06-SpringBoot工程中AOP应用实践
文章目录
- AOP 简介
-
- 背景分析
- AOP概述
- 实现原理
- 相关术语分析
- Spring AOP 快速入门
-
- 业务描述
- 添加AOP依赖
- 业务切面对象设计
- 获取并记录详细日志
- Spring AOP 技术进阶
-
- 通知类型
- 切面执行顺序
- 总结（Summary）
-
- 重难点分析
- FAQ分析
- Bug分析
AOP 简介
背景分析
对于一个业务而言,我们如何在不修改源代码的基础上对对象功能进行拓展,例如现有一个公告(通知)业务接口及实现:
pubic interface TargetService{
Object doService(String targetName);
}
public class TargetServiceImpl implements TargetService{
public Object doService(String targetName){
System.out.println(targetName);
return "do ok" ;
}
}
需求：基于OCP(开闭原则-对扩展开放对修改关闭)设计原则对NoticeServiceImpl类的功能进行扩展,例如在deleteById业务方法执行之前和之后输出一下系统时间.
方案1:基于继承方式实现其功能扩展,关键设计如下:**
public class CglibLogTargetService extends NoticeServiceImpl{
public Object doService(String targetName){
System.out.println("Start:"+System.currentTimeMillis());
Object result=super.doService(targetName)
System.out.println("After:"+System.currentTimeMillis());
return result;
}
}
测试类如下:
public class TargetServiceTests{
public static void main(String[] args){
TargetService ns=new CglibLogTargetService();
ns.doService("清理内存");
}
}
其中，基于继承方式实现功能扩展,代码简单，容器理解，但是不够灵活，耦合性比较强。
方案2:基于组合方式实现其功能扩展,关键代码设计如下:
public class JdkLogTargetService implements TargetService{
private TargetService targetService;//has a
public JdkLogTargetService(TargetService targetService){
this.targetService=targetService;
}
public Object doService(String targetName){
System.out.println("Start:"+System.currentTimeMillis());
Object result=this.targetService.doService(targetName)
System.out.println("After:"+System.currentTimeMillis());
return result;
}
}
测试类
public class TargetServiceTests{
public static void main(String[] args){
TargetService ns=new CglibLogTargetService(new TargetServiceImpl());
ns.doService("清理内存");
}
}
其中，基于组合方式实现功能扩展，代码比较灵活，耦合低，稳定性强，但理解相对比较困难。
总之，无论是继承,还是组合都是基于OCP方式实现了对象功能扩展,都有相应的优缺点,并且我们都要自己去写这些子类或兄弟类,在这些类中调用目标对象(父类或兄弟类对象)的方法以及扩展业务逻辑.对于这样的模板代码我们能否进行简化呢?例如.由框架实现其共性(创建目录类型的子类类型或兄弟类型),特性交给用户自己实现.
AOP概述
AOP（Aspect Orient 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(OOP)的一种补充和完善。实际项目中我们通常将面向对象理解为一个静态过程(例如一个系统有多少个模块，一个模块有哪些对象，对象有哪些属性)，面向切面理解为一个动态过程（在对象运行时动态织入一些扩展功能或控制对象执行）。如图所示：
AOP 与 OOP 字面意思相近，但其实两者完全是面向不同领域的设计思想。实际项目中我们通常将面向对象理解为一个静态过程(例如一个系统有多少个模块，一个模块有哪些对象，对象有哪些属性)，面向切面的运行期代理方式，理解为一个动态过程，可以在对象运行时动态织入一些扩展功能或控制对象执行。
实现原理
AOP可以在系统启动时为目标类型创建子类或兄弟类型对象,这样的对象我们通常会称之为动态代理对象.如图所示:
其中，为目标类型(XxxServiceImpl)创建其代理对象方式有两种(先了解):
- 第一种方式:借助JDK官方API为目标对象类型创建其兄弟类型对象,但是目标对象类型需要实现相应接口.
- 第二种方式:借助CGLIB库为目标对象类型创建其子类类型对象,但是目标对象类型不能使用final修饰.
相关术语分析
- 切面(aspect): 横切面对象,一般为一个具体类对象。
- 切入点(pointcut):定义了切入扩展业务逻辑的位置(哪些方法运行时切入扩展业务),一般会通过表达式进行相关定义,一个切面中可以定义多个切入点。
- 通知(Advice): 内部封装扩展业务逻辑的具体方法对象,一个切面中可以有多个通知(在切面的某个特定位置上执行的动作(扩展功能)。
- 连接点(joinpoint):程序执行过程中，封装了某个正在执行的目标方法信息的对象,可以通过此对象获取具体的目标方法信息,甚至去调用目标方法。连接点与切入点定义如图所示：
说明：我们可以简单的将机场的一个安检口理解为连接点，多个安检口为切入点，安全检查过程看成是 通知。总之，概念很晦涩难懂，多做例子，做完就会清晰。先可以按白话去理解。
Spring AOP 快速入门
业务描述
在项目spr-aop中定义一个日志切面,通过切面中的通知方法为目标业务对象做日志功能增强。
添加AOP依赖
项目中添加aop应用依赖，代码如下：
org.springframework.boot
spring-boot-starter-aop
说明：基于此依赖spring可以整合AspectJ框架快速完成AOP的基本实现。AspectJ 是一个面向切面的框架，他定义了 AOP 的一些语法，有一个专门的字节码生成器来生成遵守 java 规范的 class 文件。
业务切面对象设计
通过设计切面对象，为目标业务方法做功能增强，关键步骤如下：
第一步：创建注解类型，应用于切入点表达式的定义，关键代码如下：
package com.spring.annotation;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface RequiredLog {
String operation();
}
第二步：创建切面对象，用于做日志业务增强，关键代码如下：
package com.spring.aspect;
import com.cy.pj.common.annotation.RequiredLog;
import com.cy.pj.sys.pojo.SysLog;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.lang.reflect.Method;
@Aspect
@Component
public class LogAspect {
private static final Logger log= LoggerFactory.getLogger(LogAspect.class);
/**
* @Pointcut注解用于定义切入点
* @annotation(注解)为切入点表达式，后续由此注解描述的方法为切入
* 点方法
*/
@Pointcut("@annotation(com.spring.annotation.RequiredLog)")
public void doLog(){}//此方法只负责承载切入点的定义
/**
* @Around注解描述的方法,可以在切入点执行之前和之后进行业务拓展,
* @param jp 连接点对象,此对象封装了要执行的目标方法信息.
* 可以通过连接点对象调用目标方法.
* @return 目标方法的执行结果
* @throws Throwable
*/
@Around("doLog()")
public Object doAround(ProceedingJoinPoint jp)throws Throwable{
long t1=System.currentTimeMillis();
try {
//执行目标方法(切点方法中的某个方法)
Object result = jp.proceed();
long t2=System.currentTimeMillis();
log.info("opertime:{}",t2-t1);
return result;//目标业务方法的执行结果
}catch(Throwable e){
e.printStackTrace();
long t2=System.currentTimeMillis();
log.info("exception:{}",e.getMessage());
throw e;
}
}
第三步：通过注解RequiredLog注解描述日志查询或删除业务相关方法，此时这个方法为日志切入点方法，例如：
@RequiredLog(operation="执行任务")
@Override
public Object doService(String targetName) {
System.out.println("执行"+targetName)
return "do ok";
}
第四步：测试通知业务方法，并检测日志输出以及了解其运行原理，如图所示：
获取并记录详细日志
第一步：定义日志pojo对象，用于封装日志信息，例如：
package com.pj.sys.pojo;
import java.util.Date;
public class SysLog {
private Integer id;
private String ip;
private String username;
private String operation;
private String method;
private String params;
private Long time;
private Integer status;
private String error;
private Date createdTime;
//自己添加set/get/toString等方法
}
第二步：修改日切面对象，获取并记录详细日志，关键代码如下：
package com.pj.sys.service.aspect;
import com.cy.pj.common.annotation.RequiredLog;
import com.cy.pj.sys.pojo.SysLog;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.lang.reflect.Method;
@Aspect
@Component
public class SysLogAspect {
private static final Logger log=LoggerFactory.getLogger(SysLogAspect.class);
/**
* @Pointcut注解用于定义切入点
* @annotation(注解)为切入点表达式，后续由此注解描述的方法为切入
* 点方法
*/
@Pointcut("@annotation(com.cy.pj.common.annotation.RequiredLog)")
public void doLog(){}//此方法只负责承载切入点的定义
/**
* @Around注解描述的方法,可以在切入点执行之前和之后进行业务拓展,
* @param jp 连接点对象,此对象封装了要执行的目标方法信息.
* 可以通过连接点对象调用目标方法.
* @return 目标方法的执行结果
* @throws Throwable
*/
@Around("doLog()")
public Object doAround(ProceedingJoinPoint jp)throws Throwable{
long t1=System.currentTimeMillis();
log.info("Start:{}",t1);
try {
//执行目标方法(切点方法中的某个方法)
Object result = jp.proceed();
long t2=System.currentTimeMillis();
log.info("After:{}",t2);
doLogInfo(jp,t2-t1,null);
return result;//目标业务方法的执行结果
}catch(Throwable e){
e.printStackTrace();
long t2=System.currentTimeMillis();
doLogInfo(jp,t2-t1,e);
throw e;
}
}
//记录用户行为日志
private void doLogInfo(ProceedingJoinPoint jp,long time,Throwable e) throws Exception {
//1.获取用户行为日志
//1.1获取登录用户名(没做登录时，可以先给个固定值)
String username="cgb";
//1.2获取ip地址
String ip= "202.106.0.20";
//1.3获取操作名(operation)-@RequiredLog注解中value属性的值
//1.3.1获取目标对象类型
Class targetCls=jp.getTarget().getClass();
//1.3.2获取目标方法
MethodSignature ms=(MethodSignature) jp.getSignature();//方法签名
Method targetMethod=targetCls.getMethod(ms.getName(),ms.getParameterTypes());
//1.3.3 获取方法上RequiredLog注解
RequiredLog annotation =targetMethod.getAnnotation(RequiredLog.class);
//1.3.4 获取注解中定义操作名
String operation=annotation.operation();
//1.4获取方法声明(类全名+方法名)
String classMethodName=targetCls.getName()+"."+targetMethod.getName();
//1.5获取方法实际参数信息
Object[]args=jp.getArgs();
String params=new ObjectMapper().writeValueAsString(args);
//2.封装用户行为日志
SysLog sysLog=new SysLog();
sysLog.setUsername(username);
sysLog.setIp(ip);
sysLog.setOperation(operation);
sysLog.setMethod(classMethodName);
sysLog.setParams(params);
sysLog.setTime(time);
if(e!=null) {
sysLog.setStatus(0);
sysLog.setError(e.getMessage());
}
//3.打印日志
String userLog=new ObjectMapper().writeValueAsString(sysLog);
log.info("user.oper {}",userLog);
}
}
第三步：进行日志业务查询，并检测是否有详细日志输出。
Spring AOP 技术进阶
通知类型
Spring框架AOP模块定义通知类型,有如下几种:
- @Around (优先级最高的通知,可以在目标方法执行之前,之后灵活进行业务拓展.)
- @Before (目标方法执行之前调用)
- @AfterReturning (目标方法正常结束时执行)
- @AfterThrowing (目标方法异常结束时执行)
- @After (目标方法结束时执行,正常结束和异常结束它都会执行)
案例分析如下：（了解，可选择进行实现）
第一步：定义注解，代码如下：
package com.cy.pj.common.annotation;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface RequiredTime{}
第二步：定义时间切面对象对象演示通知执行，关键代码如下：
package com.cy.pj.sys.service.aspect;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Aspect
@Component
public class SysTimeAspect {
@Pointcut("@annotation(com.cy.pj.common.annotation.RequiredTime)")
public void doTime(){}
@Before("doTime()")
public void doBefore(){
System.out.println("@Before");
}
@After("doTime()")
public void doAfter(){
System.out.println("@After");
}
@AfterReturning("doTime()")
public void doAfterReturning(){
System.out.println("@AfterReturning");
}
@AfterThrowing("doTime()")
public void doAfterThrowing(){
System.out.println("@AfterThrowing");
}
//最重要,优先级也是最高
@Around("doTime()")
public Object doAround(ProceedingJoinPoint joinPoint)throws Throwable{
try {
System.out.println("@Around.before");
Object result = joinPoint.proceed();
System.out.println("@Around.AfterReturning");
return result;
}catch(Exception e){
System.out.println("@Around.AfterThrowing");
e.printStackTrace();
throw e;
}finally {
System.out.println("@Around.after");
}
}
}
结合业务方法进行测试，检查通知方法执行顺序
切面执行顺序
切面的优先级需要借助@Order注解进行描述，数字越小优先级越高，默认优先级比较低。例如：
定义日志切面并指定优先级。
@Order(1)
@Aspect
@Component
public class SysLogAspect {
…
}
定义缓存切面并指定优先级：
@Order(2)
@Aspect
@Component
public class SysCacheAspect {
…
}
说明：当多个切面作用于同一个目标对象方法时，这些切面会构建成一个切面链，类似过滤器链、拦截器链，其执行分析如图所示：
总结（Summary）
重难点分析
- AOP 是什么，解决了什么问题，应用场景?
- AOP 编程基本步骤及实现过程(以基于 AspectJ 框架实现为例)。
- AOP 编程中的核心对象及应用关系。(代理对象，切面对象，通知，切入点)
- AOP 思想在 Spring 中的实现原理分析。(基于代理方式进行扩展业务的织入)
FAQ分析
- AOP中切面的定义需要注意什么?(@Aspect,@Component)
- AOP 切面中都需要定义什么？(切入点，通知方法)
- AOP中切面可以有多个吗?(可以)
- AOP中多个切面可以作用于同一个切入点方法吗？(可以)
- AOP中通知方法的应用类型哪些，分别是什么时间点执行？
- SpringBoot中默认AOP代理对象创建方式？（CGLIB-更加灵活）
Bug分析
- 日志切入点引入丢掉（）