Spring Boot原理分析（三）：AOP
文章目录
- 一、AOP设计思想
- 二、AOP的实现原理
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- 1. 静态代理
- 2. 动态代理
- 3. 字节码增强
- 4. 注解驱动
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- 实现原理
- 代码示例
- 5. XML配置
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- 实现原理
- 代码示例
一、AOP设计思想
AOP（Aspect-Oriented Programming）是一种编程思想，它的目标是将系统的关注点（concern）从核心业务逻辑中分离出来，以便更好地实现模块化、可维护和可扩展的软件系统。AOP的核心思想是通过将横切关注点（cross-cutting concern）从主要业务逻辑中分离出来，以便在不修改原始代码的情况下，将其应用于多个不同的模块和组件。
在传统的面向对象编程中，系统的关注点通常以垂直的方式分布在各个对象中，这导致了代码的重复和难以维护。AOP通过引入横切关注点的概念，将这些关注点从核心业务逻辑中抽离出来，并将其封装为可重用的模块，称为切面（aspect）。切面可以在不同的模块和组件中被应用，从而实现了横向的关注点复用。
AOP的核心机制是通过在运行时动态地将切面织入到目标对象中，从而实现对目标对象的增强。这种织入操作可以在编译时、加载时或运行时进行，具体取决于编程语言和框架的实现方式。一旦切面被织入到目标对象中，它可以在目标对象的方法执行前、执行后或异常抛出时插入额外的逻辑，从而实现横切关注点的功能。
AOP的应用范围广泛，可以用于日志记录、事务管理、安全性控制、性能监控等方面。它提供了一种灵活的方式来管理系统中的关注点，并提高了代码的可维护性和可重用性。通过将关注点从核心业务逻辑中解耦出来，AOP使得系统更易于理解、扩展和维护。
二、AOP的实现原理
AOP的实现方法主要有以下几种：
1. 静态代理
通过手动编写代理类来实现切面逻辑的插入。在编译期间，通过将切面逻辑与目标对象进行织入，生成代理类。代理类在运行时会调用目标对象的方法，并在方法执行前后插入切面逻辑。
关于 静态代理模式及其实现 请看我的这篇博客：链接
2. 动态代理
使用Java的动态代理机制，在运行时动态生成代理类。通过实现InvocationHandler接口，并在invoke()方法中插入切面逻辑，实现对目标对象方法的代理。
关于 动态代理模式及其实现 请看我的这篇博客：链接
3. 字节码增强
通过修改字节码文件来实现切面逻辑的插入。常用的字节码增强框架有ASM、CGLIB和AspectJ等。这些框架可以在编译期间或者运行时修改字节码文件，将切面逻辑织入到目标对象的方法中。
4. 注解驱动
使用注解来标记切面逻辑，并通过解析注解来实现切面逻辑的插入。常用的注解驱动框架有Spring AOP和AspectJ等。这些框架可以通过在目标对象的方法上添加注解，将切面逻辑织入到目标对象的方法中。
实现原理
Spring AOP 的注解驱动实现原理是基于 Java 注解和动态代理 实现的。
在 Spring AOP 中，我们可以使用 @Aspect 注解来定义切面，使用 @Before、@After、@Around 等注解来定义具体的通知操作。Spring AOP 使用 AspectJ 的注解风格，这使得开发者可以非常方便地使用注解来定义切面和通知操作。
Spring AOP 的注解驱动实现原理可以分为以下几个步骤：
- Spring AOP 在应用启动时扫描所有被
@Aspect注解修饰的类，并为每个切面创建一个代理对象。 - 对于每个被
@Aspect注解修饰的类，Spring AOP 会解析其中的切点表达式，以确定哪些方法需要被代理。 - 对于每个需要被代理的方法，Spring AOP 会为其生成一个代理对象，并将代理对象与切面的通知操作绑定起来。
- 当代理对象的方法被调用时，Spring AOP 会根据代理对象的类型以及被调用的方法的信息，确定需要执行哪些切面的通知操作。
- Spring AOP 使用 JDK 动态代理或 CGLIB 代理等技术，在运行时生成代理对象的字节码，并将其加载到 JVM 中。
总之，Spring AOP 的注解驱动实现原理是基于 Java 注解和动态代理实现的。它使用注解来定义切面和通知操作，使用动态代理来生成代理对象，并在运行时将切面的通知操作织入到代理对象的方法调用中。这种实现方式使得 Spring AOP 的使用非常方便，并且具有很高的灵活性和可扩展性。
代码示例
在这里给出一个简单的 Spring AOP 注解驱动的代码示例，以帮助理解其实现原理。
假设我们有一个 Calculator 接口和其实现类 CalculatorImpl，我们想要在其执行加法和减法方法时，分别打印日志。我们可以通过以下步骤来实现：
- 在
CalculatorImpl类上添加@Component注解，使其成为 Spring 容器中的一个 Bean。 - 创建一个切面类
LoggingAspect，并使用@Aspect注解修饰。 - 在
LoggingAspect中定义一个@Before注解修饰的方法logBefore()，并使用@Pointcut注解定义一个切点表达式，用于匹配加法和减法方法。 - 在
logBefore()方法中编写打印日志的逻辑。 - 在 Spring 配置文件中开启注解驱动的 AOP，并将
LoggingAspect注册为一个 Bean。
下面是示例代码：
- Calculator.java：
public interface Calculator {
public int add(int a, int b);
public int sub(int a, int b);
}
- CalculatorImpl.java：
@Component
public class CalculatorImpl implements Calculator {
@Override
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
@Override
public int sub(int a, int b) {
return a - b;
}
}
- LoggingAspect.java：
@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {
@Pointcut("execution(* Calculator.add(..)) || execution(* Calculator.sub(..))")
public void logPointcut() {}
@Before("logPointcut()")
public void logBefore() {
System.out.println("logging before method execution");
}
}
- applicationContext.xml：
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
http://www.springframework.org/schema/aop
http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">
<aop:aspectj-autoproxy/>
<bean id="calculator" class="com.example.CalculatorImpl"/>
<bean id="loggingAspect" class="com.example.LoggingAspect"/>
beans>
在上述示例中，我们使用 @Aspect 注解定义了一个切面类 LoggingAspect，并使用 @Before 注解修饰了一个方法 logBefore()，该方法会在匹配到切点表达式时执行。在 Spring 配置文件中，我们开启了注解驱动的 AOP，并将 LoggingAspect 注册为一个 Bean。
当我们调用 Calculator 的 add() 或 sub() 方法时，Spring AOP 会自动将代理对象的方法调用转发到 LoggingAspect 的 logBefore() 方法中，从而实现了日志记录的功能。
总之，Spring AOP 的注解驱动实现原理是基于 Java 注解和动态代理实现的。它使用注解来定义切面和通知操作，使用动态代理来生成代理对象，并在运行时将切面的通知操作织入到代理对象的方法调用中。
5. XML配置
通过在配置文件中定义切面逻辑和目标对象的关系，实现切面逻辑的插入。常用的XML配置框架有Spring AOP和AspectJ等。这些框架可以通过在配置文件中配置切面和目标对象的关系，将切面逻辑织入到目标对象的方法中。
实现原理
Spring AOP 的 XML 配置实现原理是基于 Spring 配置文件和 AOP 命名空间实现的。
在 Spring AOP 中，我们可以使用 XML 配置文件来定义切面、切点和通知操作等信息。Spring AOP 的 XML 配置实现原理可以分为以下几个步骤：
- 在 Spring 配置文件中，使用
aop:aspect元素定义切面，并使用aop:pointcut元素定义切点表达式，用于匹配需要代理的方法。 - 在
aop:aspect元素中，使用aop:before、aop:after、aop:around等元素定义具体的通知操作。 - 在 Spring 容器启动时，Spring AOP 会解析配置文件中的切面和通知操作等信息，并将其织入到代理对象的方法调用中。
代码示例
下面是一个简单的 Spring AOP XML 配置示例，以帮助理解其实现原理。
假设我们有一个 Calculator 接口和其实现类 CalculatorImpl，我们想要在其执行加法和减法方法时，分别打印日志。我们可以通过以下步骤来实现：
- 在
CalculatorImpl类上添加@Component注解，使其成为 Spring 容器中的一个 Bean。 - 在 Spring 配置文件中，使用
aop:aspect元素定义切面，并使用aop:pointcut元素定义切点表达式，用于匹配加法和减法方法。 - 在
aop:aspect元素中，使用aop:before元素定义一个前置通知操作，用于打印日志。 - 将 Spring AOP 的命名空间声明为 XML 文件的根元素。
下面是示例代码：
Calculator.java：
public interface Calculator {
public int add(int a, int b);
public int sub(int a, int b);
}
CalculatorImpl.java：
@Component
public class CalculatorImpl implements Calculator {
@Override
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
@Override
public int sub(int a, int b) {
return a - b;
}
}
applicationContext.xml：
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
http://www.springframework.org/schema/aop
http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">
<aop:aspectj-autoproxy/>
<bean id="calculator" class="com.example.CalculatorImpl"/>
<aop:config>
<aop:aspect id="loggingAspect" ref="loggingAspectBean">
<aop:pointcut id="logPointcut" expression="execution(* Calculator.add(..)) || execution(* Calculator.sub(..))"/>
<aop:before pointcut-ref="logPointcut" method="logBefore"/>
aop:aspect>
aop:config>
<bean id="loggingAspectBean" class="com.example.LoggingAspect"/>
beans>
LoggingAspect.java：
public class LoggingAspect {
public void logBefore() {
System.out.println("logging before method execution");
}
}
在上述示例中，我们在 Spring 配置文件中使用 aop:aspect 元素定义切面，并使用 aop:pointcut 元素定义切点表达式，用于匹配需要代理的方法。在 aop:aspect 元素中，我们使用 aop:before 元素定义一个前置通知操作，用于打印日志。在 Spring 容器启动时，Spring AOP 会解析配置文件中的切面和通知操作等信息，并将其织入到代理对象的方法调用中。
总之，Spring AOP 的 XML 配置实现原理是基于 Spring 配置文件和 AOP 命名空间实现的。它使用 XML配置文件来定义切面、切点和通知操作等信息，使用 AOP 命名空间来声明和配置切面和通知操作等元素，从而实现代理对象的方法调用拦截和增强。