有形式和返回值.其他注解标志的方法可以加上JoinPoint类型的形式参数,**用来获取原始方法的数据.
下面我们准备测试代码:其中一个正常执行,另外一个制造一些异常出来.

@RestController
@RequestMapping("/test")
public class TestController {@RequestMapping("/t1")public String t1(){return "t1";}@RequestMapping("t2")public String t2(){int a = 10/0;return "";}
}

下面我们来执行代码,观察后端日志:

1. 正常执行的代码
   
   在程序运行正常的情况下,@AfterThrowing注解的方法不会执行.
   从上面的执行结果中,我们可以看出:@Around有前置逻辑和后置逻辑两部分,这两个逻辑再内层就是@Before和@After标识的方法,再往内层就是@AfterReturning标注的方法.
   
2. 异常的情况
   
   在异常发生的情况下,@Around标识的后置逻辑不会被执行.@AfterReturning标识的方法不会被执行.@AfterThrowing表示的方法会被执行.
   
   [注意事项]
   • @Around 环绕通知需要调用ProceedingJoinPoint.proceed() 来让原始方法执行,其他通知不需要考虑目标方法执行.
   • @Around 环绕通知方法的返回值,必须指定为Object,来接收原始方法的返回值,否则原始方法执行完毕,是获取不到返回值的.

3.3 @Pointcut

上面的代码中存在一个问题,就是切点表达式大量重复,这时候,Spring提供了@Pointcut注解用来把公共的切点表达式提取出来.到时候直接使用方法名把它提取出来即可.

@Slf4j
@Component
@Aspect
public class AspectDemo {@Pointcut("execution(* com.jrj.aspect.*.*(..))")public void pointCut(){}@Before("pointCut()")public void before(){log.info("before method");}@After("pointCut()")public void after(){log.info("after method");}@Around("pointCut()")public Object around(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable {log.info("around before");Object o = proceedingJoinPoint.proceed();log.info("around after");return o;}@AfterReturning("pointCut()")public void afterReturning(){log.info("afterReturning method");}@AfterThrowing("pointCut()")public void afterThrowing(){log.info("afterThrowing method");}
}

[注意] 当切点使用private修饰的时候,仅可以在该类中使用.当其他切面类也需要使用到该切点的时候,就需要把private改成public,并使用全限定方法名.

3.4 切面优先级@Order

当我们在一个项目中,定义了多个切面类,并且这些切面类的多个切点都匹配到了同一个目标方法,当目标方法运行的时候,这些切面类中的方法都会执行,那么这些方法执行的顺序是什么样的呢?我们通过代码来验证.

@RequestMapping("/test2")
public class TestController {@RequestMapping("/t1")public String t1(){return "t1";}
}
@Slf4j
@Component
@Aspect
public class AspectDemo1 {@Pointcut("execution(* com.jrj.aspect.order.*.*(..))")public void pt(){}@Before("pt()")public void before(){log.info("AspectDemo1 before");}@After("pt()")public void after(){log.info("AspectDemo1 after");}
}
@Slf4j
@Component
@Aspect
public class AspectDemo2 {@Before("com.jrj.aspect.order.AspectDemo1.pt()")public void before(){log.info("AspectDemo2 before");}@After("com.jrj.aspect.order.AspectDemo1.pt()")public void after(){log.info("AspectDemo2 after");}
}
@Slf4j
@Component
@Aspect
public class AspectDemo3 {@Before("com.jrj.aspect.order.AspectDemo1.pt()")public void before(){log.info("AspectDemo3 before");}@After("com.jrj.aspect.order.AspectDemo1.pt()")public void after(){log.info("AspectDemo3 after");}
}

观察日志:

通过上述程序的运行结果,可以看出:
存在多个切面类对应一个方法的时候,默认按照切面类的字母序排序.Before和After成对称式分布.

• @Before:字母序靠前的先通知.
• @After:字母序靠后的先通知.

此外,我们还可以通过Spring的注解,来控制切面的执行顺序:@Order.
使用方式如下:

@Slf4j
@Component
@Aspect
@Order(1)
public class AspectDemo1 {...
}
@Slf4j
@Component
@Aspect
@Order(3)
public class AspectDemo2 {...
}
@Slf4j
@Component
@Aspect
@Order(2)
public class AspectDemo3 {...
}

观察日志:

我们可以得出以下结论:

• @Before:数字小的先执行
• @After:数字大的先执行
  和上面一样,Before和After也是呈对称式分布.
  

3.5 切点表达式

上面的代码中,我们一直在使用切点表达式来描述切点,下面我们来介绍一下切点表达式.
切点表达式最常见的有以下两种方式:

1. execution(...): 根据方法的签名来匹配.
2. @annotation:根据注解匹配.

3.5.1 execution表达式

execution(<访问限定符> <返回类型> <包名.类名.方法(方法参数)><异常>)
其中访问限定符可以省略.

切点表达式支持通配符:

1. *:匹配任何字符,只可以匹配一个元素,可以匹配返回类型,包名,类名,方法名,方法参数.
   a. 包名使用* 表示任意包(⼀层包使用⼀个*)
   b. 类名使用* 表示任意类
   c. 返回值使用* 表示任意返回值类型
   d. 方法名使用* 表示任意方法
   e. 参数使用* 表示⼀个任意类型的参数
2. ..:匹配多个连续的任意符号,可以通配任意层级的包,或任意类型,任意个数的参数.
   a. 使用 .. 配置包名，标识此包以及此包下的所有子包
   b. 可以使用 .. 配置参数，任意个任意类型的参数
   [注意] *只可以匹配一个元素,..可以匹配多个元素.
   举例:

• 匹配TestController下的所有无参方法.

execution(* com.example.demo.controller.TestController.*())

• 匹配TestController下的所有方法

execution(* com.example.demo.controller.TestController.*(..))

• 匹配com.example.demo包下,子孙包下的所有类的所有方法

execution(* com.example.demo..*(..))

• 匹配所有包下面的TestController类的所有方法.

execution(* com..TestController.*(..))

3.5.2 @annotation(翻译:注解)

准备接口测试代码:

@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {@RequestMapping("/u1")public String user1(){return "u1";}@RequestMapping("/u2")public String user2(){return "u2";}
}
@RestController
@RequestMapping("/test")
public class TestController {@RequestMapping("/t1")public String t1(){return "t1";}@RequestMapping("t2")public String t2(){int a = 10/0;return "";}
}

如果我们要匹配多个无规则的方法呢?比如UserController中的user1方法和TestController中的t1方法.这时候使用execution显得有些麻烦.这时候我们就可以借助切点表达式的另一种方式.@annotation注解来描述一类切点.具体实现步骤如下:

1. 编写自定义注解
2. 使用@annotation表达式来描述切点.
3. 在连接点的方法上添加自定义注解.

• 自定义注解
  创建一个自定义注解类,创建的方式和创建类是一样的.
  

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAspect {}

1. @Target注解,代表的是注解可以修饰的对象,常用的有以下四种取值:
   ElementType.TYPE:用于描述类、接口(包括注解类型)或enum声明
   ElementType.METHOD:描述方法
   ElementType.PARAMETER:描述参数
   ElementType.TYPE_USE:可以标注任意类型
2. @Retention注解,代表的是Annotation被保留的时间.表示的是该注解的生命周期.
   RetentionPolicy.SOURCE：表示注解仅存在于源代码中,编译成字节码后会被丢弃.
   RetentionPolicy.CLASS：编译时注解.表示注解存在于源代码和字节码中,但在运行时会被丢弃.
   RetentionPolicy.RUNTIME：运行时注解,表示注解存在于源代码,字节码和运行时中.

• 切面类
  使用@annotation切点表达式定义切点,只对@MyAspect生效.

@Aspect
@Slf4j
@Component
public class AspectDemo4 {@Before("@annotation(com.jrj.aspect.MyAspect)")public void before(){log.info("before method");}@After("@annotation(com.jrj.aspect.MyAspect))")public void after(){log.info("after method");}
}

• 为指定方法添加自定义注解,在加上自定义注解之后,在调用接口的时候就会执行切面中的方法.
  在测试代码的方法下面加上自定义注解:

@RestController
@RequestMapping("/test")
public class TestController {@MyAspect@RequestMapping("/t1")public String t1(){...}@MyAspect@RequestMapping("t2")public String t2(){...}
}
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {@MyAspect@RequestMapping("/u1")public String user1(){...}@MyAspect@RequestMapping("/u2")public String user2(){...}
}

观察日志:

我们发现测试的接口打印出了制定的日志.

4. Spring AOP原理

SpringAOP使用的是动态代理模式来实现的.他所涉及的设计模式是代理模式.

4.1 代理模式

代理模式,也叫委托模式
为其他对象提供⼀种代理以控制对这个对象的访问.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.

举例说明代理模式:
房屋中介与房东,艺人与经纪人,老板与秘书.

代理模式的主要角色:

1. Subject:业务接口类.这里定义的是代理和被代理对象要做的事情.可以抽象类或者接口.
2. RealSubject:业务实现类.具体的业务执行,也就是被代理的对象.
3. Proxy:代理类.RealSubject的代理.
   根据代理创建的时期,可以把代理模式分为动态代理和静态代理.

4.1.1 静态代理

静态代理:在程序运行前,代理类的.class文件就已经存在了.(在出租房子之前,中介已经做好了相关的工作就等租户来租房子了)

1. 接口定义(定义房东和中介要做的事情)

public interface HouseSubject {void rentHouse();
}

2. 实现接口(房东出租房子)

public class RealHouseProxy implements HouseSubject{@Overridepublic void rentHouse() {System.out.println("我要出租房子");}
}

3. 代理(中介,帮房东出租房子)

public class Proxy implements HouseSubject{private RealHouseProxy realHouseProxy;public Proxy(RealHouseProxy realHouseProxy) {this.realHouseProxy = realHouseProxy;}@Overridepublic void rentHouse() {System.out.println("我要代理出租房子");realHouseProxy.rentHouse();System.out.println("代理完成");}
}

4. 使用

public static void main(String[] args) {RealHouseProxy realHouseProxy1 = new RealHouseProxy();Proxy proxy = new Proxy(realHouseProxy1);proxy.rentHouse();
}

运行结果:

虽然静态代理也完成了代理,但是由于代码是写死的,对目标方法的增强都是手动来完成的,非常不灵活,所以我们有了动态代理.

4.1.2 动态代理

我们不需要针对每个目标对象都单独创建一个代理对象,而是把这个代理对象的工作推迟到程序运行的时候由JVM来实现,也就是在程序运行的时候,根据需要动态创建代理.
常见的动态代理实现模式有两种方式:

1. jdk动态代理
   实现步骤如下:
   • 首先定义一个接口及其实现类(相当于房东).
   • 之后自定义一个类,实现InvocationHandler接口并重写invoke方法,在invoke方法中调用目标方法(被代理的方法)并自定义一些处理逻辑.
   • 这里调用方法的时候使用的是反射的方式,使用invoke()方法来调用方法(反射方式),并传入被代理对象和args(数组中存放的是方法的参数)参数.
   • 通过Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h方法创建代理对象.

public interface HouseSubject {void rentHouse();
}
public class RealHouseProxy implements HouseSubject{@Overridepublic void rentHouse() {System.out.println("我要出租房子");}
}
public class JDKInvocationHandler implements InvocationHandler {private Object object;public JDKInvocationHandler(Object o) {this.object = o;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {System.out.println("我是代理,开始代理");Object object = method.invoke(this.object,args);System.out.println("代理结束");return object;}public static void main(String[] args) {HouseSubject houseSubject = new RealHouseProxy();HouseSubject proxy = (HouseSubject) Proxy.newProxyInstance(houseSubject.getClass().getClassLoader(),new Class[]{HouseSubject.class},new JDKInvocationHandler(houseSubject));proxy.rentHouse();}
}

[注意事项]
1. 在动态代理类中,由于代理的对象可以是任何类型的,所以被代理对象应该是Object类型的.
2. 在使用newInstance方法创建代理对象的时候,第一个传入的是被代理对象的加载器,第二个传入的是一个class类的数组,数组中放着被代理对象接口的class,最后一个放的是我们提前设定好的代理类的对象.

2. CGLIB动态代理
   jdk代理致命的问题就是他只可以代理接口(实现一个接口的类),但是CGLIB动态代理可以既可以实现接口,又可以实现类.
   CGLIB动态代理类实现步骤:
   • 引入CGLIB依赖
   • 定义一个被代理类
   • 自定义一个代理类,并实现MethodInterceptor 接口,实现intercept方法,Intercept方法用于调用被代理类的方法,方法和jdk代理中的invoke类似.
   • 通过Enhancer类的create()方法创建代理对象.在其中传入接口的class和之前写好的自定义CGLIB代理类的对象.

<dependency><groupId>cglib</groupId><artifactId>cglib</artifactId><version>3.3.0</version>
</dependency>

public interface HouseSubject {void rentHouse();
}
public class RealHouseSubject implements HouseSubject{@Overridepublic void rentHouse() {System.out.println("我要出租房子");}
}
public class CGLIBInterceptor implements MethodInterceptor {private Object object;public CGLIBInterceptor(Object object) {this.object = object;}@Overridepublic Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {System.out.println("我是代理,开始代理");Object o1 = methodProxy.invoke(object,objects);System.out.println("代理结束");return o1;}
}
public class Main {public static void main(String[] args) {HouseSubject houseSubject = new RealHouseSubject();HouseSubject proxy = (HouseSubject) Enhancer.create(HouseSubject.class,new CGLIBInterceptor(houseSubject));proxy.rentHouse();}
}

CGLB代理模式和jdk代理模式非常类似.