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Spring系列：基于Spring-AOP和Spring-Aspects实现AOP切面编程

来自：博客园
时间：2024-01-30
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一、概念及相关术语

概念

AOP（Aspect Oriented Programming）是一种设计思想，是软件设计领域中的面向切面编程，它是面向对象编程的一种补充和完善，它以通过预编译方式和运行期动态代理方式实现，在不修改源代码的情况下，给程序动态统一添加额外功能的一种技术。利用AOP可以对业务逻辑的各个部分进行隔离，从而使得业务逻辑各部分之间的耦合度降低，提高程序的可重用性，同时提高了开发的效率。

相关术语

①横切关注点

分散在每个各个模块中解决同一样的问题，如用户验证、日志管理、事务处理、数据缓存都属于横切关注点。

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。

这个概念不是语法层面的，而是根据附加功能的逻辑上的需要：有十个附加功能，就有十个横切关注点。

Spring系列：基于Spring-AOP和Spring-Aspects实现AOP切面编程

②通知（增强）

增强，通俗说，就是你想要增强的功能，比如 安全，事务，日志等。

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。

  • 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：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

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③切面

封装通知方法的类。

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④目标

被代理的目标对象。

⑤代理

向目标对象应用通知之后创建的代理对象。

⑥连接点

这也是一个纯逻辑概念，不是语法定义的。

把方法排成一排，每一个横切位置看成x轴方向，把方法从上到下执行的顺序看成y轴，x轴和y轴的交叉点就是连接点。通俗说，就是spring允许你使用通知的地方

Spring系列：基于Spring-AOP和Spring-Aspects实现AOP切面编程

⑦切入点

定位连接点的方式。

每个类的方法中都包含多个连接点，所以连接点是类中客观存在的事物（从逻辑上来说）。

如果把连接点看作数据库中的记录，那么切入点就是查询记录的 SQL 语句。

Spring 的 AOP 技术可以通过切入点定位到特定的连接点。通俗说，要实际去增强的方法

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。

作用

  • 简化代码：把方法中固定位置的重复的代码抽取出来，让被抽取的方法更专注于自己的核心功能，提高内聚性。

  • 代码增强：把特定的功能封装到切面类中，看哪里有需要，就往上套，被套用了切面逻辑的方法就被切面给增强了。

二、基于注解的AOP

技术说明

Spring系列：基于Spring-AOP和Spring-Aspects实现AOP切面编程

Spring系列：基于Spring-AOP和Spring-Aspects实现AOP切面编程

  • 动态代理分为JDK动态代理和cglib动态代理
  • 当目标类有接口的情况使用JDK动态代理和cglib动态代理，没有接口时只能使用cglib动态代理
  • JDK动态代理动态生成的代理类会在com.sun.proxy包下，类名为$proxy1，和目标类实现相同的接口
  • cglib动态代理动态生成的代理类会和目标在在相同的包下，会继承目标类
  • 动态代理（InvocationHandler）：JDK原生的实现方式，需要被代理的目标类必须实现接口。因为这个技术要求代理对象和目标对象实现同样的接口（兄弟两个拜把子模式）。
  • cglib：通过继承被代理的目标类（认干爹模式）实现代理，所以不需要目标类实现接口。
  • AspectJ：是AOP思想的一种实现。本质上是静态代理，将代理逻辑“织入”被代理的目标类编译得到的字节码文件，所以最终效果是动态的。weaver就是织入器。Spring只是借用了AspectJ中的注解

准备工作

①添加依赖

在IOC所需依赖基础上再加入下面依赖即可：

        <!--spring context依赖-->
        <!--当你引入Spring Context依赖之后，表示将Spring的基础依赖引入了-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context</artifactId>
            <version>6.1.1</version>
        </dependency>
        <!--spring aop依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-aop</artifactId>
            <version>6.1.1</version>
        </dependency>
        <!--spring aspects依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-aspects</artifactId>
            <version>6.1.1</version>
        </dependency>
        <!--junit5-->
        <dependency>
            <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
            <artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>
            <version>5.9.3</version>
        </dependency>
        <!--log4j2的依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-core</artifactId>
            <version>2.20.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-slf4j2-impl</artifactId>
            <version>2.20.0</version>
        </dependency>

②准备被代理的目标资源

接口：

package com.mcode.annotationaop;

/**
 * ClassName: Calculator
 * Package: com.mcode.annotationaop
 * Description:
 *
 * @Author: robin
 * @Version: v1.0
 */
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);
}

实现类：

package com.mcode.annotationaop;

import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * ClassName: CalculatorImpl
 * Package: com.mcode.annotationaop
 * Description:
 *
 * @Author: robin
 * @Version: v1.0
 */
@Component
public class CalculatorImpl implements Calculator {
    @Override
    public int add(int i, int j) {

        int result = i + j;

        System.out.println("方法内部 result = " + result);

        //为了测试，模拟异常出现
        //int a = 1/0;
        return result;
    }

    @Override
    public int sub(int i, int j) {

        int result = i - j;

        System.out.println("方法内部 result = " + result);

        return result;
    }

    @Override
    public int mul(int i, int j) {

        int result = i * j;

        System.out.println("方法内部 result = " + result);

        return result;
    }

    @Override
    public int div(int i, int j) {

        int result = i / j;

        System.out.println("方法内部 result = " + result);

        return result;
    }
}

创建切面类并配置

package com.mcode.annotationaop;

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

import java.util.Arrays;

/**
 * ClassName: LogAspect
 * Package: com.mcode.annotationaop
 * Description: 切面类
 *
 * @Author: robin
 * @Version: v1.0
 */
@Aspect //切面类
@Component //ioc容器
public class LogAspect {

    //设置切入点和通知类型
    //切入点表达式: execution(访问修饰符 增强方法返回类型 增强方法所在类全路径.方法名称(方法参数))
    //通知类型：
    // 前置 @Before(value="切入点表达式配置切入点")
    //@Before(value = "execution(* com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))")
    @Before("execution(public int  com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))")
    public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        System.out.println("Logger-->前置通知，方法名称：" + methodName + "，参数：" + Arrays.toString(args));
    }

    // 后置 @After()
    @After("execution(* com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))")
    public void afterMethod(JoinPoint joinPoint) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        System.out.println("Logger-->后置通知，方法名称：" + methodName + "，参数：" + Arrays.toString(args));
    }

    // 返回 @AfterReturning
    @AfterReturning(value = "execution(* com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))",
            returning = "result")
    public void afterReturningMethod(JoinPoint joinPoint, Object result) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("Logger-->返回通知，方法名称：" + methodName + "，返回结果：" + result);
    }

    // 异常 @AfterThrowing 获取到目标方法异常信息
    //目标方法出现异常，这个通知执行
    @AfterThrowing(value = "execution(* com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))", throwing =
            "ex")
    public void afterThrowingMethod(JoinPoint joinPoint, Throwable ex) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("Logger-->异常通知，方法名称：" + methodName + "，异常信息：" + ex);
    }

    // 环绕 @Around()
    @Around("execution(* com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))")
    public Object aroundMethod(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        String argString = Arrays.toString(args);
        Object result = null;
        try {
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行之前");
            //调用目标方法
            result = joinPoint.proceed();
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法返回值之后");
        } catch (Throwable e) {
           e.printStackTrace();
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法出现异常时");
        } finally {
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行完毕");
        }
        return result;
    }

}

添加Spring配置类

package com.mcode.annotationaop;

import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;

/**
 * ClassName: SpringConfig
 * Package: com.mcode.annotationaop
 * Description:
 *  基于注解的AOP的实现：
 *   1、将目标对象和切面交给IOC容器管理（注解+扫描）
 *   2、开启AspectJ的自动代理，为目标对象自动生成代理
 *   3、将切面类通过注解@Aspect标识
 * @Author: robin
 * @Version: v1.0
 */
@Configuration
@ComponentScan("com.mcode.annotationaop")
@EnableAspectJAutoProxy //开启AspectJ的自动代理，为目标对象自动生成代理
public class SpringConfig {
}

执行测试：

package com.mcode.annotationaop;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

/**
 * ClassName: TestAop
 * Package: com.mcode.annotationaop
 * Description:
 *
 * @Author: robin
 * @Version: v1.0
 */
public class TestAop {
    @Test
    public void testAdd(){
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(SpringConfig.class);
        Calculator calculator = context.getBean(Calculator.class);
        calculator.add(1,2);
    }
}

执行结果：

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各种通知

  • 前置通知：使用@Before注解标识，在被代理的目标方法前执行
  • 返回通知：使用@AfterReturning注解标识，在被代理的目标方法成功结束后执行（寿终正寝）
  • 异常通知：使用@AfterThrowing注解标识，在被代理的目标方法异常结束后执行（死于非命）
  • 后置通知：使用@After注解标识，在被代理的目标方法最终结束后执行（盖棺定论）
  • 环绕通知：使用@Around注解标识，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

各种通知的执行顺序：

  • Spring版本5.3.x以前：
    • 前置通知
    • 目标操作
    • 后置通知
    • 返回通知或异常通知
  • Spring版本5.3.x以后：
    • 前置通知
    • 目标操作
    • 返回通知或异常通知
    • 后置通知

切入点表达式语法

①作用

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②语法细节

  • 用*号代替“权限修饰符”和“返回值”部分表示“权限修饰符”和“返回值”不限

  • 在包名的部分，一个“*”号只能代表包的层次结构中的一层，表示这一层是任意的。

    • 例如：*.Hello匹配com.Hello，不匹配com.atguigu.Hello

  • 在包名的部分，使用“*..”表示包名任意、包的层次深度任意

  • 在类名的部分，类名部分整体用*号代替，表示类名任意

  • 在类名的部分，可以使用*号代替类名的一部分

    • 例如：*Service匹配所有名称以Service结尾的类或接口

  • 在方法名部分，可以使用*号表示方法名任意

  • 在方法名部分，可以使用*号代替方法名的一部分

    • 例如：*Operation匹配所有方法名以Operation结尾的方法

  • 在方法参数列表部分，使用(..)表示参数列表任意

  • 在方法参数列表部分，使用(int,..)表示参数列表以一个int类型的参数开头

  • 在方法参数列表部分，基本数据类型和对应的包装类型是不一样的

    • 切入点表达式中使用 int 和实际方法中 Integer 是不匹配的

  • 在方法返回值部分，如果想要明确指定一个返回值类型，那么必须同时写明权限修饰符

    • 例如：execution(public int ..Service.(.., int)) 正确
      例如：execution(       int ..Service.*(.., int)) 错误

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重用切入点表达式

①声明

@Pointcut("execution(* com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))")
public void pointCut(){}

②在同一个切面中使用

@Before("pointCut()")
public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint){
    String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
    String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());
    System.out.println("Logger-->前置通知，方法名："+methodName+"，参数："+args);
}

③在不同切面中使用

@Before("com.mcode.annotationaop.LogAspect.pointCut()")
public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint){
    String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
    String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());
    System.out.println("Logger-->前置通知，方法名："+methodName+"，参数："+args);
}

获取通知的相关信息

①获取连接点信息

获取连接点信息可以在通知方法的参数位置设置JoinPoint类型的形参

    @Before("execution(public int  com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))")
    public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint) {
        //获取连接点的签名信息
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        //获取目标方法到的实参信息
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        System.out.println("Logger-->前置通知，方法名称：" + methodName + "，参数：" + Arrays.toString(args));
    }

②获取目标方法的返回值

@AfterReturning中的属性returning，用来将通知方法的某个形参，接收目标方法的返回值

    // 返回 @AfterReturning
    @AfterReturning(value = "execution(* com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))",returning = "result")
    public void afterReturningMethod(JoinPoint joinPoint, Object result) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("Logger-->返回通知，方法名称：" + methodName + "，返回结果：" + result);
    }

③获取目标方法的异常

@AfterThrowing中的属性throwing，用来将通知方法的某个形参，接收目标方法的异常

    @AfterThrowing(value = "execution(* com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))", throwing ="ex")
    public void afterThrowingMethod(JoinPoint joinPoint, Throwable ex) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("Logger-->异常通知，方法名称：" + methodName + "，异常信息：" + ex);
    }

环绕通知

    @Around("execution(* com.mcode.annotationaop.CalculatorImpl.*(..))")
    public Object aroundMethod(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        String argString = Arrays.toString(args);
        Object result = null;
        try {
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行之前");
            //目标方法的执行，目标方法的返回值一定要返回给外界调用者,否则会报错
            result = joinPoint.proceed();
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法返回值之后");
        } catch (Throwable e) {
           e.printStackTrace();
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法出现异常时");
        } finally {
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行完毕");
        }
        return result;
    }

切面的优先级

相同目标方法上同时存在多个切面时，切面的优先级控制切面的内外嵌套顺序。

  • 优先级高的切面：外面
  • 优先级低的切面：里面

使用@Order注解可以控制切面的优先级：

  • @Order(较小的数)：优先级高
  • @Order(较大的数)：优先级低
@Order(1) //优先级
public class LogAspect {
}

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三、基于XML的AOP

准备工作

在Spring的配置文件中配置：

<?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 https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd http://www.springframework.org/schema/aop https://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">

    <!--开启组件扫描-->
    <context:component-scan base-package="com.mcode.xmlaop"/>

    <!--配置aop五种通知类型-->
    <aop:config>
        <!--配置切面类-->
        <aop:aspect ref="logAspect">
            <!--配置切入点-->
            <aop:pointcut id="pointcut"
                          expression="execution(* com.mcode.xmlaop.CalculatorImpl.*(..))"/>
            <!--配置五种通知类型-->
            <!--前置通知-->
            <aop:before method="beforeMethod"
                        pointcut="execution(public int com.mcode.xmlaop.CalculatorImpl.*(..))"/>
            <!--后置通知-->
            <aop:after method="afterMethod" pointcut-ref="pointcut"/>
            <!--返回通知-->
            <aop:after-returning method="afterReturningMethod" pointcut-ref="pointcut" returning="result"/>
            <!--异常通知-->
            <aop:after-throwing method="afterThrowingMethod" pointcut-ref="pointcut" throwing="ex"/>
            <!--环绕通知-->
            <aop:around method="aroundMethod" pointcut-ref="pointcut"/>
        </aop:aspect>
    </aop:config>
</beans>

实现

创建切面类并配置：

package com.mcode.xmlaop;

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

import java.util.Arrays;

/**
 * ClassName: LogAspect
 * Package: com.mcode.xmlaop
 * Description: 切面类
 *
 * @Author: robin
 * @Version: v1.0
 */
@Component //ioc容器
public class LogAspect {

    // 前置
    public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint) {
        //获取连接点的签名信息
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        //获取目标方法到的实参信息
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        System.out.println("Logger-->前置通知，方法名称：" + methodName + "，参数：" + Arrays.toString(args));
    }

    // 后置
    public void afterMethod(JoinPoint joinPoint) {
        //获取连接点的签名信息
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        //获取目标方法到的实参信息
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        System.out.println("Logger-->后置通知，方法名称：" + methodName + "，参数：" + Arrays.toString(args));
    }

    // 返回
    public void afterReturningMethod(JoinPoint joinPoint, Object result) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("Logger-->返回通知，方法名称：" + methodName + "，返回结果：" + result);
    }

    // 异常
    public void afterThrowingMethod(JoinPoint joinPoint, Throwable ex) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("Logger-->异常通知，方法名称：" + methodName + "，异常信息：" + ex);
    }

    // 环绕
    public Object aroundMethod(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        String argString = Arrays.toString(args);
        Object result = null;
        try {
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行之前");
            //目标方法的执行，目标方法的返回值一定要返回给外界调用者,否则会报错
            result = joinPoint.proceed();
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法返回值之后");
        } catch (Throwable e) {
           e.printStackTrace();
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法出现异常时");
        } finally {
            System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行完毕");
        }
        return result;
    }
}

执行测试：

package com.mcode.xmlaop;

import com.mcode.annotationaop.Calculator;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

/**
 * ClassName: TestAop
 * Package: com.mcode.annotationaop
 * Description:
 *
 * @Author: robin
 * @Version: v1.0
 */
public class TestAop {
    @Test
    public void testAdd(){
        ClassPathXmlApplicationContext context =
                new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
        Calculator calculator = context.getBean(Calculator.class);
        calculator.add(1,2);
    }
}

执行结果：

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