Spring AOP

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。切面是由切点加通知组成的。

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：

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 {

}

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）。

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>)

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

程序启动之后的结果如下：

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

结果图如下：

3.2.4.3 返回之后的通知(@AfterReturning)

结果图如下：

3.2.4.4 抛出异常之后的通知(@AfterThrowing)

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)

3.2.4.5 环绕通知(@Around)

结果图如下：

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;
    }

结果图如下：

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：

学AOP之后：

Spring AOP ⽀持 JDK Proxy 和 CGLIB 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 InvocationHandler 及 Proxy，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)