轻松理解Spring框架的AOP思想(面向切面编程)

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-05-14 00:12 235阅读 0赞

# 一、何为面向切面编程 #

本文旨在帮助还没有理解AOP的童鞋看透弄懂AOP，也欢迎高手批评指正。

先说一个Spring是什么吧，大家都是它是一个框架，但框架这个词对新手有点抽象，以致于越解释越模糊，不过它确实是个框架的，但那是从功能的角度来定义的，从本质意义上来讲，Spring是一个库，一个Java库，所以我个人觉得应该这样回答Spring是什么：Spring是一个库，它的功能是提供了一个软件框架，这个框架目的是使软件之间的逻辑更加清晰，配置更灵活，实现这个目的的手段使用AOP和IoC，而AOP和IoC是一种思想，是一种什么样的思想呢，等下细说，先说AOP在Java里是利用反射机制实现（你也可以认为是动态代理，不过动态代理也是反射机制实现的，所以还是先不要管动态代理，我们这里化繁为简，不让它干扰咱们对AOP的理解），如何使用AOP呢，很简单滴，等下介绍。

下面先说AOP是什么样的思想，我们一步一步慢慢来，先看一下传统程序的流程，比如银行系统会有一个取款流程

![26210659_uPcF.jpg][]

我们可以把方框里的流程合为一个，另外系统还会有一个查询余额流程，我们先把这两个流程放到一起：

![26210700_BoXf.jpg][]

有没有发现，这个两者有一个相同的验证流程，我们先把它们圈起来再说下一步：

![26210700_pnBX.jpg][]

有没有想过可以把这个验证用户的代码是提取出来，不放到主流程里去呢，这就是AOP的作用了，有了AOP，你写代码时不要把这个验证用户步骤写进去，即完全不考虑验证用户，你写完之后，在另我一个地方，写好验证用户的代码，然后告诉Spring你要把这段代码加到哪几个地方，Spring就会帮你加过去，而不要你自己Copy过去，这里还是两个地方，如果你有多个控制流呢，这个写代码的方法可以大大减少你的时间，不过AOP的目的不是这样，这只是一个“副作用”，真正目的是，你写代码的时候，事先只需考虑主流程，而不用考虑那些不重要的流程，懂C的都知道，良好的风格要求在函数起始处验证参数，如果在C上可以用AOP，就可以先不管校验参数的问题，事后使用AOP就可以隔山打牛的给所有函数一次性加入校验代码，而你只需要写一次校验代码。不知道C的没关系，举一个通用的例子，经常在debug的时候要打log吧，你也可以写好主要代码之后，把打log的代码写到另一个单独的地方，然后命令AOP把你的代码加过去，注意AOP不会把代码加到源文件里，但是它会正确的影响最终的机器代码。

现在大概明白了AOP了吗，我们来理一下头绪，上面那个方框像不像个平面，你可以把它当块板子，这块板子插入一些控制流程，这块板子就可以当成是AOP中的一个切面。所以AOP的本质是在一系列纵向的控制流程中，把那些相同的子流程提取成一个横向的面，这句话应该好理解吧，我们把纵向流程画成一条直线，然把相同的部分以绿色突出，如下图左，而AOP相当于把相同的地方连一条横线，如下图右，这个图没画好，大家明白意思就行。

![26210700_Oo8W.jpg][] ![26210702_DV25.jpg][]

这个验证用户这个子流程就成了一个条线，也可以理解成一个切面，aspect的意思我认为是方面，你用什么实物去类比，只要你能理解都可以。这里的切面只插了两三个流程，如果其它流程也需要这个子流程，也可以插到其它地方去。

# 二、举例说明 #

## 1、基本信息 ##

Aspect Oriented Programming(AOP)，面向切面编程，是一个比较热门的话题。AOP主要实现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的隔离效果。 \[1\]  比如我们最常见的就是日志记录了，举个例子，我们现在提供一个服务查询学生信息的，但是我们希望记录有谁进行了这个查询。如果按照传统的OOP的实现的话，那我们实现了一个查询学生信息的服务接口(StudentInfoService)和其实现类（StudentInfoServiceImpl.java），同时为了要进行记录的话，那我们在实现类(StudentInfoServiceImpl.java)中要添加其实现记录的过程。这样的话，假如我们要实现的服务有多个呢？那就要在每个实现的类都添加这些记录过程。这样做的话就会有点繁琐，而且每个实现类都与记录服务日志的行为紧耦合，违反了面向对象的规则。那么怎样才能把记录服务的行为与业务处理过程中分离出来呢？看起来好像就是查询学生的服务自己在进行，但却是背后日志记录对这些行为进行记录，并且查询学生的服务不知道存在这些记录过程，这就是我们要讨论AOP的目的所在。AOP的编程，好像就是把我们在某个方面的功能提出来与一批对象进行隔离，这样与一批对象之间降低了耦合性，可以就某个功能进行编程。

## 2、代码分析 ##

我们直接从代码入手吧，要实现以上的目标，我们可以使用一个动态代理类(Proxy)，通过拦截一个对象的行为并添加我们需要的功能来完成。Java中的java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口为我们实现动态代理类提供了一个方案，但是该方案针对的对象要实现某些接口；如果针对的目的是类的话，cglib为我们提供了另外一个实现方案。等下会说明两者的区别。

### 接口实现方案 ###

1）首先编写我们的业务接口（StudentInfoService.java）：

public interface StudentInfoService{
        void findInfo(String studentName);
    }

及其实现类（StudentInfoServiceImpl.java）：

public class StudentInfoServiceImpl implements StudentInfoService{
        public void findInfo(String name){
            System.out.println("你目前输入的名字是:"+name);
        }
    }

2）现在我们需要一个日志功能，在findInfo行为之前执行并记录其行为，那么我们就首先要拦截该行为。在实际执行的过程中用一个代理类来替我们完成。Java中为我们提供了实现动态代理类的方案：

1'处理拦截目的的类（MyHandler.java）

import org.apache.log4j.Logger;
    import java.lang.reflect.InvocationHandler;
    import java.lang.reflect.Proxy;
    import java.lang.reflect.Method;
    public class MyHandler implements InvocationHandler{
        private Object proxyObj;
        private static Logger log=Logger.getLogger(MyHandler.class);
        public Object bind(Object obj){
            this.proxyObj=obj;
     return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),this);
    }
    public Object invoke(Object proxy,Method method,Object[] args) throws Throwable{
        Object result=null;
        try{
            //请在这里插入代码，在方法前调用
            ("调用log日志方法"+method.getName());
            result=method.invoke(proxyObj,args); //原方法
            //请在这里插入代码，方法后调用
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
        }
    }

2'我们实现一个工厂，为了方便我们使用该拦截类(AOPFactory.java)：

public class AOPFactory{
        private static Object getClassInstance(String clzName){
            Object obj=null;
            try{
                Class cls=Class.forName(clzName);
                obj=(Object)cls.newInstance();
            }catch(ClassNotFoundException cnfe){
                System.out.println("ClassNotFoundException:"+cnfe.getMessage());
            }catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
            return obj;
        }
        public static Object getAOPProxyedObject(String clzName){
            Object proxy=null;
            MyHandler handler=new MyHandler();
            Object obj=getClassInstance(clzName);
            if(obj!=null) {
                proxy=handler.bind(obj);
            }else{
                System.out.println("Can't get the proxyobj");
                //throw
            }
            return proxy;
        }
    }

3)基本的拦截与其工厂我们都实现了，现在测试（ClientTest.java）：

public class ClientTest{
        public static void main(String[] args){
        StudentInfoService studentInfo= (StudentInfoService)AOPFactory.getAOPProxyedObject("StudentInfoServiceImpl");
        studentInfo.findInfo("阿飞");
        }
    }

输出结果（看你的log4j设置）：

调用log日志方法findInfo

你目前输入的名字是:阿飞

这样我们需要的效果就出来了，业务处理自己在进行，但是我们实现了日志功能，而业务处理(StudentInfoService)根本不知道存在该行为的。但是Java中提供的动态代理类的实现是针对实现了某些接口的类，如果没有实现接口的话，不能创建代理类，看以上部分：

return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),this);

看到了没有？obj.getClass().getInterfaces()要求实现了某些接口。以下提供哪些没有实现接口的实现方案：

### 子类实现方案 ###

首先，请上网下CGLib的包。设置好classpath路径，CGLib与java标准库提供的实现方案不同，cglib主要是基于实现类（如StudentInfoServiceImpl.java)扩展一个子类来实现。与Dynamic Proxy中的Proxy和InvocationHandler相对应，net.sf.cglib.proxy.Enhancer和MethodInterceptor在CGLib中负责完成代理对象创建和方法截获处理,产生的是目标类的子类而不是通过接口来实现方法拦截的，Enhancer主要是用于构造动态代理子类来实现拦截，MethodInterceptor（扩展了Callback接口）主要用于实现around advice（AOP中的概念）：

1）我们的业务处理（StudentInfoServiceImpl.java）：

public class StudentInfoServiceImpl{
        public void findInfo(String name){
        System.out.println("你目前输入的名字是:"+name);
        }
    }

2）实行一个工具来处理日志功能（AOPInstrumenter.java）：

import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
    import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
    import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
    import java.lang.reflect.Method;
    import org.apache.log4j.Logger;
    public class AOPInstrumenter implements MethodInterceptor{
        private Logger log=Logger.getLogger(AOPInstrumenter.class);
        private Enhancer enhancer=new Enhancer();
        public Object getInstrumentedClass(Class clz){
            enhancer.setSuperclass(clz);
            enhancer.setCallback(this);
            return enhancer.create();
    }
        public Object intercept(Object o,Method method,Object[] args,MethodProxy proxy) throws Throwable{
        ("调用日志方法"+method.getName());
        Object result=proxy.invokeSuper(o,args);
        return result;
        }
    }

3）我们来测试一下（AOPTest.java）：

public class AOPTest{
        public static void main(String[] args){
            AOPInstrumenter instrumenter=new AOPInstrumenter();
            StudentInfoServiceImpl studentInfo=(StudentInfoServiceImpl)instrumenter.getInstrumentedClass(StudentInfoServiceImpl.class);
            studentInfo.findInfo("阿飞");
        }
    }

输出结果与以上相同。

CGLib中为实现以上目的，主要提供的类

1)Enhancer：setCallback(Callback) ,setSuperclass(Class) ,create()返回动态子类Object

2)MethodInterceptor必须实现的接口：intercept(Object,Method,Object\[\],MethodProxy)返回的是原方法调用的结果。和Proxy原理一样。

### AOP基本概念 ###

1）aspect（切面）：实现了cross-cutting功能，是针对切面的模块。最常见的是logging模块，这样，程序按功能被分为好几层，如果按传统的继承的话，商业模型继承日志模块的话根本没有什么意义，而通过创建一个logging切面就可以使用AOP来实现相同的功能了。

2）jointpoint（连接点）：连接点是切面插入应用程序的地方，该点能被方法调用，而且也会被抛出意外。连接点是应用程序提供给切面插入的地方，可以添加新的方法。比如以上我们的切点可以认为是findInfo(String)方法。

3）advice（处理逻辑）：advice是我们切面功能的实现，它通知程序新的行为。如在logging里，logging advice包括logging的实现代码，比如像写r日志到一个文件中。advice在jointpoint处插入到应用程序中。以上我们在MyHandler.java中实现了advice的功能

4）pointcut（切点）：pointcut可以控制你把哪些advice应用于jointpoint上去，通常你使用pointcuts通过正则表达式来把明显的名字和模式进行匹配应用。决定了那个jointpoint会获得通知。

5）introduction：允许添加新的方法和属性到类中。

6）target（目标类）：是指那些将使用advice的类，一般是指独立的那些商务模型。比如以上的StudentInfoServiceImpl.

7)proxy（代理类）：使用了proxy的模式。是指应用了advice的对象，看起来和target对象很相似。

8）weaving(插入）：是指应用aspects到一个target对象创建proxy对象的过程：complie time，classload time，runtime

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[26210700_BoXf.jpg]: /images/20220514/75915c77e00141068367d2fdba87cbdc.png
[26210700_pnBX.jpg]: /images/20220514/9f27b0e04b03447fb06b53fc437bb873.png
[26210700_Oo8W.jpg]: http://static.oschina.net/uploads/img/201402/26210700_Oo8W.jpg
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