Spring本质系列(2)-AOP

转载 码农翻身微信公众号 2016-06-25 刘欣 《Spring本质系列(2)-AOP》

       据说有些词汇非常热门和神奇， 如果你经常把它挂在嘴边，就能让自己功力大涨， 可以轻松找到理想的高薪的工作，这些词就包括上一篇文章(《Spring本质系列(1) --依赖注入》)中聊过的IoC 和 DI， 也包括今天要聊的AOP。
       AOP（Aspect Oriented Programming）就是面向切面的编程， 为什么是面向切面， 而不是面向对象呢？

1. 问题来源

      我们在做系统设计的时候，一个非常重要的工作就是把一个大系统做分解， 按业务功能分解成一个个低耦合、高内聚的模块，就像这样：

       但是分解以后就会发现有些很有趣的东西， 这些东西是通用的，或者是跨越多个模块的：
       日志： 对特定的操作输出日志来记录
       安全：在执行操作之前进行操作检查
       性能：要统计每个方法的执行时间
       事务：方法开始之前要开始事务， 结束后要提交或者回滚事务
       等等....
       这些可以称为是非功能需求， 但他们是多个业务模块都需要的， 是跨越模块的， 把他们放到什么地方呢？
       最简单的办法就是把这些通用模块的接口写好， 让程序员在实现业务模块的时候去调用就可以了，码农嘛，辛苦一下也没什么。

      这样做看起来没问题， 只是会产生类似这样的代码：

      这样的代码也实现了功能，但是看起来非常的不爽， 那就是日志，性能，事务 相关的代码几乎要把真正的业务代码给淹没了。
      不仅仅这一个类需要这么干， 其他类都得这么干， 重复代码会非常的多。
      有经验的程序员还好， 新手忘记写这样的非业务代码简直是必然的。

2. 设计模式：模板方法

      用设计模式在某些情况下可以部分解决上面的问题，例如著名的模板方法：

       在父类（BaseCommand）中已经把那些“乱七八糟“的非功能代码都写好了， 只是留了一个口子（抽象方法doBusiness()）让子类去实现。
       子类变的清爽， 只需要关注业务逻辑就可以了。
       调用也很简单，例如：
       BaseCommand  cmd = ...  获得PlaceOrderCommand的实例...
       cmd.execute();
       但是这样方式的巨大缺陷就是父类会定义一切： 要执行哪些非功能代码， 以什么顺序执行等等
      子类只能无条件接受，完全没有反抗余地。
       如果有个子类， 根本不需要事务， 但是它也没有办法把事务代码去掉。

3. 设计模式：装饰者

      如果利用装饰者模式， 针对上面的问题，可以带来更大的灵活性：

       现在让这个PlaceOrderCommand 能够打印日志，进行性能统计
       Command cmd = new LoggerDecorator(
              new PerformanceDecorator(
                  new PlaceOrderCommand()));
       cmd.execute();

       如果PaymentCommand 只需要打印日志，装饰一次就可以了：
       Command cmd = new LoggerDecorator(
              new PaymentCommand());
       cmd.execute();
       可以使用任意数量装饰器，还可以以任意次序执行（严格意义上来说是不行的）， 是不是很灵活？ 

4. AOP

       如果仔细思考一下就会发现装饰者模式的不爽之处:
       (1)  一个处理日志/性能/事务 的类为什么要实现 业务接口（Command）呢?
       (2) 如果别的业务模块，没有实现Command接口，但是也想利用日志/性能/事务等功能，该怎么办呢？

       最好把日志/安全/事务这样的代码和业务代码完全隔离开来，因为他们的关注点和业务代码的关注点完全不同 ，他们之间应该是正交的，他们之间的关系应该是这样的：

       如果把这个业务功能看成一层层面包的话， 这些日志/安全/事务 像不像一个个“切面”(Aspect) ？
       如果我们能让这些“切面“能和业务独立，  并且能够非常灵活的“织入”到业务方法中， 那就实现了面向切面编程(AOP)！

5. 实现AOP

       现在我们来实现AOP吧， 首先我们得有一个所谓的“切面“类(Aspect)， 这应该是一个普通的java 类,不用实现什么“乱七八糟”的接口。以一个事务类为例：

       我们想达到的目的只这样的： 对于com.coderising这个包中所有类的execute方法， 在方法调用之前，需要执行Transaction.beginTx()方法， 在调用之后， 需要执行Transaction.commitTx()方法。
       暂时停下脚步分析一下。
      “对于com.coderising这个包中所有类的execute方法” ， 用一个时髦的词来描述就是切入点（PointCut） , 它可以是一个方法或一组方法（可以通过通配符来支持，你懂的）
      ”在方法调用之前/之后 ， 需要执行xxx“ , 用另外一个时髦的词来描述就是通知（Advice）
       码农翻身认为，PointCut,Advice 这些词实在是不直观， 其实Spring的作者们也是这么想的 :  These terms are not Spring-specific… unfortunately, AOP terminology is not particularly intuitive; however, it would be even more confusing if Spring used its own terminology.
       当然，想描述这些规则， xml依然是不二之选：

       注意：现在Transaction这个类和业务类在源代码层次上没有一点关系，完全隔离了。隔离是一件好事情， 但是马上给我们带来了大麻烦 。
       Java 是一门静态的强类型语言， 代码一旦写好， 编译成java class 以后 ，可以在运行时通过反射（Reflection）来查看类的信息， 但是想对类进行修改非常困难。 
       而AOP要求的恰恰就是在不改变业务类的源代码（其实大部分情况下你也拿不到）的情况下， 修改业务类的方法, 进行功能的增强，就像上面给所有的业务类增加事务支持。
      为了突破这个限制，大家可以说是费尽心机， 现在基本是有这么几种技术：
      (1) 在编译的时候， 根据AOP的配置信息，悄悄的把日志，安全，事务等“切面”代码 和业务类编译到一起去。
      (2) 在运行期，业务类加载以后， 通过Java动态代理技术为业务类生产一个代理类， 把“切面”代码放到代理类中，  Java 动态代理要求业务类需要实现接口才行。
      (3) 在运行期， 业务类加载以后， 动态的使用字节码构建一个业务类的子类，将“切面”逻辑加入到子类当中去, CGLIB就是这么做的。
      Spring采用的就是(1) +(2) 的方式，限于篇幅，这里不再展开各种技术了， 不管使用哪一种方式， 在运行时，真正干活的“业务类”其实已经不是原来单纯的业务类了， 它们被AOP了 ！