AOP编程

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2021-11-27 01:44 117阅读 0赞

AOP编程

[一：什么是AOP][AOP]

[二：相关概念][Link 1]

[三：实例演示][Link 2]

[四：AOP底层实现][AOP 1]

[1.Cglib][]

## 一：什么是AOP ##

Aspect Oriented Programming(AOP)，面向切面编程，是OOP编程绕不开的一部分，AOP的目的是针对业务处理过程中的切面进行提取，它所面对的是处理过程中的某个步骤或阶段，以获得逻辑过程中各部分之间低[耦合性][Link 3]的隔离效果。又是耦合性，有没有发现不管是设计模式还是框架设计还是代码风格等等，说来说去最后都是降低耦合，因为耦合性真的是一个代码是否可拓展、可维护的重要衡量标准。AOP将我们编程中经常遇到的例如安全、事物、日志等工作，而且在很多服务中可能都要用到数据验证、打印日志等工作，如果在每个服务实现类都需要实现日志等功能，那代码耦合程度都太高了。事物、日志的工作其实就是一个横向的切面（相对于纵向的业务逻辑）在多个类多个服务中都要用到，我们把它提取出来，作为一个切面，单独实现其功能，就是AOP了。

## 二：相关概念 ##

*  **切面(Aspect)：**
    
    是通知、切点的结合，定义了何时、何地以及做什么工作
 *  **通知(Adcice)**：
    
    定义了切面是什么以及合适使用。除了描述切面要完成的工作，通知还解决了何时执行这个工作的问题。Spring切面有5中类型的通知：
    
     *  Before:在目标方法被调用之前调用通知功能
     *  After:   在目标方法被调用之后调用此通知功能，无论方标方法调用是否成功
     *  After-returning:在目标方法成功执行之后调用通知
     *  After-throwing: 在目标方法抛出异常后调用通知
     *  Around: 通知包裹了被通知的方法，在被通知的方法调用之前和之后执行自定义的行为。使用Around通知，该通知接收ProceedingJoinPoint作为参数，这个参数是必须的。当要把控制权交给被通知的方法是，需要调用ProceedingJoinPoint的proceed()方法，不然会阻塞。
 *  **切点(Pointcut)**
    
    切点会匹配通知所要织入的一个或多个连接点。我们通常使用明确的类和方法名称，或是利用正则表达式定义所匹配的类和方法名来指定这些切点。
 *  **织入(Weaving)：**
    
    织入就是把切面应用到目标对象并创建新的代理对象的过程。Aspectj是在编译期被织入切面的。而SpringAOP是在运行期织入的。

## 三：实例演示 ##

1. 首先，创建一个Maven工程。
 
  
 
 然后在pom.xml文件中加入相应的依赖。要使用AOP编程，必须引入SpringAOP或者Aspectj的依赖，图中两个引入任意一个即可。
2. AspectJ切点指示器 
 正式切面编程之前还需要了解如何编写切点。下表列出了SpringAOP所支持的AspectJ切点指示器
 
 <table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <th> AspectJ 指示器 </th> 
 <th> 描 述 </th> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> arg() </td> 
 <td> 限制连接点匹配参数为指定类型的执行方法 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> @arg() </td> 
 <td> 限制连接点匹配参数由指定注解标注的执行方法 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> execution() </td> 
 <td> 用于匹配是连接点的执行办法 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1"> this() </td> 
 <td colspan="1"> 限制连接点匹配AOP代理的bean饮用为指定类型的类 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1"> target() </td> 
 <td colspan="1"> 限制连接点匹配目标对象为指定类型的类 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1"> @target() </td> 
 <td colspan="1"> 限制连接点匹配特定的执行对象，这些对象对应的类要有指定类型的注解 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1"> within() </td> 
 <td colspan="1"> 限制连接点匹配指定的类型 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1"> @within() &nbsp; </td> 
 <td colspan="1"> 限制连接点匹配指定注解所标注的类型 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1"> @annotation </td> 
 <td colspan="1"> 限制匹配指定注解所标注的的连接点 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
 </table>
 
 接下来我们以execution()和@annotation两种方式举例。
 
 **情景**：某位同学下载了一款游戏，所以要先进行注册。 在正式注册之前，填写信息时需要对信息进行正则表达式校验等工作，注册成功后又需要提醒注册成功，并通知送了新人一个皮肤。如果注册失败，则通知失败原因。    在玩游戏之前会有广告，推销你买新皮肤。玩游戏两个小时之后会提醒你合理安排时间。  注册使用annotation切点指示器，玩游戏用execution指示器。
3. 定义注解
 
 要使用注解的方式进行AOP拦截，就需要先定义一个注解
 
  
 
 创建一个Validator.java文件，定义一个名叫Validator的注解，用于校验注册。
4. 切面编程
 
  
 
 定义切面，需要加上@Aspect注解。 @annotation(local.learning.core.myannotation.Validator)表示定义的切点是所有有@Validator注解的地方。Validator具体路径是local.learning.core.myannotation包下面的Validator类，即步骤3的那个。 然后分别定义了@Before，@AfterReturning，@AfterThrowing三个不同的通知。 
5. 配置
 
 要让AOP正常工作，还需要在applicationContext中配置
 
 <aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>
 
 声明自动为spring容器中那些配置@aspectJ切面的bean创建代理，织入切面。
6. 调用
 
  
 
 在controller里定义了一个register()函数，该函数上加了@Validator注解，就能调用步骤4的图中的相应通知了。
7. 运行结果如图
 
 在postman中发送一个GET请求：localhost:8080/aop。 可以看到console打印出消息： 
  
 
 可以看到，我们的前置和后置通知已经生效了，打印了相应的信息。如果我们主动抛出一个异常，就会调用AfterThrowing的通知，结果如图：
 
 
  
8. 如果我们用execution()定义切点，切面定义如下图：
 
 
 在这里我们很清晰的可以看到，一个切面Aspect=切点(Pointcut)+通知(Advice) 
 用execution()方法定义的切点匹配的是方法，
 
 \* local.learning.core.controller.AOPController.play(..)
 
 \* 表示返回值是任意类型  
 
 local.learning.core.controller.AOPController.play表示切点匹配的方法是local.learning.core.controller.AOPController包下面的play()方法
 
 (..)表示参数为任意类型
 
 当然,我们可以用我注释掉的那种方法把切点和通知写在一起，
 
 @Before("execution(\* local.learning.core.controller.AOPController.play())"
 
 效果是一样的。
 
 不过用这种方式，在我们需要定义多个通知时，每次都要输入execution(...)那一长串。
9. 调用
 
 在controller写了一个玩游戏的方法
 
  
 
 需要注意的是，这个函数的包名和函数名需要和local.learning.core.controller.AOPController.play()一致，切面才能起效。由于直接找到了相应的方法，不需要步骤6中的@Validatora注解。
10. 运行结果如图
 
  
 
 在play()之前和之后分别调用的前置通知和后置通知。

AOP编程就是这样，了解了以后发现原来就是这么简单！

## 四：AOP底层实现 ##

AOP的底层实现其实就是动态代理，AOP动态代理有两种实现：JDK动态代理和cglib。SpringBoot默认用的是cglib。

## 1.Cglib ##

jdk中的动态代理通过反射类`Proxy`和`InvocationHandler`回调接口实现，要求委托类必须实现一个接口，只能对该类接口中定义的方法实现代理，这在实际编程中有一定的局限性。Cglib（Code Generation Library）是一个强大的,高性能,高质量的Code生成类库。它可以在运行期扩展Java类与实现Java接口。

*  cglib封装了asm，可以在运行期动态生成新的class（**子类**）。
 *  cglib用于AOP，jdk中的proxy必须基于接口，cglib却没有这个限制。

Cglib代理有几个重要的类涉及到：

**Enhancer**:动态的生成一个类，这个类可以继承指定的一个类，实现指定的一些接口。

Enhancer调用firstInstance方法来返回一个对象：

代码块

java

protected Object firstInstance(Class type) throws Exception {

return this.classOnly ? type : this.createUsingReflection(type);

}

整个调用链为：

1.  Enhancer：firstInstance
2.  Enhancer：createUsingReflection
3.  Enhancer：setThreadCallbacks
4.  Enhancer：setCallbacksHelper
5.  Target$$EnhancerByCGLIB$$788444a0 ： CGLIB$SET\_THREAD\_CALLBACKS

CGLIB$SET\_THREAD\_CALLBACKS通过反编译可以发现调用了intercept方法。

代码块

java

public interface MethodInterceptor extends Callback {

Object intercept(Object var1, Method var2, Object[] var3, MethodProxy var4) throws Throwable;

}

第一个参数表示代理对象本身；第二个参数表示被拦截的方法对象；第三个参数表示方法入参；第四个参数表示被拦截方法的方法代理对象。每个被代理的方法都对应一个MethodProxy对象，`methodProxy.invokeSuper`方法最终调用委托类的add方法，实现如下：

代码块

java

public Object invokeSuper(Object obj, Object[] args) throws Throwable {

try {

this.init();

MethodProxy.FastClassInfo fci = this.fastClassInfo;

return fci.f2.invoke(fci.i2, obj, args);

} catch (InvocationTargetException var4) {

throw var4.getTargetException();

}

在MethodProxy里我们见到了另一个很重要的类：FastClass

FastClass其实就是对Class对象进行特殊处理，提出下标概念index，通过索引保存方法的引用信息，将原先的反射调用，转化为方法的直接调用，从而体现所谓的fast。FastClass类部分方法如图所示：

在FastTest中有两个方法，`getIndex`中对Test类的每个方法根据hash建立索引，`invoke`根据指定的索引，直接调用目标方法，避免了反射调用。所以当调用`methodProxy.invokeSuper`方法时，实际上是调用代理类的`CGLIB$add$0`方法，`CGLIB$add$0`直接调用了委托类的add方法。

[AOP]: https://km.sankuai.com/page/37557280#id-%E4%B8%80%EF%BC%9A%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%98%AFAOP
[Link 1]: https://km.sankuai.com/page/37557280#id-%E4%BA%8C%EF%BC%9A%E7%9B%B8%E5%85%B3%E6%A6%82%E5%BF%B5
[Link 2]: https://km.sankuai.com/page/37557280#id-%E4%B8%89%EF%BC%9A%E5%AE%9E%E4%BE%8B%E6%BC%94%E7%A4%BA
[AOP 1]: https://km.sankuai.com/page/37557280#id-%E5%9B%9B%EF%BC%9AAOP%E5%BA%95%E5%B1%82%E5%AE%9E%E7%8E%B0
[1.Cglib]: https://km.sankuai.com/page/37557280#id-1.Cglib
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E8%80%A6%E5%90%88%E6%80%A7