Spring框架（JavaEE开发进阶Ⅲ）—AOP

一、什么是面向切面编程

0、AOP导言

业务功能需求，需要正交的横切

0.1、横切关注点被描述为多处影响应用的功能，可被模块化为特殊的类，称为切面（aspect）

0.2、OO中继承和委托（引用）是重用通用功能的手段，但继承会导致一个脆弱的对象体系，使用委托需要对委托对象进行复杂的调用（继承：父类和子类之间是一个紧密的耦合关系，委托：需要对委托的对象去主动的调用）

0.3、切面提供了取代继承和委托的另一种选择：在一处定义通用功能，可通过声明的方式定义这个功能以何种方式在何处应用，而无需修改受影响的类

0.4、OOP（面向对象编程）针对业务处理过程的实体及其属性和行为进行抽象封装，以获得更加清晰高效的逻辑单元划分

0.5、AOP针对业务处理过程中的切面进行提取，它所面对的是处理过程中的某个步骤或阶段，以获得逻辑过程中各部分之间低耦合性的隔离效果

0.6、一些OO设计模式解决了AOP希望解决的部分问题：
1）Decorator（装饰者）模式
2）Observer（观察者）模式
无法实现环绕通知
3）Chain of Responsibility（责任链）模式

以上模式不是解决横切性通用的一个办法

0.7、Spring AOP构建于IoC之上，和IoC浑然天成统一于Spring容器中

0.8、AOP代理是AOP框架创建的对象，AOP在JavaEE应用开发中的价值在于为业务对象提供代理

0.9、Spring有两种代理方式
1）默认使用J2SE动态代理实现AOP代理，主要用于代理接口
2）CGLIB代理（代码生成工具），实现类的代理，而不是接口

0.10、Spring重点关注AOP的一个子集：方法拦截（method interception）

0.11、AOP实现策略：
1）J2SE动态代理（JDK1.3引入动态代理dynamic proxies），局限：只能针对接口，不能针对类）
2）动态字节码生成（CGLIB：Code Generation Library工具，可针对类提供代理）
3）Java代码生成（不再流行）
4）使用定制的类加载器（改变new操作行为，偏离Java标准）
5）语言扩展（AspectJ）

1、定义AOP术语

1.1、Aspect（切面）：横切关注点的抽象即切面，与类相似，只是两者的关注点不一样——类是对物体特征的抽象，而切面是横切关注点的抽象（横切业务功能实现）

1.2、joinpoint（连接点）：所谓连接点是指那些被拦截到的点。在Spring中，这些点指的是方法，因为Spring只支持方法类型的连接点。实际上joinpoint还可以是field或类构造器

1.3、Pointcut（切入点）：所谓切入点是指我们要对那些joinpoint进行拦截的定义
切入点是连接点当中的一个子集，Spirng可以对所有方法调用拦截

1.4、Advice（通知、增强）：所谓通知是指拦截到joinpoint之后要做的事情。通知分为前置通知Before，后置通知After，异常通知Afer-throwing，最终通知After-returning，环绕通知Around

1.5、Advisor（通知器）：Spring引入的更抽象的概念，由两部分组成：一个通知和一个用于说明“在何处进行通知”的切入点，通知器完整模块化了一个切面。这样，切入点和通知也可以各自独立的复用
通知 + 切入点就组成了通知器

1.6、Target（目标对象）：代理的目标对象

1.7、Weave（织入）：指将aspects应用到target对象并导致proxy对象创建的过程
把切面应用到目标对象，就产生了代理对象

在目标对象的生命周期中有多个点可以进行织入：编译期；类加载期；运行期

1.8、Introduction（引入）：在不修改类代码的前提下，Introduction可以在运行期为类动态的添加一些方法或field字段

1.9、Interceptor（拦截器）：很多AOP框架用它来实现字段和方法的拦截，随之而来的就是在连接点处挂接一条拦截器链，链条上的每个拦截器通常会调用下一个拦截器。实际上，拦截器是一种AOP的实现策略

1.10、AOP代理（AOP proxy）：既被通知的对象的引用——也就是说，AOP通知将在其上执行的这样一个对象引用，对于基于拦截的AOP框架来说，AOP代理概念极为关键。AOP代理可能是J2SE的动态代理，也可能是借住字节码操作工具生成的
AOP代理是和目标对象相关联的，对目标对象进行切面的应用，就导致了AOP代理对象的创建

2、Spring对AOP的支持

2.1、AOP框架的基本功能：创建切入点来定义切面织入的连接点

2.2、AOP框架领域三足鼎立：
1）AspectJ
2）JBoss AOP
3）Spring AOP

2.3、Spring提供4种各具特色的AOP支持：
1）经典的Spring基于代理AOP
2）@AspectJ注解驱动的切面
3）纯POJO切面
4）注入式AspectJ切面

前三种都是Spring基于代理的AOP变体，第四种是AspectJ的功能

2.4、当引入了简单的声明式AOP和基于注解的AOP之后，直接使用ProxyFactoryBean的经典Spring AOP就过时了

2.5、Spring AOP框架的关键点
1）Spring通知（advice）是用Java编写的，定义通知所应用的切面通常在Spring配置文件中用XML编写，或用注解
2）Spring在运行期通知对象
通过使用代理类，Spring在运行期将切面织入Spring管理的Bean中
在调用者调用目标方法的时候，自动生成代理，代理会帮你实现比如：日志、权限、安全、事务

3）Spring只支持方法连接点

3、Spring对AOP的支持（2）

3.1、切入点、通知、横切关注点等在权限系统中的技术实现

join point：OrderManager、ProductManager（一系列方法，符合条件的连接点作为切入点）
advice：权限验证

通知加切入点组成了通知器，通知器是对切面的模块化
 
3.2、Spring AOP的优点
1）AOP框架与IoC容器整合。通知、通知器、切入点都是Bean，可以在同一个轻量级容器中配置
2）Spring不仅提供了AOP，还对常用的重要企业级服务进行了模块化，比如Spring提供了现成的事务管理拦截器，可以开箱即用
3）和Spring的其他部分一样，Spring AOP可以在不同应用服务器之间任意移植，因为不涉及自定义的类装载机制

3.3、Spring AOP的缺点
1）不支持字段拦截，只对方法拦截
2）只用通过Spring IoC容器获取的对象才能进行通知，不能在类装载器层面进行通知（不能让new操作符返回已经通知过的对象）

二、使用切入点选择连接点

0、导言

0.1、切入点和通知是切面的最基本元素

0.2、Spring AOP使用AspectJ的切入点表达式语言来定义切入点
告诉Spring容器，在哪些目标的哪些连接点方法被调用的时候，需要去织入一些切面，应用一些横切关注点的功能

0.3、Spring仅支持AspectJ切入点指示器（pointcut designator）的一个子集

args() 限制连结点匹配参数为指定类型的执行方法
@args() 限制连结点匹配参数由指定注解标注的执行方法

target() 限制连结点匹配目标对象为指定类型的类
@target() 限制连结点匹配特定对象的类要有指定的注解
 
execution指示器是我们在编写切入点定义时使用的最主要指示器，在此基础上，使用其他指示器来限制匹配的切入点

1、编写切入点

代码说明：

execution(* com.javaee.spring.chineseIdol.Instrument.play(..))

使用 execution()指示器选择Instrument的play()方法，方法表达式以*开始，标识不关心方法返回值类型。接着指定全限定类名和方法名。对于方法参数列表，使用(..)标识切入点选择所有的play()方法，入参随意

代码说明：

execution(* com.javaee.spring.chineseIdol.Instrument.play(..)) && within(com.javaee.spring.chineseIdol.*)

假定我们需要配置切入点仅匹配com.javaee.spring.chineseIdol包，可以使用 within()指示器来限制匹配

2、使用Spring的bean()指示器

Spring2.5还引入一个新的 bean()，允许在切入点表达式中使用Bean的ID来标识Bean
bean()使用Bean ID或Bean名称作为参数来限制切入点只匹配特定的Bean

execution(* com.javaee.spring.chineseIdol.Instrument.play()) and bean(piano)

还可以使用 非操作符作为，为除了指定ID的Bean之外的其他Bean应用通知

execution(* com.javaee.spring.chineseIdol.Instrument.play()) and ! bean(piano)

三、在XML中声明切面

0、引言

0.1、Spring在AOP配置命名空间中提供了声明式切面的选择
使用ProxyFactoryBean声明切面非常复杂

0.2、示例：选秀节目的观众类

我们把选秀节目表演作为核心业务逻辑，设置切面
前置通知：观众入座，关闭手机
返回通知：观众鼓掌
异常通知：观众要求退票

1、声明前置和后置通知

简化上面的配置，单独定义切入点：

业务逻辑和通知逻辑：
业务逻辑是OOP的，通知逻辑是AOP的
          业务逻辑                                     切面                                                       通知逻辑

2、声明环绕通知

使用环绕通知可以完成前置和后置通知所实现的相同功能，只需在一个方法中实现

配置文件：

3、为通知传递参数

3.1、有时通知不仅对方法进行简单包装（拦截），还需要校验传递给方法的参数值，此时需要为通知传递参数

示例中切入点定义和的arg-names属性为关键

3.2、切入点表示了TargetName的methodName方法，指定String参数，然后在args参数中标识将something作为参数

3.3、元素引用了something参数，标识该参数必须传递给beanName所属类型的interceptMethod方法

4、通过切面引入新功能

4.1、利用“引入introduction”这个AOP概念，切面可以为Spring Bean添加新方法

4.2、利用Spring AOP，可以为Bean引入新的方法。代理拦截调用并委托给实现该方法的其他对象

4.3、示例演示让表演者Performer增加一个接受表彰的功能receiveAward()

4.4、通过接口声明该功能方法

public interface Contestant {
    void receiveAward();
}

4.5、借助AOP引入，可以不需要为设计妥协或侵入性地改变现有的实现，只需使用元素

types-matching：匹配现有的接口，匹配到接口的所有实现者
implement-interface：引入一个新的接口
default-impl：新接口的实现类

4.6、声明了此切面所通知的Bean在它的对象层次结构中拥有的父类型

4.7、示例中类型匹配Performer接口（由types-matching属性指定）的那些Bean会实现Contestant接口（由implement-interface属性指定）

4.8、有两种方式标识所引入接口的实现
1）使用default-impl属性通过完全限定类名显式指定Contestant的实现
2）使用delegate-ref属性，引用一个Spring Bean作为引入的委托

注册这个类：

四、例子程序

下载地址：https://pan.baidu.com/s/1c3STMW4
部分代码
chinese-Idol.xml

Audience.java

package com.javaee.spring.chineseIdol.aop;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;

public class Audience {
	public void takeSeats() {
		System.out.println("观众入座.");
	}
	
	public void turnOffCellPhones() {
		System.out.println("观众关闭手机.");
	}
	
	public void applaud() {
		System.out.println("观众鼓掌.啪啪啪");
	}
	
	public void demandRefund() {
		System.out.println("表演太糟糕了.要求退票");
	}
	
	public void watchPerformance(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
		try {
			System.out.println("观众入座2。");
			System.out.println("观众关闭手机2。");
			long start = System.currentTimeMillis();
			joinPoint.proceed();
			long end = System.currentTimeMillis();
			System.out.println("观众鼓掌2：啪 啪 啪 。");
			System.out.println("表演持续的时间：" + (end-start) + " 毫秒");
		} catch (Throwable e) {
			System.out.println("表演太糟糕了.要求退票2。");
		}
	}
}

test.java

package com.javaee.spring.chineseIdol.aop;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class test {
	public static void main(String[] args) {
		ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("/com/javaee/spring/chineseIdol/aop/chinese-Idol.xml");
		Performer performer = ctx.getBean("performer", Performer.class);
		try {
			performer.perform();
			
			//aop引入新功能
			Contestant con = (Contestant)performer;
			con.receiveAward(); //强制转换，接受表彰
			
			//原来的类没有这个功能
			//在spring容器里通过aop引入了功能
			//这个功能通过Contestant接口申明
			//委托给另外一个Bean来实现
			//然后就给表演者引入了接受表彰的功能！！！
			
		} catch (PerformanceException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

执行结果：

观众入座2。
观众关闭手机2。
观众入座.
观众关闭手机.
JUGGLING 3 BALLS
观众鼓掌2：啪 啪 啪 。
表演持续的时间：0 毫秒
观众鼓掌.啪啪啪
接收观众表彰！