Spring 实践:AOP

AOP引介

AOP(Aspect Oriented Programing)面向切面编程采用横向抽取机制,以取代传统的纵向继承体系的重复性代码(如性能监控/事务管理/安全检查/缓存实现等).

横向抽取代码复用: 基于代理技术,在不修改原来代码的前提下,对原有方法进行增强.


Spring AOP 历史

  • 1.2开始, Spring开始支持AOP技术(Spring AOP)
    Spring AOP使用纯Java实现,不需要专门的编译过程和类加载器,在运行期通过代理方式向目标类织入增强代码.
  • 2.0之后, 为了简化AOP开发, Spring开始支持AspectJ(一个基于Java的AOP框架)框架.

AOP相关术语

术语 中文 描述
Joinpoint 连接点 指那些被拦截到的点.在Spring中,这些点指方法(因为Spring只支持方法类型的连接点).
Pointcut 切入点 指需要(配置)被增强的Joinpoint.
Advice 通知/增强 指拦截到Joinpoint后要做的操作.通知分为前置通知/后置通知/异常通知/最终通知/环绕通知等.
Aspect 切面 切入点和通知的结合.
Target 目标对象 需要被代理(增强)的对象.
Proxy 代理对象 目标对象被AOP 织入 增强/通知后,产生的对象.
Weaving 织入 指把增强/通知应用到目标对象来创建代理对象过程(Spring采用动态代理织入,AspectJ采用编译期织入和类装载期织入).
Introduction 引介 一种特殊通知,在不修改类代码的前提下,可以在运行期为类动态地添加一些Method/Field(不常用).

其他关于AOP理论知识可参考AOP技术研究.


AOP实现

Spring AOP代理实现有两种:JDK动态代理Cglib框架动态代理, JDK动态代理可以参考博客代理模式的动态代理部分, 在这里仅介绍CGLib框架实现.

cglib 动态代理

cglib(Code Generation Library)是一个开源/高性能/高质量的Code生成类库,可以在运行期动态扩展Java类与实现Java接口.
cglib比java.lang.reflect.Proxy更强的在于它不仅可以接管接口类的方法,还可以接管普通类的方法(cglib项目).从3.2开始, spring-core包中内置cglib类,因此可以不用添加额外依赖.

  • UserDAO(并没有实现接口)
/**
 * @author jifang
 * @since 16/3/3 上午11:16.
 */
public class UserDAO {

    public void add(Object o) {
        System.out.println("UserDAO -> Add: " + o.toString());
    }

    public void get(Object o) {
        System.out.println("UserDAO -> Get: " + o.toString());
    }
}
  • CGLibProxyFactory
public class CGLibProxyFactory {

    private Object target;

    public CGLibProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }

    private Callback callback = new MethodInterceptor() {

        /**
         *
         * @param obj   代理对象
         * @param method    当期调用方法
         * @param args  方法参数
         * @param proxy 被调用方法的代理对象(用于执行父类的方法)
         * @return
         * @throws Throwable
         */
        @Override
        public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {

            // 前置增强
            System.out.println("+ Before Advice ...");

            // 执行目标方法
            //Object result = method.invoke(target, args);
            Object result = proxy.invoke(target, args);

            // 后置增强
            System.out.println("+ After Advice ...");

            return result;
        }
    };

    public Object createProxy() {

        // 1. 创建Enhancer对象
        Enhancer enhancer = new Enhancer();

        // 2. cglib创建代理, 对目标对象创建子对象
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());

        // 3. 传入回调接口, 对目标增强
        enhancer.setCallback(callback);

        return enhancer.create();
    }

    public static void main(String[] args) {
        UserDAO proxy = (UserDAO) new CGLibProxyFactory(new UserDAO()).createProxy();
        proxy.get("hello");
        proxy.add("world");
    }
}

AOP小结

  • Spring AOP的底层通过JDK/cglib动态代理为目标对象进行横向织入:
    1) 若目标对象实现了接口,则Spring使用JDK的java.lang.reflect.Proxy代理.
    2) 若目标对象没有实现接口,则Spring使用cglib库生成目标对象的子类.
  • Spring只支持方法连接点,不提供属性连接.
  • 标记为final的方法不能被代理,因为无法进行覆盖.
  • 程序应优先对针对接口代理,这样便于程序解耦/维护.

Spring AOP

AOP联盟为通知Advice定义了org.aopalliance.aop.Advice接口, Spring在Advice的基础上,根据通知在目标方法的连接点位置,扩充为以下五类:

通知 接口 描述
前置通知 MethodBeforeAdvice 在目标方法执行实施增强
后置通知 AfterReturningAdvice …执行实施增强
环绕通知 MethodInterceptor ..执行前后实施增强
异常抛出通知 ThrowsAdvice …抛出异常后实施增强
引介通知 IntroductionInterceptor 在目标类中添加新的方法和属性(少用)
  • 添加Spring的AOP依赖
    使用Spring的AOP和AspectJ需要在pom.xml中添加如下依赖:
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-aop</artifactId>
    <version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-aspects</artifactId>
    <version>${spring.version}</version>
</dependency>
  • 定义Target
/**
 * @author jifang
 * @since 16/3/3 下午2:50.
 */
public interface OrderService {

    void save();

    Integer delete(Integer param);
}
public class OrderServiceImpl implements OrderService {

    @Override
    public void save() {
        System.out.println("添加...");
    }

    @Override
    public Integer delete(Integer param) {
        System.out.println("删除...");
        return param;
    }
}
  • 定义Advice
/**
 * 实现MethodInterceptor接口定义环绕通知
 *
 * @author jifang
 * @since 16/3/6 下午2:54.
 */
public class ConcreteInterceptor implements MethodInterceptor {

    @Override
    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
        System.out.println("前置通知 -> ");

        Object result = invocation.proceed();

        System.out.println("<- 后置通知");

        return result;
    }
}

Spring手动代理

  • 配置代理
    Spring最原始的AOP支持, 手动指定目标对象与通知(没有使用AOP名称空间).
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans

http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <!-- target -->
    <bean id="service" class="com.fq.service.impl.OrderServiceImpl"/>
    <!-- advice -->
    <bean id="advice" class="com.fq.advice.ConcreteInterceptor"/>

    <bean id="serviceProxy" class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean">
        <property name="target" ref="service"/>
        <property name="interceptorNames" value="advice"/>
        <property name="proxyTargetClass" value="false"/>
    </bean>
</beans>
  • Client
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(locations = "classpath:spring/applicationContext.xml")
public class AOPClient {

    @Autowired
    // 必须指定使用代理对象名称, 否则不予代理
    @Qualifier("serviceProxy")
    private OrderService service;

    @Test
    public void client() {
        service.save();
        service.delete(88);
    }
}

这种方式的缺陷在于每个Target都必须手动指定ProxyFactoryBean对其代理(不能批量指定),而且这种方式会在Spring容器中存在两份Target对象(代理前/代理后),浪费资源,且容易出错(比如没有指定@Qualifier).


Spring自动代理 – 引入AspectJ

通过AspectJ引入Pointcut切点定义

  • Target/Advice同前
  • 定义切面表达式

     通过execution函数定义切点表达式(定义切点的方法切入) 
    execution(<访问修饰符> <返回类型><方法名>(<参数>)<异常>) 
    如: 
    1) execution(public * *(..)) # 匹配所有public方法. 
    2) execution(* com.fq.dao.*(..)) # 匹配指定包下所有类方法(不包含子包) 
    3) execution(* com.fq.dao..*(..)) # 匹配指定包下所有类方法(包含子包) 
    4) execution(* com.fq.service.impl.OrderServiceImple.*(..)) # 匹配指定类所有方法 
    5) execution(* com.fq.service.OrderService+.*(..)) # 匹配实现特定接口所有类方法 
    6) execution(* save*(..)) # 匹配所有save开头的方法

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans

http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd


http://www.springframework.org/schema/aop


http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">

    <!-- target -->
    <bean id="service" class="com.fq.service.impl.OrderServiceImpl"/>
    <!-- advice -->
    <bean id="advice" class="com.fq.advice.ConcreteInterceptor"/>

    <!-- 配置切面 : proxy-target-class确定是否使用CGLIB -->
    <aop:config proxy-target-class="true">
        <!--
            aop:pointcut : 切点定义
            aop:advisor: 定义Spring传统AOP的切面,只支持一个pointcut/一个advice
            aop:aspect : 定义AspectJ切面的,可以包含多个pointcut/多个advice
        -->
        <aop:pointcut id="pointcut" expression="execution(* com.fq.service.impl.OrderServiceImpl.*(..))"/>
        <aop:advisor advice-ref="advice" pointcut-ref="pointcut"/>
    </aop:config>

</beans>
  • Client同前

AspectJ AOP

AspectJ是一个基于Java的AOP框架,提供了强大的AOP功能,其他很多AOP框架都借鉴或采纳了AspectJ的一些思想,Spring2.0以后增加了对AspectJ切点表达式支持(如上),并在Spring3.0之后与AspectJ进行了很好的集成.
在Java领域,AspectJ中的很多语法结构基本上已成为AOP领域的标准, 他定义了如下几类通知类型:

通知 接口 描述
前置通知 @Before 相当于BeforeAdvice
后置通知 @AfterReturning 相当于AfterReturningAdvice
环绕通知 @Around 相当于MethodInterceptor
抛出通知 @AfterThrowing 相当于ThrowAdvice
引介通知 @DeclareParents 相当于IntroductionInterceptor
最终final通知 @After 不管是否异常,该通知都会执行

新版本Spring,建议使用AspectJ方式开发以简化AOP配置.


AspectJ-XML-AOP

使用AspectJ编写Advice无需实现任何接口,而且可以将多个通知写入一个切面类.

前置通知

  • 定义通知
/**
 * @author jifang
 * @since 16/3/3 下午5:38.
 */
public class Aspect {

    /**
     * 无返回值
     */
    public void before1() {
        System.out.println("前置增强before1");
    }

    /**
     * 还可以传入连接点参数 JoinPoint
     *
     * @param point
     */
    public void before2(JoinPoint point) {
        System.out.printf("前置增强before2 %s%n", point.getKind());
    }
}
  • 装配
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans

http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd


http://www.springframework.org/schema/aop


http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd


http://www.springframework.org/schema/context


http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

    <context:component-scan base-package="com.fq.service"/>

    <!-- 配置切面通知 -->
    <bean id="advice" class="com.fq.advice.Aspect"/>

    <!-- AOP切面配置 -->
    <aop:config>
        <aop:aspect ref="advice">
            <aop:pointcut id="pointcut" expression="execution(* com.fq.service.impl.OrderServiceImpl.*(..))"/>
            <aop:before method="before1" pointcut-ref="pointcut"/>
            <aop:before method="before2" pointcut-ref="pointcut"/>
        </aop:aspect>
    </aop:config>

</beans>
  • 前置通知小结
    • 前置通知会保证在目标方法执行前执行;
    • 前置通知默认不能阻止目标方法执行(但如果通知抛出异常,则目标方法无法执行);
    • 可以通过JoinPoint参数获得当前拦截对象和方法等信息.

后置通知

  • 定义通知
public void afterReturning(JoinPoint point, Object result) {
    System.out.printf("后置增强, 结果为 %s%n", result);
}
  • 装配
<aop:after-returning method="afterReturning" returning="result" pointcut-ref="pointcut"/>

后置通知可以获得方法返回值,但在配置文件定义返回值参数名必须与后置通知方法参数名一致(如result).


环绕通知

  • 定义通知
public Object around(ProceedingJoinPoint point) throws Throwable {
    System.out.printf("环绕前置增强 method: %s, args: %s%n", point.toShortString(), Arrays.toString(point.getArgs()));

    Object result = point.proceed(point.getArgs());

    System.out.printf("环绕后置增强 result: %s%n", result);

    return result;
}
  • 装配
<aop:around method="around" arg-names="point" pointcut-ref="pointcut"/>

环绕通知可以实现任何通知的效果, 甚至可以阻止目标方法的执行.


抛出通知

  • 定义通知
private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Aspect.class);

public void afterThrowing(JoinPoint point, Throwable ex) {
    String message = new StringBuilder("method ").append(point.getSignature().getName()).append(" error").toString();
    System.out.println(message);

    LOGGER.error("{},", message, ex);
}
  • 装配
<aop:after-throwing method="afterThrowing" throwing="ex" pointcut-ref="pointcut"/>

throwing属性指定异常对象名, 该名称应和方法定义参数名一致.


最终通知

  • 定义通知
public void after(JoinPoint point) {
    System.out.println("最终通知, 释放资源");
}
  • 装配
<aop:after method="after" pointcut-ref="pointcut"/>

无论目标方法是否出现异常,该通知都会执行(类似finally代码块, 应用场景为释放资源).


AspectJ-Annotation-AOP

@AspectJ是AspectJ 1.5新增功能,可以通过JDK注解技术,直接在Bean类中定义切面.
AspectJ预定义的注解有:@Before/@AfterReturning/@Around/@AfterThrowing/@DeclareParents/@After.描述同前.
使用AspectJ注解AOP需要在applicationContext.xml文件中开启注解自动代理功能:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans

http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd


http://www.springframework.org/schema/aop


http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd


http://www.springframework.org/schema/context


http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

    <!-- 批量扫描@Component -->
    <context:component-scan base-package="com.fq"/>
    <!-- 启用注解自动代理@Aspect-->
    <aop:aspectj-autoproxy/>
</beans>
  • OrderService/Client同前

@Before

  • Aspect
/**
 * @Aspect: 指定是一个切面
 * @Component: 指定可以被Spring容器扫描到
 */
@Aspect
@Component
public class CustomAspect {

    @Before("execution(* com.fq.service.impl.OrderServiceImpl.*(..))")
    public void before(JoinPoint point) {
        System.out.printf("前置增强before2 %s%n", point.getKind());
    }
}

@AfterReturning

@AfterReturning(value = "execution(* com.fq.service.impl.OrderServiceImpl.d*(..))", returning = "result")
public void afterReturning(JoinPoint point, Object result) {
    System.out.printf("后置增强, 结果为 %s%n", result);
}

@Around

@Around("execution(* com.fq.service.impl.OrderServiceImpl.*(..))")
public Object around(ProceedingJoinPoint point) throws Throwable {
    long start = System.currentTimeMillis();
    Object result = point.proceed(point.getArgs());
    long time = System.currentTimeMillis() - start;

    System.out.printf("method %s invoke consuming %d ms%n", point.toLongString(), time);

    return result;
}

如果不调用ProceedingJoinPointproceed方法,那么目标方法就不执行了.


@AfterThrowing

@AfterThrowing(value = "execution(* com.fq.service.impl.OrderServiceImpl.*(..))", throwing = "ex")
public void afterThrowing(JoinPoint point, Throwable ex) {
    String message = new StringBuilder("method ").append(point.getSignature().getName()).append(" error").toString();
    System.out.println(message);

    LOGGER.error("{},", message, ex);
}

@After

@After("execution(* com.fq.service.impl.OrderServiceImpl.*(..))")
public void after(JoinPoint point) {
    System.out.println("最终通知, 释放资源");
}

@Pointcut定义切点

对于重复的切点,可以使用@Pointcut进行定义, 然后在通知注解内引用.

  • 定义切点方法
    无参/无返回值/方法名为切点名:
/**
 * @author jifang
 * @since 16/3/4 上午11:47.
 */
public class OrderServicePointcut {

    @Pointcut("execution(* com.fq.service.impl.OrderServiceImpl.*(..))")
    public void pointcut() {
    }
}
  • 引用切点
    在Advice上像调用方法一样引用切点:
@After("OrderServicePointcut.pointcut()")
public void after(JoinPoint point) {
    System.out.println("最终通知, 释放资源");
}

1) 如果切点与切面在同一个类内, 可省去类名前缀; 
2) 当需要通知多个切点时,可以使用||/&&进行连接.


小结

通知 描述
前置通知 权限控制(少用)
后置通知 少用
环绕通知 权限控制/性能监控/缓存实现/事务管理
异常通知 发生异常后,记录错误日志
最终通知 释放资源


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