Spring AOP

文章目录

  • 1、什么是 Spring AOP?
  • 2、为什要用 AOP?
  • 3、如何学习Spring AOP
    • 3.1 AOP 组成
      • 3.1.1 切面(Aspect)
      • 3.1.2 连接点(Join Point)
      • 3.1.3 切点(Pointcut)
      • 3.1.4 通知(Advice)
    • 3.2 Spring AOP 的使用
      • 3.2.1 添加 Spring AOP 框架
      • 3.2.2 定义切面
      • 3.2.3 定义切点,设置拦截规则
        • 3.2.3.1 Aspect 语法中的通配符
        • 3.2.3.2 AspectJ 语法(Spring AOP 切点的匹配方法)
      • 3.2.4 通知
        • 3.2.4.1 前置通知(@Before)
        • 3.2.4.2 后置通知(@After)
        • 3.2.4.3 返回之后的通知(@AfterReturning)
        • 3.2.4.4 抛出异常之后的通知(@AfterThrowing)
        • 3.2.4.5 环绕通知(@Around)
    • 3.3 Spring AOP 实现原理

1、什么是 Spring AOP?

在学习 Spring AOP 之前,让我们先来了解⼀下什么是 AOP
AOP(Aspect Oriented Programming)面向切面编程,和OOP(面向对象编程)类似,它是⼀种思想,它是对某⼀类事情的集中处理。

就拿用户登陆权限的校验来说:没学AOP 之前,我们所有需要判断⽤户登录的⻚⾯(中的⽅法),都要各⾃实现或调⽤⽤户验证的⽅法,然⽽有了 AOP 之后,我们只需要在某⼀处配置⼀下,所有需要判断⽤户登录⻚⾯(中的⽅法)就全部可以实现⽤户登录验证了,不再需要每个⽅法中都写相同的⽤户登录验证了。

总结: AOP 是⼀种思想,⽽ Spring AOP 是⼀个框架,提供了⼀种对 AOP 思想的实现,它们的关系和 IoC与 DI 类似。

2、为什要用 AOP?

想象⼀个场景,我们在做后台系统时,除了登录和注册等几个功能不需要做⽤户登录验证之外,其他几乎所有⻚⾯调⽤的前端控制器( Controller)都需要先验证⽤户登录的状态,那这个时候我们要怎么处理呢❓❓❓

我们之前的处理⽅式是每个 Controller都要写⼀遍⽤户登录验证,然⽽当你的功能越来越多,那么你要写的登录验证也越来越多,⽽这些⽅法⼜是相同的,这么多的⽅法就会代码修改和维护的成本。那有没有简单的处理⽅案呢❓
答案是有的,对于这种功能统⼀,且使用的地方较多的功能,就可以考虑 AOP来统⼀处理了。

除了统⼀的⽤户登录判断之外,AOP 还可以实现:

  • 统⼀⽇志记录
  • 统⼀⽅法执⾏时间统计
  • 统⼀的返回格式设置
  • 统⼀的异常处理
  • 事务的开启和提交等

也就是说使⽤ AOP 可以扩充多个对象的某个能⼒,所以 AOP 可以说是 OOP(Object Oriented Programming,⾯向对象编程)的补充和完善。

3、如何学习Spring AOP

Spring AOP 学习主要分为以下 3 个部分:

  1. 学习 AOP 是如何组成的?也就是学习 AOP 组成的相关概念。
  2. 学习 Spring AOP 使⽤。
  3. 学习 Spring AOP 实现原理。

3.1 AOP 组成

3.1.1 切面(Aspect)

定义AOP是针对哪个统一的功能的,这个功能就叫做一个切面,比如用户登录功能或方法的统计日志,他们的各种功能就代表一个切面。切面是由切点通知组成的。

切⾯是包含了:通知、切点和切⾯的类,相当于 AOP 实现的某个功能的集合

3.1.2 连接点(Join Point)

所有可能触发AOP(拦截方法的点)就称之为连接点

这个点可以是⽅法调⽤时,抛出异常时,甚⾄修改字段时。切⾯代码可以利⽤这些点插⼊到应⽤的正常流程之中,并添加新的⾏为。
连接点相当于需要被增强的某个 AOP 功能的所有⽅法。

3.1.3 切点(Pointcut)

定义AOP拦截的规则的

切点的作⽤就是提供⼀组规则来匹配 连接点,给满⾜规则的连接点添加 通知。
切点就相当于保存了众多连接点的⼀个集合(如果把切点看成⼀个表,⽽连接点就是表中⼀条⼀条的数据)。

3.1.4 通知(Advice)

规定AOP执行的时机和执行的方法

切⾯也是有⽬标的 ——它必须完成的⼯作。在 AOP 术语中,切⾯的⼯作被称之为通知
Spring 切⾯类中,可以在⽅法上使⽤以下注解,会设置⽅法为通知⽅法,在满⾜条件后会通知本⽅法进⾏调⽤:

  1. 前置通知使用 @Before 通知⽅法会在⽬标⽅法调⽤之前执⾏。
  2. 后置通知使⽤ @After: 通知⽅法会在⽬标⽅法返回或者抛出3异常后调⽤。
  3. 返回数据之后通知使⽤ @AfterReturning: 通知⽅法会在⽬标⽅法返回后调⽤。
  4. 抛异常后通知使⽤ @AfterThrowing: 通知⽅法会在⽬标⽅法抛出异常后调⽤。
  5. 环绕通知使⽤ @Around: 通知包裹了被通知的⽅法,在被通知的⽅法通知之前和调⽤之后执⾏⾃定义的⾏为。

切点相当于要增强的⽅法。

AOP 整个组成部分的概念如下图所示,以多个⻚⾯都要访问⽤户登录权限为例:
Spring AOP_第1张图片

3.2 Spring AOP 的使用

Spring AOP 的实现步骤如下:

  1. 在项目中添加 Spring AOP 框架
  2. 定义切面
  3. 定义切点
  4. 实现通知

3.2.1 添加 Spring AOP 框架

在 pom.xml 中添加依赖,➡️中央仓库地址,搜索spring aop,要选择springboot aop,因为我们创的项目是springboot项目。


        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-aopartifactId>
        dependency>

3.2.2 定义切面

package com.example.springAOP.aop;

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * @date 2022/8/4 9:54
 */
@Aspect // 表示当前类是一个切面
@Component
public class UserAspect {

}

Spring AOP_第2张图片

3.2.3 定义切点,设置拦截规则

@Aspect // 表示当前类是一个切面
@Component
public class UserAspect {
    // 定义一个切点(设置拦截规则)
    @Pointcut("execution(* com.example.springAOP.controller.UserController.*(..))")
    public void pointcut(){

    }
}

其中 pointcut⽅法为空⽅法,它不需要有⽅法体,此⽅法名就是起到⼀个“标识”的作⽤,标识下⾯的通知⽅法具体指的是哪个切点(因为切点可能有很多个)。

Spring AOP_第3张图片

3.2.3.1 Aspect 语法中的通配符

  1. * : 表示匹配任意的内容,用在返回值,包名,类名,方法都可以使用
  2. .. : 匹配任意字符,可以使用在方法参数上,如果用在类上需要配合 * 一起使用
  3. + : 表示匹配指定类及其它底下的所有子类,比如 com.Car+ 表示匹配 Car 及其所有子类

3.2.3.2 AspectJ 语法(Spring AOP 切点的匹配方法)

切点表达式由切点函数组成,其中 execution() 是最常⽤的切点函数,⽤来匹配⽅法,语法为:

execution(<修饰符><返回类型><包.类.⽅法(参数)><异常>)

Spring AOP_第4张图片
表达式示例:

  • execution(* com.cad.demo.User.*(..)) :匹配 User 类⾥的所有⽅法。
  • execution(* com.cad.demo.User+.*(..)) :匹配该类的⼦类包括该类的所有⽅法。
  • execution(* com.cad.*.*(..)) :匹配 com.cad 包下的所有类的所有⽅法。
  • execution(* com.cad..*.*(..)) :匹配 com.cad 包下、⼦孙包下所有类的所有⽅法。
  • execution(* addUser(String, int)) :匹配 addUser ⽅法,且第⼀个参数类型是 String,第⼆个参数类型是 int。

3.2.4 通知

3.2.4.1 前置通知(@Before)

前置通知:在执行目标方法(拦截方法)之前的通知

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Spring AOP_第6张图片
程序启动之后的结果如下:
Spring AOP_第7张图片

3.2.4.2 后置通知(@After)

后置通知:执行了目标方法之后执行的方法
Spring AOP_第8张图片
结果图如下:
Spring AOP_第9张图片

3.2.4.3 返回之后的通知(@AfterReturning)

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结果图如下:
Spring AOP_第11张图片

3.2.4.4 抛出异常之后的通知(@AfterThrowing)

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结果图如下:(因为有异常报错了,没有返回值,所以返回之后的通知就没有执行)
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3.2.4.5 环绕通知(@Around)

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结果图如下:
Spring AOP_第16张图片
使用环绕通知实现统计每个方法的执行时间:

@Around("pointcut()")
    public Object doAround(ProceedingJoinPoint joinPoint){
        // spring 中的时间统计对象
        StopWatch stopWatch=new StopWatch();
        Object result=null;
        //System.out.println("环绕通知:前置方法");
        try {
            stopWatch.start(); // 统计方法的执行时间,开始计时了
            // 执行目标方法,以及目标方法所对应的相应的通知
            result=joinPoint.proceed();
            stopWatch.stop();// 统计方法的执行时间,停止计时
        } catch (Throwable throwable) {
            throwable.printStackTrace();
        }
        //System.out.println("环绕通知:后置方法");
        System.out.println(joinPoint.getSignature().getDeclaringTypeName()+"."+
                joinPoint.getSignature().getName()+"方法执行花费的时间为:"+
                stopWatch.getTotalTimeMillis()+"ms");
        return result;
    }

Spring AOP_第17张图片
结果图如下:
Spring AOP_第18张图片

3.3 Spring AOP 实现原理

Spring AOP 是构建在动态代理基础上,因此 Spring 对 AOP 的⽀持局限于⽅法级别的拦截。

学AOP之前:
Spring AOP_第19张图片
学AOP之后:
Spring AOP_第20张图片
Spring AOP ⽀持 JDK ProxyCGLIB ⽅式实现动态代理。默认情况下,实现了接⼝的类,使⽤AOP 会基于 JDK ⽣成代理类,没有实现接⼝的类,会基于 CGLIB ⽣成代理类

织⼊(Weaving)代理的生成时机

织⼊是把切⾯应⽤到⽬标对象并创建新的代理对象的过程切⾯在指定的连接点被织⼊到⽬标对象中

在⽬标对象的⽣命周期⾥有多个点可以进⾏织⼊:

  1. 编译期:切⾯在⽬标类编译时被织⼊。这种⽅式需要特殊的编译器,AspectJ的织⼊编译器就是以这种⽅式织⼊切⾯的。
  2. 类加载器:切⾯在⽬标类加载到JVM时被织⼊。这种⽅式需要特殊的类加载器(ClassLoader),它可以在⽬标类被引⼊应⽤之前增强该⽬标类的字节码。AspectJ5的加载时织⼊(load-time weaving. LTW)就⽀持以这种⽅式织⼊切⾯。
  3. 运⾏期:切⾯在应⽤运⾏的某⼀时刻被织⼊。⼀般情况下,在织⼊切⾯时,AOP容器会为⽬标对象动态创建⼀个代理对象。SpringAOP就是以这种⽅式织⼊切⾯的。

动态代理:此种实现在设计模式上称为动态代理模式,在实现的技术⼿段上,都是在 class 代码运⾏期,动态的织⼊字节码。

Spring AOP 动态代理实现:

  1. JDK Proxy(JDK 动态代理): JDK 实现,要求被代理类必须实现接⼝,之后是通过 InvocationHandlerProxy在运⾏时动态的在内存中⽣成了代理类对象,该代理对象是通过实现同样的接口实现(类似静态代理接⼝实现的⽅式),只是该代理类是在运⾏期时,动态的织⼊统⼀的业务逻辑字节码来完成

  2. CGLIB Proxy :默认情况下 Spring AOP 都会采用 CGLIB 来实现动态代理。它的实现原理是通过继承代理对象来实现动态代理的(子类拥有父类的所有功能),但是缺点是不能代理最终类(也就是被 final 修饰的类)
    Spring AOP_第21张图片

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