Spring的面向切面编程（AOP）

星座三太子

本文参考了《Spring实战第四版》
一、Spring AOP概述

1.1、什么是面向切面编程（AOP）
    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（比如日志、安全和事务管理）。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。
    简而言之，横切关注点可以被描述为影响应用多处的功能，AOP能帮助我们模块化横切关注点（切面）。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业务逻辑类。
    面向切面编程的好处：

• 每个横切关注点都集中于一个地方，而不是分散到多处代码中。
  
• 服务模块更简洁，因为它们只包含业务逻辑的代码，而横切关注点的代码被转移到一个统一的地方了。
  

1.2、AOP的几个术语


1）横切关注点
    跨越应用程序多个模块的方法或功能。即是，与我们业务逻辑无关的，但是我们需要关注的部分，就是横切关注点。如日志、安全、缓存、事务等等。
2）连接点
    连接点是在应用执行中能够插入切面的一个点。即程序执行过程中能够应用通知的所有点。
3）切点
    切点是真正需要插入切面的一个或多个连接点。即通知被应用的具体位置（在哪些连接点）。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（比如Aspect切点表达式）。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。
4）通知
    切面的工作被称为通知。即包含了需要用于多个应用对象的横切行为。
    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。
  

5）切面
    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。
6）织入
    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。Aspect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。AspectJ5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（动态代理）。Spring AOP就是以这种方式织入切面的。
  

7）引入
    引入指的是向现有的类添加新方法或属性。
1.3、Spring对AOP的支持
通常来说Spring对AOP有两种支持方式：

• Spring AOP    ——    这种方式通过动态代理构建，因此只支持方法级别的连接点（或者说切点）。这种方式借鉴了AspectJ的切面，以提供注解驱动的AOP（也提供XML方式）。编程模型几乎与编写成熟的AspectJ注解切面完全一致。
  
• 注入式AspectJ切面    ——    提供构造器、字段级别的连接点。（更加细粒度）
  

二、Spring AOP

2.1、Spring AOP的原理机制（动态代理）
    通过在代理类中包裹切面，Spring在运行期把切面织入到Spring管理的bean中。如下图所示，代理类封装了目标类，并拦截被通知方法的调用，再把调用转发给真正的目标bean（目标对象）。当代理拦截到方法调用时，在调用目标bean方法之前，会执行切面逻辑。


2.2、定义切点
    在Spring AOP中，要使用AspectJ的切点表达式语言来定义切点。


    比如将以下Performance.perform()方法定义为切点：
package concert;

public interface Performance {
    public void perform(int num);
}     Performance接口的一个实现类Singer：
package concert;

public class Singer implements Performance{

    public void perform() {
        System.out.println("歌手唱了一首歌~~");
    }
}    通过AspectJ的切点表达式语言定义该切点：


  指示器之间还可以使用逻辑操作符"&&"、"||"、“~"进行逻辑操作：


2.3、使用注解创建切面
    使用Spring AOP需要导入以下Maven依赖：
<dependency>
    <groupId>org.aspectj</groupId>
    <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
    <version>1.9.5</version>
</dependency>    使用注解@Aspect创建切面：
package concert;

import org.aspectj.lang.annotation.AfterReturning;
import org.aspectj.lang.annotation.AfterThrowing;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;

@Aspect
public class Audience {

    @Before("execution(* concert.Performance.perform(..))")     // 前置通知
    public void silenceCellPhones() {
        System.out.println("Silencing cell phones");
    }

    @Before("execution(* concert.Performance.perform(..))")     // 前置通知
    public void takeSeats() {
        System.out.println("Taking seats");
    }

    @AfterReturning("execution(* concert.Performance.perform(..))")     // 返回通知
    public void applause() {
        System.out.println("CLAP CLAP CLAP!!!");
    }

    @AfterThrowing("execution(* concert.Performance.perform(..))")      // 异常通知
    public void demandRefund() {
        System.out.println("Demanding a refund");
    }
}

    另外@Pointcut注解能够在一个@AspectJ切面内定义可重用的切点：
@Aspect
public class Audience {
    @Pointcut("execution(* concert.Performance.perform(..))")  // 定义命名的切点
    public void performance() {

    }

    @Before("performance()")     // 前置通知
    public void silenceCellPhones() {
        System.out.println("Silencing cell phones");
    }

    @Before("performance()")     // 前置通知
    public void takeSeats() {
        System.out.println("Taking seats");
    }

    @AfterReturning("performance()")     // 返回通知
    public void applause() {
        System.out.println("CLAP CLAP CLAP!!!");
    }

    @AfterThrowing("performance()")      // 异常通知
    public void demandRefund() {
        System.out.println("Demanding a refund");
    }
}    performance()方法的实际内容并不重要，它只是一个标识，供@Pointcut注解依附。
2.4、启用自动代理
    需要通过@EnableAspectJAutoProxy注解启动自动代理功能，这样切面就会被织入到Spring管理的bean中。
package concert;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;

@Configuration
@ComponentScan
@EnableAspectJAutoProxy  // 启用自动代理
public class ConcertConfig {
    @Bean
    public Audience audience() {
        return new Audience();
    }

    @Bean
    public Performance singer() {
        return new Singer();
    }
}    现在可以进行简单的测试：
public class AOPTest {
    @Test
    public void test() {
        ApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(ConcertConfig.class);
        Performance performance = applicationContext.getBean("singer", Performance.class);
        performance.perform();
    }
}    控制台输出：


2.5、创建环绕通知
    通过@Around注解创建环绕通知：
@Aspect
public class Audience {
    @Pointcut("execution(* concert.Performance.perform(..))")  // 定义命名的切点
    public void performance() {

    }

    @Around("performance()")                // 环绕通知
    public void watchPerformance(ProceedingJoinPoint jp) {
        try {
            System.out.println("Silencing cell phones");
            System.out.println("Taking seats");
            jp.proceed();    // 通知目标对象的被通知方法
            System.out.println("CLAP CLAP CLAP!!!");
        } catch (Throwable throwable) {
            System.out.println("Demanding a refund");
            throwable.printStackTrace();
        }
    }
}    需要通过调用ProceedingJoinPoint参数的proceed()方法来调用被通知的方法。否则实际上会阻塞对被通知方法的调用。
2.6、处理通知中的参数
    切面可以获取传递给被通知方法的参数并做相应操作。
    比如在上面的示例中，Audience切面类可以记录歌手唱了多少首歌：
    Performance.java:
public interface Performance {
    public void perform(int num);
}    Singer.java:
public class Singer implements Performance{

    public void perform(int num) {
        System.out.println("歌手唱了"+num+"首歌~~");
    }
}    Aspect.java：
@Aspect
public class Audience {
    private int num;            // 记录歌手唱了多少首歌

    @Pointcut("execution(* concert.Performance.perform(int)) && args(num)")  // 定义命名的切点
    public void performance(int num) {

    }

    @Around("performance(num)")                // 环绕通知
    public void watchPerformance(ProceedingJoinPoint jp, int num) {
        try {
            System.out.println("Silencing cell phones");
            System.out.println("Taking seats");
            jp.proceed(new Object[]{num});           // 通知目标对象的被调用方法
            this.num = num;                          // 将歌手唱了多少首歌记录下来
            System.out.println("CLAP CLAP CLAP!!!");
        } catch (Throwable throwable) {
            System.out.println("Demanding a refund");
            throwable.printStackTrace();
        }
    }

    public int getNum() {
        return this.num;
    }
}    AOPTest.java:
public class AOPTest {
    @Test
    public void test() {
        ApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(ConcertConfig.class);
        Performance performance = applicationContext.getBean("singer", Performance.class);
        Audience audience = applicationContext.getBean("audience", Audience.class);
        performance.perform(2);
        System.out.println("从切面中读取出歌手唱了" + audience.getNum() + "首歌");
    }
}    控制台输出：

齐鲁仁

环绕通知前的段落。有两个问题想请教下。①只留一个Performance接口不提供实现类是否可行？②测试类中按照书中经常使用的@Autowired进行自动装配也是可以的吗？