Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识

面向切面编程

    • 1,AOP简介
      • 1.1 什么是AOP?
      • 1.2 AOP作用
      • 1.3 AOP核心概念
    • 2,AOP入门案例
      • 2.1 需求分析
      • 2.2 思路分析
      • 2.3 环境准备
      • 2.4 AOP实现步骤
        • 步骤1:添加依赖
        • 步骤2:定义接口与实现类
        • 步骤3:定义通知类和通知
        • 步骤4:定义切入点
        • 步骤5:制作切面
        • 步骤6:将通知类配给容器并标识其为切面类
        • 步骤7:开启注解格式AOP功能
        • 步骤8:运行程序
      • 知识点1:@EnableAspectJAutoProxy
      • 知识点2:@Aspect
      • 知识点3:@Pointcut
      • 知识点4:@Before
    • 3,AOP工作流程
      • 3.1 AOP工作流程
        • 流程1:Spring容器启动
        • 流程2:读取所有切面配置中的切入点
        • 流程3:初始化bean,
        • 流程4:获取bean执行方法
        • 验证容器中是否为代理对象
          • 验证思路
          • 步骤1:修改App类,获取类的类型
          • 步骤2:修改MyAdvice类,不增强
          • 步骤3:运行程序
          • 步骤4:修改MyAdvice类,增强
          • 步骤5:运行程序
      • 3.2 AOP核心概念

1,AOP简介

1.1 什么是AOP?

  • AOP(Aspect Oriented Programming)面向切面编程,一种编程范式,指导开发者如何组织程序结构。
    • OOP(Object Oriented Programming)面向对象编程

我们都知道OOP是一种编程思想,那么AOP也是一种编程思想,编程思想主要的内容就是指导程序员该如何编写程序,所以它们两个是不同的编程范式

1.2 AOP作用

  • 作用:在不惊动原始设计的基础上为其进行功能增强,前面咱们有技术就可以实现这样的功能即代理模式。

前面咱们有技术就可以实现这样的功能即代理模式

1.3 AOP核心概念

为了能更好的理解AOP的相关概念,先准备了一个环境,整个环境的内容我们暂时可以不用关注,最主要的类为:BookDaoImpl

@Repository
public class BookDaoImpl implements BookDao {
    public void save() {
        //记录程序当前执行执行(开始时间)
        Long startTime = System.currentTimeMillis();
        //业务执行万次
        for (int i = 0;i<10000;i++) {
            System.out.println("book dao save ...");
        }
        //记录程序当前执行时间(结束时间)
        Long endTime = System.currentTimeMillis();
        //计算时间差
        Long totalTime = endTime-startTime;
        //输出信息
        System.out.println("执行万次消耗时间:" + totalTime + "ms");
    }
    public void update(){
        System.out.println("book dao update ...");
    }
    public void delete(){
        System.out.println("book dao delete ...");
    }
    public void select(){
        System.out.println("book dao select ...");
    }
}

代码的内容相信大家都能够读懂,对于save方法中有计算万次执行消耗的时间。

当在App类中从容器中获取bookDao对象后,分别执行其save,delete,updateselect方法后会有如下的打印结果:
Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识_第1张图片

这个时候,我们就应该有些疑问?

  • 对于计算万次执行消耗的时间只有save方法有,为什么delete和update方法也会有呢?
  • delete和update方法有,那什么select方法为什么又没有呢?

这个案例中其实就使用了Spring的AOP,在不惊动(改动)原有设计(代码)的前提下,想给谁添加功能就给谁添加。这个也就是Spring的理念:

  • 无入侵式/无侵入式

说了这么多,Spring到底是如何实现的呢?
Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识_第2张图片

(1)Spring的AOP是对一个类的方法在不进行任何修改的前提下实现增强。对于上面的案例中BookServiceImpl中有save,update,deleteselect方法,这些方法我们给起了一个名字叫连接点

(2)在BookServiceImpl的四个方法中,updatedelete只有打印没有计算万次执行消耗时间,但是在运行的时候已经有该功能,那也就是说updatedelete方法都已经被增强,所以对于需要增强的方法我们给起了一个名字叫切入点

(3)执行BookServiceImpl的update和delete方法的时候都被添加了一个计算万次执行消耗时间的功能,将这个功能抽取到一个方法中,换句话说就是存放共性功能的方法,我们给起了个名字叫通知

(4)通知是要增强的内容,会有多个,切入点是需要被增强的方法,也会有多个,那哪个切入点需要添加哪个通知,就需要提前将它们之间的关系描述清楚,那么对于通知和切入点之间的关系描述,我们给起了个名字叫切面

(5)通知是一个方法,方法不能独立存在需要被写在一个类中,这个类我们也给起了个名字叫通知类

至此AOP中的核心概念就已经介绍完了,总结下:

  • 连接点(JoinPoint):程序执行过程中的任意位置,粒度为执行方法、抛出异常、设置变量等
    • 在SpringAOP中,理解为方法的执行
  • 切入点(Pointcut):匹配连接点的式子
    • 在SpringAOP中,一个切入点可以描述一个具体方法,也可也匹配多个方法
      • 一个具体的方法:如com.itheima.dao包下的BookDao接口中的无形参无返回值的save方法
      • 匹配多个方法:所有的save方法,所有的get开头的方法,所有以Dao结尾的接口中的任意方法,所有带有一个参数的方法
    • 连接点范围要比切入点范围大,是切入点的方法也一定是连接点,但是是连接点的方法就不一定要被增强,所以可能不是切入点。
  • 通知(Advice):在切入点处执行的操作,也就是共性功能
    • 在SpringAOP中,功能最终以方法的形式呈现
  • 通知类:定义通知的类
  • 切面(Aspect):描述通知与切入点的对应关系。

2,AOP入门案例

2.1 需求分析

案例设定:测算接口执行效率,但是这个案例稍微复杂了点,我们对其进行简化。

简化设定:在方法执行前输出当前系统时间。

总结需求为:使用SpringAOP的注解方式完成在方法执行的前打印出当前系统时间。

2.2 思路分析

需求明确后,具体该如何实现,都有哪些步骤,我们先来分析下:

1.导入坐标(pom.xml)

2.制作连接点(原始操作,Dao接口与实现类)

3.制作共性功能(通知类与通知)

4.定义切入点

5.绑定切入点与通知关系(切面)

2.3 环境准备

  • 创建一个Maven项目

  • pom.xml添加Spring依赖

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframeworkgroupId>
            <artifactId>spring-contextartifactId>
            <version>5.2.10.RELEASEversion>
        dependency>
    dependencies>
    
  • 添加BookDao和BookDaoImpl类

    public interface BookDao {
        public void save();
        public void update();
    }
    
    @Repository
    public class BookDaoImpl implements BookDao {
    
        public void save() {
            System.out.println(System.currentTimeMillis());
            System.out.println("book dao save ...");
        }
    
        public void update(){
            System.out.println("book dao update ...");
        }
    }
    
  • 创建Spring的配置类

    @Configuration
    @ComponentScan("com.itheima")
    public class SpringConfig {
    }
    
  • 编写App运行类

    public class App {
        public static void main(String[] args) {
            ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(SpringConfig.class);
            BookDao bookDao = ctx.getBean(BookDao.class);
            bookDao.save();
        }
    }
    

最终创建好的项目结构如下:
Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识_第3张图片

说明:

  • 目前打印save方法的时候,因为方法中有打印系统时间,所以运行的时候是可以看到系统时间
  • 对于update方法来说,就没有该功能
  • 我们要使用SpringAOP的方式在不改变update方法的前提下让其具有打印系统时间的功能。

2.4 AOP实现步骤

步骤1:添加依赖

pom.xml

<dependency>
    <groupId>org.aspectjgroupId>
    <artifactId>aspectjweaverartifactId>
    <version>1.9.4version>
dependency>

Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识_第4张图片

  • 因为spring-context中已经导入了spring-aop,所以不需要再单独导入spring-aop
  • 导入AspectJ的jar包,AspectJ是AOP思想的一个具体实现,Spring有自己的AOP实现,但是相比于AspectJ来说比较麻烦,所以我们直接采用Spring整合ApsectJ的方式进行AOP开发。
步骤2:定义接口与实现类
环境准备的时候,BookDaoImpl已经准备好,不需要做任何修改
步骤3:定义通知类和通知

通知就是将共性功能抽取出来后形成的方法,共性功能指的就是当前系统时间的打印。

public class MyAdvice {
    public void method(){
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    }
}

类名和方法名没有要求,可以任意。

步骤4:定义切入点

BookDaoImpl中有两个方法,分别是save和update,我们要增强的是update方法,该如何定义呢?

public class MyAdvice {
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update())")
    private void pt(){}
    public void method(){
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    }
}

说明:

  • 切入点定义依托一个不具有实际意义的方法进行,即无参数、无返回值、方法体无实际逻辑。
步骤5:制作切面

切面是用来描述通知和切入点之间的关系,如何进行关系的绑定?

public class MyAdvice {
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update())")
    private void pt(){}
    
    @Before("pt()")
    public void method(){
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    }
}

绑定切入点与通知关系,并指定通知添加到原始连接点的具体执行位置

Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识_第5张图片

说明:@Before翻译过来是之前,也就是说通知会在切入点方法执行之前执行,除此之前还有其他四种类型,后面会讲。

步骤6:将通知类配给容器并标识其为切面类
@Component
@Aspect
public class MyAdvice {
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update())")
    private void pt(){}
    
    @Before("pt()")
    public void method(){
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    }
}
步骤7:开启注解格式AOP功能
@Configuration
@ComponentScan("com.itheima")
@EnableAspectJAutoProxy
public class SpringConfig {
}
步骤8:运行程序
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(SpringConfig.class);
        BookDao bookDao = ctx.getBean(BookDao.class);
        bookDao.update();
    }
}

看到在执行update方法之前打印了系统时间戳,说明对原始方法进行了增强,AOP编程成功。
Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识_第6张图片

知识点1:@EnableAspectJAutoProxy

名称 @EnableAspectJAutoProxy
类型 配置类注解
位置 配置类定义上方
作用 开启注解格式AOP功能

知识点2:@Aspect

名称 @Aspect
类型 类注解
位置 切面类定义上方
作用 设置当前类为AOP切面类

知识点3:@Pointcut

名称 @Pointcut
类型 方法注解
位置 切入点方法定义上方
作用 设置切入点方法
属性 value(默认):切入点表达式

知识点4:@Before

名称 @Before
类型 方法注解
位置 通知方法定义上方
作用 设置当前通知方法与切入点之间的绑定关系,当前通知方法在原始切入点方法前运行

3,AOP工作流程

3.1 AOP工作流程

由于AOP是基于Spring容器管理的bean做的增强,所以整个工作过程需要从Spring加载bean说起:

流程1:Spring容器启动
  • 容器启动就需要去加载bean,哪些类需要被加载呢?
  • 需要被增强的类,如:BookServiceImpl
  • 通知类,如:MyAdvice
  • 注意此时bean对象还没有创建成功
流程2:读取所有切面配置中的切入点

Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识_第7张图片

  • 上面这个例子中有两个切入点的配置,但是第一个ptx()并没有被使用,所以不会被读取。
流程3:初始化bean,

判定bean对应的类中的方法是否匹配到任意切入点

  • 注意第1步在容器启动的时候,bean对象还没有被创建成功。

  • 要被实例化bean对象的类中的方法和切入点进行匹配
    Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识_第8张图片

    • 匹配失败,创建原始对象,如UserDao
      • 匹配失败说明不需要增强,直接调用原始对象的方法即可。
    • 匹配成功,创建原始对象(目标对象)的代理对象,如:BookDao
      • 匹配成功说明需要对其进行增强
      • 对哪个类做增强,这个类对应的对象就叫做目标对象
      • 因为要对目标对象进行功能增强,而采用的技术是动态代理,所以会为其创建一个代理对象
      • 最终运行的是代理对象的方法,在该方法中会对原始方法进行功能增强
流程4:获取bean执行方法
  • 获取的bean是原始对象时,调用方法并执行,完成操作
  • 获取的bean是代理对象时,根据代理对象的运行模式运行原始方法与增强的内容,完成操作
验证容器中是否为代理对象

为了验证IOC容器中创建的对象和我们刚才所说的结论是否一致,首先先把结论理出来:

  • 如果目标对象中的方法会被增强,那么容器中将存入的是目标对象的代理对象
  • 如果目标对象中的方法不被增强,那么容器中将存入的是目标对象本身。
验证思路

1.要执行的方法,不被定义的切入点包含,即不要增强,打印当前类的getClass()方法

2.要执行的方法,被定义的切入点包含,即要增强,打印出当前类的getClass()方法

3.观察两次打印的结果

步骤1:修改App类,获取类的类型
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(SpringConfig.class);
        BookDao bookDao = ctx.getBean(BookDao.class);
        System.out.println(bookDao);
        System.out.println(bookDao.getClass());
    }
}
步骤2:修改MyAdvice类,不增强

因为定义的切入点中,被修改成update1,所以BookDao中的update方法在执行的时候,就不会被增强,

所以容器中的对象应该是目标对象本身。

@Component
@Aspect
public class MyAdvice {
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update1())")
    private void pt(){}
    
    @Before("pt()")
    public void method(){
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    }
}
步骤3:运行程序

Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识_第9张图片

步骤4:修改MyAdvice类,增强

因为定义的切入点中,被修改成update,所以BookDao中的update方法在执行的时候,就会被增强,

所以容器中的对象应该是目标对象的代理对象

@Component
@Aspect
public class MyAdvice {
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update())")
    private void pt(){}
    
    @Before("pt()")
    public void method(){
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    }
}
步骤5:运行程序

Spring AOP入门指南:轻松掌握面向切面编程的基础知识_第10张图片

至此对于刚才的结论,我们就得到了验证,这块大家需要注意的是:

不能直接打印对象,从上面两次结果中可以看出,直接打印对象走的是对象的toString方法,不管是不是代理对象打印的结果都是一样的,原因是内部对toString方法进行了重写。

3.2 AOP核心概念

在上面介绍AOP的工作流程中,我们提到了两个核心概念,分别是:

  • 目标对象(Target):原始功能去掉共性功能对应的类产生的对象,这种对象是无法直接完成最终工作的
  • 代理(Proxy):目标对象无法直接完成工作,需要对其进行功能回填,通过原始对象的代理对象实现

上面这两个概念比较抽象,简单来说,

目标对象就是要增强的类[如:BookServiceImpl类]对应的对象,也叫原始对象,不能说它不能运行,只能说它在运行的过程中对于要增强的内容是缺失的。

SpringAOP是在不改变原有设计(代码)的前提下对其进行增强的,它的底层采用的是代理模式实现的,所以要对原始对象进行增强,就需要对原始对象创建代理对象,在代理对象中的方法把通知[如:MyAdvice中的method方法]内容加进去,就实现了增强,这就是我们所说的代理(Proxy)。

后记
美好的一天,到此结束,下次继续努力!欲知后续,请看下回分解,写作不易,感谢大家的支持!!

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