Spring实战（第4版）第4章 面向切面的Spring

第4章　面向切面的Spring

本章内容：

• 面向切面编程的基本原理
• 通过POJO创建切面
• 使用@AspectJ注解
• 为AspectJ切面注入依赖

在编写本章时，得克萨斯州（我所居住的地方）正值盛夏，这几天正在经历创历史记录的高温天气。这里真的非常热，在这种天气下，空调当然是必不可少的。但是空调的缺点是它会耗电，而电需要钱。为了享受凉爽和舒适，我们没有什么办法可以避免这种开销。这是因为每家每户都有一个电表来记录用电量，每个月都会有人来查电表，这样电力公司就知道应该收取多少费用了。

现在想象一下，如果没有电表，也没有人来查看用电量，假设现在由户主来联系电力公司并报告自己的用电量。虽然可能会有一些特别执着的户主会详细记录使用电灯、电视和空调的情况，但大多数人肯定不会这么做。基于信用的电力收费对于消费者可能非常不错，但对于电力公司来说结果可能就不那么美妙了。

监控用电量是一个很重要的功能，但并不是大多数家庭重点关注的问题。所有家庭实际上所关注的可能是修剪草坪、用吸尘器清理地毯、打扫浴室等事项。从家庭的角度来看，监控房屋的用电量是一个被动事件（其实修剪草坪也是一个被动事件——特别是在炎热的天气下）。

软件系统中的一些功能就像我们家里的电表一样。这些功能需要用到应用程序的多个地方，但是我们又不想在每个点都明确调用它们。日志、安全和事务管理的确都很重要，但它们是否为应用对象主动参与的行为呢？如果让应用对象只关注于自己所针对的业务领域问题，而其他方面的问题由其他应用对象来处理，这会不会更好呢？

在软件开发中，散布于应用中多处的功能被称为横切关注点（cross-cutting concern）。通常来讲，这些横切关注点从概念上是与应用的业务逻辑相分离的（但是往往会直接嵌入到应用的业务逻辑之中）。把这些横切关注点与业务逻辑相分离正是面向切面编程（AOP）所要解决的问题。

在第2章，我们介绍了如何使用依赖注入（DI）管理和配置我们的应用对象。DI有助于应用对象之间的解耦，而AOP可以实现横切关注点与它们所影响的对象之间的解耦。

日志是应用切面的常见范例，但它并不是切面适用的唯一场景。通览本书，我们还会看到切面所适用的多个场景，包括声明式事务、安全和缓存。

本章展示了Spring对切面的支持，包括如何把普通类声明为一个切面和如何使用注解创建切面。除此之外，我们还会看到AspectJ——另一种流行的AOP实现——如何补充Spring AOP框架的功能。但是，我们先不管事务、安全和缓存，先看一下Spring是如何实现切面的，就从AOP的基础知识开始吧。

4.1　什么是面向切面编程

如前所述，切面能帮助我们模块化横切关注点。简而言之，横切关注点可以被描述为影响应用多处的功能。例如，安全就是一个横切关注点，应用中的许多方法都会涉及到安全规则。图4.1直观呈现了横切关注点的概念。

图4.1　切面实现了横切关注点（跨多个应用对象的逻辑）的模块化

图4.1展现了一个被划分为模块的典型应用。每个模块的核心功能都是为特定业务领域提供服务，但是这些模块都需要类似的辅助功能，例如安全和事务管理。

如果要重用通用功能的话，最常见的面向对象技术是继承（inheritance）或委托（delegation）。但是，如果在整个应用中都使用相同的基类，继承往往会导致一个脆弱的对象体系；而使用委托可能需要对委托对象进行复杂的调用。

切面提供了取代继承和委托的另一种可选方案，而且在很多场景下更清晰简洁。在使用面向切面编程时，我们仍然在一个地方定义通用功能，但是可以通过声明的方式定义这个功能要以何种方式在何处应用，而无需修改受影响的类。横切关注点可以被模块化为特殊的类，这些类被称为切面（aspect）。这样做有两个好处：首先，现在每个关注点都集中于一个地方，而不是分散到多处代码中；其次，服务模块更简洁，因为它们只包含主要关注点（或核心功能）的代码，而次要关注点的代码被转移到切面中了。

4.1.1　定义AOP术语

与大多数技术一样，AOP已经形成了自己的术语。描述切面的常用术语有通知（advice）、切点（pointcut）和连接点（join point）。图4.2展示了这些概念是如何关联在一起的。

可以把切面的功能（通知）织入到程序的执行过程中

遗憾的是，大多数用于描述AOP功能的术语并不直观，尽管如此，它们现在已经是AOP行话的组成部分了，为了理解AOP，我们必须了解这些术语。在我们进入某个领域之前，必须学会在这个领域该如何说话。

通知（Advice）

当抄表员出现在我们家门口时，他们要登记用电量并回去向电力公司报告。显然，他们必须有一份需要抄表的住户清单，他们所汇报的信息也很重要，但记录用电量才是抄表员的主要工作。

类似地，切面也有目标——它必须要完成的工作。在AOP术语中，切面的工作被称为通知。

通知定义了切面是什么以及何时使用。除了描述切面要完成的工作，通知还解决了何时执行这个工作的问题。它应该应用在某个方法被调用之前？之后？之前和之后都调用？还是只在方法抛出异常时调用？

Spring切面可以应用5种类型的通知：

• 前置通知（Before）：在目标方法被调用之前调用通知功能；
• 后置通知（After）：在目标方法完成之后调用通知，此时不会关心方法的输出是什么；
• 返回通知（After-returning）：在目标方法成功执行之后调用通知；
• 异常通知（After-throwing）：在目标方法抛出异常后调用通知；
• 环绕通知（Around）：通知包裹了被通知的方法，在被通知的方法调用之前和调用之后执行自定义的行为。

连接点（Join point）

电力公司为多个住户提供服务，甚至可能是整个城市。每家都有一个电表，这些电表上的数字都需要读取，因此每家都是抄表员的潜在目标。抄表员也许能够读取各种类型的设备，但是为了完成他的工作，他的目标应该房屋内所安装的电表。

同样，我们的应用可能也有数以千计的时机应用通知。这些时机被称为连接点。连接点是在应用执行过程中能够插入切面的一个点。这个点可以是调用方法时、抛出异常时、甚至修改一个字段时。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。

切点（Poincut）

如果让一位抄表员访问电力公司所服务的所有住户，那肯定是不现实的。实际上，电力公司为每一个抄表员都分别指定某一块区域的住户。类似地，一个切面并不需要通知应用的所有连接点。切点有助于缩小切面所通知的连接点的范围。

如果说通知定义了切面的“什么”和“何时”的话，那么切点就定义了“何处”。切点的定义会匹配通知所要织入的一个或多个连接点。我们通常使用明确的类和方法名称，或是利用正则表达式定义所匹配的类和方法名称来指定这些切点。有些AOP框架允许我们创建动态的切点，可以根据运行时的决策（比如方法的参数值）来决定是否应用通知。

切面（Aspect）

当抄表员开始一天的工作时，他知道自己要做的事情（报告用电量）和从哪些房屋收集信息。因此，他知道要完成工作所需要的一切东西。

切面是通知和切点的结合。通知和切点共同定义了切面的全部内容——它是什么，在何时和何处完成其功能。

引入（Introduction）

引入允许我们向现有的类添加新方法或属性。例如，我们可以创建一个Auditable通知类，该类记录了对象最后一次修改时的状态。这很简单，只需一个方法，setLastModified(Date)，和一个实例变量来保存这个状态。然后，这个新方法和实例变量就可以被引入到现有的类中，从而可以在无需修改这些现有的类的情况下，让它们具有新的行为和状态。

织入（Weaving）

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：

• 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。
• 类加载期：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。AspectJ 5的加载时织入（load-time weaving，LTW）就支持以这种方式织入切面。
• 运行期：切面在应用运行的某个时刻被织入。一般情况下，在织入切面时，AOP容器会为目标对象动态地创建一个代理对象。Spring AOP就是以这种方式织入切面的。

要掌握的新术语可真不少啊。再看一下图4.1，现在我们已经了解了如下的知识，通知包含了需要用于多个应用对象的横切行为；连接点是程序执行过程中能够应用通知的所有点；切点

定义了通知被应用的具体位置（在哪些连接点）。其中关键的概念是切点定义了哪些连接点会得到通知。

我们已经了解了一些基础的AOP术语，现在让我们再看看这些AOP的核心概念是如何在Spring中实现的。

4.1.2　Spring对AOP的支持

并不是所有的AOP框架都是相同的，它们在连接点模型上可能有强弱之分。有些允许在字段修饰符级别应用通知，而另一些只支持与方法调用相关的连接点。它们织入切面的方式和时机也有所不同。但是无论如何，创建切点来定义切面所织入的连接点是AOP框架的基本功能。

因为这是一本介绍Spring的图书，所以我们会关注Spring AOP。虽然如此，Spring和AspectJ项目之间有大量的协作，而且Spring对AOP的支持在很多方面借鉴了AspectJ项目。

Spring提供了4种类型的AOP支持：

• 基于代理的经典Spring AOP；
• 纯POJO切面；
• @AspectJ注解驱动的切面；
• 注入式AspectJ切面（适用于Spring各版本）。

前三种都是Spring AOP实现的变体，Spring AOP构建在动态代理基础之上，因此，Spring对AOP的支持局限于方法拦截。

术语“经典”通常意味着是很好的东西。老爷车、经典高尔夫球赛、可口可乐精品都是好东西。但是Spring的经典AOP编程模型并不怎么样。当然，曾经它的确非常棒。但是现在Spring提供了更简洁和干净的面向切面编程方式。引入了简单的声明式AOP和基于注解的AOP之后，Spring经典的AOP看起来就显得非常笨重和过于复杂，直接使用 ProxyFactory Bean会让人感觉厌烦。所以在本书中我不会再介绍经典的Spring AOP。

借助Spring的aop命名空间，我们可以将纯POJO转换为切面。实际上，这些POJO只是提供了满足切点条件时所要调用的方法。遗憾的是，这种技术需要XML配置，但这的确是声明式地将对象转换为切面的简便方式。

Spring借鉴了AspectJ的切面，以提供注解驱动的AOP。本质上，它依然是Spring基于代理的