Spring基礎只是—AOP的概念介紹

御狐神發表於2022-06-11
Spring

Spring容器包含兩個重要的特性：面向切面程式設計（AOP）和控制反轉（IOC）。面向切面程式設計是物件導向（OOP）的一種補充，在物件導向程式設計的過程中程式設計針對的目標是一個個物件，而面向切面程式設計中程式設計針對的目標是一個個切面。切面支援跨型別跨物件（如事務的切面可以加在任何地方）進行模組化。

前言

AOP是Spring的關鍵特性之一，雖然Spring的IOC特性並不依賴於AOP（意味著你可以只使用Spring的IOC特性而不使用AOP特性），但是二者結合起來可以靈活的實現很多中介軟體解決方案。比如我們經常使用的事務(@Transaction)，就是通過AOP方案實現的。本文重點介紹AOP程式設計中的一些術語，這些術語不僅僅侷限於Spring，它適用於所有的AOP程式設計。

Spring AOP示例

  1. 切面(Aspect)：面向切面程式設計可以跨類跨物件進行切面程式設計，一個切面就是對一類橫切關注點的模組化。
  2. 切入點(JoinPoint)：程式執行過程中的一個點，如方法呼叫、欄位訪問和異常丟擲等。
  3. 增強（Advice）：用於對切面增強，包含前增強、後增強和環繞增強。大多數AOP框架會對切入點進行攔截，並在切入點維護一個攔截器鏈。
  4. 目標物件（TargetObject）：包含一個或者多個切面的物件。
  5. AOP代理（AOPProxy）：通過Java動態代理或者CGLib增強得到的代理物件。
  6. 織入（Weaving）：將切面整合到完整的流執行流程。

Spring的AOP的功能和目標

Spring的AOP使用純Java語言實現（如AspectJ就不是Java語言），不需要任何額外的編譯流程，不需要修改類載入器，適用於任何Servlet容器和應用服務。Spring的AOP只支援方法攔截，不支援欄位攔截，如果使用者需要使用欄位攔截，可以考慮引入AspectJ等類似的框架。

Spring的AOP框架和其它的框架有些不同，Spring的Aop框架不僅僅是為了提供一個AOP功能，它更重要的功能是和Spring的IOC容器結合，提供一些企業應用服務的解決方案（如事務等），我們可以和定義一個普通Bean一樣的方式去定以一個切面。Spring的AOP不支援非常細粒度的AOP，只支援對容器中的Bean進行AOP，如果需要更細粒度的AOP，可以考慮使用AspectJ。Spring容器的一個優秀的特性就是非侵入性，所以你可以靈活的選擇自己的AOP方案，不一定非要使用Spring的方案。

代理方式

Spring對實現介面的方法預設使用Java動態代理實現AOP攔截，對於非介面方法則會使用CGLIB位元組碼工具實現代理。

@AspectJ的支援

@AspectJ註解可以把一個普通的Java類宣告為切面。@AspectJ註解是AspectJ5引入的註解，Spring雖然可以讀取AspectJ5的註解用於切面後設資料的配置，但是在執行的時候使用的仍然是Spring AOP進行代理，而沒有使用AspectJ的編譯器或者織入邏輯。我們會在後續討論如何在Spring中使用AspectJ的編譯器和織入邏輯。

啟用@AspectJ

Spring預設沒有啟用AspectJ，如果你需要Spring支援@AspectJ註解對應的切面，可以通過在配置類上新增註解或者使用XML啟用配置（AspectJ所在的包是：aspectjweaver.jar）。

通過Java註解啟用AspectJ註解支援：

@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy
public class AppConfig {

}

通過XML配置啟用AspectJ註解

<aop:aspectj-autoproxy/>

定義一個切面

當啟用AspectJ支援之後，開發者定義的任何Aspect切面會自動地被檢測到，然後Spring AOP會對切面進行攔截。下面兩個例子展示瞭如何配置AspectJ切面，你可以通過新增@Component註解把切面Bean註冊到Spring容器中。

<bean id="myAspect" class="org.xyz.NotVeryUsefulAspect">
    <!-- configure properties of the aspect here -->
</bean>

package org.xyz;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;

@Aspect
public class NotVeryUsefulAspect {

}

宣告一個切入點

切入點程式執行過程中我們感興趣的一個點，Spring的AOP框架只支援發現對Spring Bean方法上的切入點，因此你可以簡單的把切入點理解為SpringBean的方法。

切入點確定感興趣的連線點，從而使我們能夠控制何時執行通知。springaop只支援springbean的方法執行連線點，因此可以將切入點看作與springbean上方法的執行相匹配。切入點宣告由兩部分組成：一部分是由名稱和任何引數組成的簽名，另一部分是確定我們感興趣的方法執行的切入點表示式。在AOP的@AspectJ註釋樣式中，切入點簽名由常規方法定義提供，切入點表示式由@pointcut註釋指示（用作切入點簽名的方法必須具有void返回型別）。切入點由兩部分組成，一部分是用於區別不同切入點的標識（下面例子中的private void anyOldTransfer() {}）），另外一部分是確定我們感興趣的Bean方法的表示式(下面例子中的@Pointcut("execution(* transfer(..))"))， 下面的例子展示了一個切入點的定義:

@Pointcut("execution(* transfer(..))") // the pointcut expression
private void anyOldTransfer() {} // the pointcut signature

Spring匹配切入點的語法使用了AspectJ5中的表示式語法，我們可以參考AspectJ文件相關的語法.

常見的切入點匹配表達

Spring支援下面常見的AspectJ切面定義語法：

  • execution：用於匹配方法的連線點。
@Pointcut("execution(public * *(..))")
private void anyPublicOperation() {}
  • within：用於匹配型別內的方法。
@Pointcut("within(com.xyz.myapp.trading..*)")
private void inTrading() {}
  • this：匹配當前AOP代理物件的執行方法
@target(org.springframework.transaction.annotation.Transactional)
  • target：target匹配目標物件的型別，即被代理物件的型別，例如A繼承了B介面，則使用target（"B"），target（"A"）均可以匹配到A
//	當前AOP物件實現了 IPointcutService介面的任何方法
@Pointcut("target(cn.javass.spring.chapter6.service.IPointcutService)")
private void anyPublicOperation() {}
  • args：用於限定切點方法的引數型別。
args(java.io.Serializable)
  • @target：被代理物件應該包含指定的註解。
@target(org.springframework.transaction.annotation.Transactional)
  • @args: 被代理物件的引數包含指定的註解。
@args(com.xyz.security.Classified)
  • @within: 被代理的物件應包含指定註解
@within(org.springframework.transaction.annotation.Transactional)
  • @annotation：切入點包含指定的註解。
 @annotation(org.springframework.transaction.annotation.Transactional)

我們可以通過“&&”和“||”對多個條件進行組合，AspectJ還有很多其它的表示式，但是Spring不支援除上述表示式以外的其它表示式。AspectJ其它表示式包含： call, get, set, preinitialization, staticinitialization, initialization, handler, adviceexecution, withincode, cflow, cflowbelow, if, @this, @withincode等。

我們在使用Spring的代理方法之前，應該知道其代理原理。Java動態代理只能攔截public介面方法上的呼叫，CGLib只能攔截public、protected和defult方法。如果你需要更深層次的攔截，可以考慮使用底層的Aspectj。

切面的增強

我們在上面的步驟定義好了一個切入點，我們現在就可以對這個切入點進行額外操作，這些額外操作被稱為增強，Spring支援四種增強方式：前增強、後增強、異常增強和環繞增強。Spring支援在增強方法的定義上直接定義切入點。

前增強BeforeAdvice

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;

@Aspect
public class BeforeExample {

    @Before("com.xyz.myapp.CommonPointcuts.dataAccessOperation()")
    public void doAccessCheck() {
        // ...
    }
}

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;

@Aspect
public class BeforeExample {

    @Before("execution(* com.xyz.myapp.dao.*.*(..))")
    public void doAccessCheck() {
        // ...
    }
}

後增強

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.AfterReturning;

@Aspect
public class AfterReturningExample {

    @AfterReturning(
        pointcut="com.xyz.myapp.CommonPointcuts.dataAccessOperation()",
        returning="retVal")
    public void doAccessCheck(Object retVal) {
        // ...
    }
}

異常增強

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.AfterThrowing;

@Aspect
public class AfterThrowingExample {

    @AfterThrowing(
        pointcut="com.xyz.myapp.CommonPointcuts.dataAccessOperation()",
        throwing="ex")
    public void doRecoveryActions(DataAccessException ex) {
        // ...
    }
}

環繞增強

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;

@Aspect
public class AroundExample {

    @Around("com.xyz.myapp.CommonPointcuts.businessService()")
    public Object doBasicProfiling(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        // start stopwatch
        Object retVal = pjp.proceed();
        // stop stopwatch
        return retVal;
    }
}

代理機制

我們前面說過，Spring AOP通過動態代理和CGLIB實現AOP物件的代理。我們可以通過如下配置設定動態代理全部走CGLIB。

<aop:config proxy-target-class="true">
    <!-- other beans defined here... -->
</aop:config>

代理工廠的使用

Spring AOP實現代理的核心類是AspectJProxyFactory，我們可以使用這個類程式設計式生成代理物件：

// create a factory that can generate a proxy for the given target object
AspectJProxyFactory factory = new AspectJProxyFactory(targetObject);

// add an aspect, the class must be an @AspectJ aspect
// you can call this as many times as you need with different aspects
factory.addAspect(SecurityManager.class);

// you can also add existing aspect instances, the type of the object supplied must be an @AspectJ aspect
factory.addAspect(usageTracker);

// now get the proxy object...
MyInterfaceType proxy = factory.getProxy()

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