Spring的AOP原理

转自

https://www.tianmaying.com/tutorial/spring-aop

AOP是什么？

软件工程有一个基本原则叫做“关注点分离”（Concern Separation），通俗的理解就是不同的问题交给不同的部分去解决，每部分专注于解决自己的问题。这年头互联网也天天强调要专注嘛！

这其实也是一种“分治”或者“分类”的思想，人解决复杂问题的能力是有限的，所以为了控制复杂性，我们解决问题时通常都要对问题进行拆解，拆解的同时建立各部分之间的关系，各个击破之后整个问题也迎刃而解了。人类的思考，复杂系统的设计，计算机的算法，都能印证这一思想。额，扯远了，这跟AOP有神马关系？

面向切面编程（Aspect Oriented Programming，AOP）其实就是一种关注点分离的技术，在软件工程领域一度是非常火的研究领域。我们软件开发时经常提一个词叫做“业务逻辑”或者“业务功能”，我们的代码主要就是实现某种特定的业务逻辑。但是我们往往不能专注于业务逻辑，比如我们写业务逻辑代码的同时，还要写事务管理、缓存、日志等等通用化的功能，而且每个业务功能都要和这些通用功能混在一起，痛苦！所以，为了将业务功能的关注点和通用化功能的关注点分离开来，就出现了AOP技术。这些通用化功能的代码实现，对应的就是我们说的切面（Aspect）。

业务功能代码和切面代码分开之后，责任明确，开发者就能各自专注解决问题了，代码可以优雅的组织了，设计更加高内聚低耦合了（终极目标啊！）。但是请注意，代码分开的同时，我们如何保证功能的完整性呢？ 你的业务功能依然需要有事务和日志等特性，即切面最终需要合并（专业术语叫做织入, Weave)到业务功能中。怎么做到呢？ 这里就涉及AOP的底层技术啦，有三种方式：

1. 编译时织入：在代码编译时，把切面代码融合进来，生成完整功能的Java字节码，这就需要特殊的Java编译器了，AspectJ属于这一类
2. 类加载时织入：在Java字节码加载时，把切面的字节码融合进来，这就需要特殊的类加载器，AspectJ和AspectWerkz实现了类加载时织入
3. 运行时织入：在运行时，通过动态代理的方式，调用切面代码增强业务功能，Spring采用的正是这种方式。动态代理会有性能上的开销，但是好处就是不需要神马特殊的编译器和类加载器啦，按照写普通Java程序的方式来就行了！

一个场景

接下来上例子！David对土豪老板定机票的例子比较满意，所以决定继续沿用这个例子。

Boss在订机票时，我们希望能够记录订机票这个操作所消耗的时间，同时记录日志（这里我们简单的在控制台打印预定成功的信息）。

我们来看普通青年的做法吧：

package com.tianmaying.aopdemo;

public class Boss {

    private BookingService bookingService;

    public Boss() {
        this.bookingService = new QunarBookingService();
    }

    //...

    public void goSomewhere() {
        long start = System.currentTimeMillis();

                //订机票
        boolean status = bookingService.bookFlight();

        //查看耗时
        long duration = System.currentTimeMillis() - start;
        System.out.println(String.format("time for booking flight is %d seconds", duration));

        //记录日志
        if (status) {
            System.out.println("booking flight succeeded!");
        } else {
            System.out.println("booking flight failed!");
        }
    }
}

我们看到，在订机票的同时，还要处理查看耗时和记录日志，关注的事情太多了，头大啊。而且项目大了之后，除了订机票之外，很多业务功能都要写类似的代码。让AOP来拯救我们吧！

使用AOP的场景

相比在IoC例子中的代码，我们让BookingService的bookFlight()方法返回一个boolean值，表示是否预定成功。这样我们可以演示如何获取被切方法的返回值。

通过AOP我们怎么做呢，David今天送出独门秘籍，告诉你通过3W方法（What-Where-When）来理解AOP。

• What:What当然指的时切面啦！首先我们将记录消耗时间和记录日志这两个功能的代码分离出来，我们可以做成两个切面，命名为TimeRecordingAspect和LogAspect。
• Where:切面的织入发生在哪呢？切面针对的目标对象（Target）是SmartBoss（区别于Boss）！这里还有有一个很关键的概念叫做切入点（Pointcut），在这个场景中就是指在SmartBoss调用什么方法的时候的时候应用切面。显然，我们希望增强的是bookFlight()方法，即在bookFlight方法调用的地方，我们加入时间记录和日志。
• When: 什么时候织入呢？这涉及到织入的时机问题，我们可以在bookFlight()执行前织入，执行后织入，或者执行前后同时切入。When的概念用专业术语来说叫做通知（Advice）。

了解了3W之后，来看看代码吧，先上LogAspect:

插入一段，POM文件不要忘记了引入Spring AOP相关的依赖：

    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-context</artifactId>
        <version>4.2.0.RELEASE</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-aop</artifactId>
        <version>4.2.0.RELEASE</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.aspectj</groupId>
        <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
        <version>1.8.5</version>
    </dependency>  
    <dependency>
        <groupId>org.aspectj</groupId>
        <artifactId>aspectjrt</artifactId>
        <version>1.8.5</version>
    </dependency>

LogAspect

package com.tianmaying.aopdemo.aspect;

import org.aspectj.lang.annotation.AfterReturning;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect //1
@Component
public class LogAspect {

    @Pointcut("execution(* com.tianmaying.aopdemo..*.bookFlight(..))") //2
    private void logPointCut() {
    }

    @AfterReturning(pointcut = "logPointCut()", returning = "retVal") //3
    public void logBookingStatus(boolean retVal) {  //4
        if (retVal) {
            System.out.println("booking flight succeeded!");
        } else {
            System.out.println("booking flight failed!");
        }
    }
}

我们看这段代码：

1通过一个@Apsect标注，表示LogAspect是一个切面，解决了What问题。2通过定义一个标注了@Pointcut的方法，定义了Where的问题，"execution(* com.tianmaying.aopdemo..*.bookFlight(..))"表示在com.tianmaying.aopdemo包或者子包种调用名称为bookFlight的地方就是切入点！定义Pioncut的语法这里不详解了，David这里要告诉你的时它的作用：解决Where的问题！3通过一个@AfterReturning标注表示在bookFlight()调用之后将切面织入，这是一个AfterReturning类型的Advice，注意这里可以通过returning属性获取bookFlight()的返回值。4这里定义了实现切面功能的代码，经过这么一番闪转腾挪，最后写日志的代码跑到这里来了！

再来看TimeRecordingAspect:

TimeRecordingAspect:

package com.tianmaying.aopdemo.aspect;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect
@Component
public class TimeRecordingAspect {

    @Pointcut("execution(* com.tianmaying.aopdemo..*.bookFlight(..))")
    private void timeRecordingPointCut() {
    }

    @Around("timeRecordingPointCut()") //1
    public Object recordTime(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {  //2

        long start = System.currentTimeMillis();
        Object retVal = pjp.proceed(); // 3

        long duration = System.currentTimeMillis() - start;
        System.out.println(String.format(
                "time for booking flight is %d seconds", duration));

        return retVal;
    }
}

• 与LogAspect不同，因为要计算bookFlight()的耗时，我们必须在调用前后到切入代码，才能算出来这之间的时间差。因此，在1处，我们定义的是一个Around类型的Advice。
• 2处是实现AroundAdvice的方法，其方法的参数和返回值是固定写法。
• 3处也是固定写法，表示对目标方法（即bookFlight()）的调用，注意不要漏了，漏掉的话原方法就不会被调用了，通常情况下肯定不是你想要的结果！

回头再看SmartBoss的代码，比Boss简单多了，goSomewhere()方法中只剩下一条语句，酷的掉渣啊，只关注订机票，其他的事情都F**k Off吧！

package com.tianmaying.aopdemo;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class SmartBoss {
    private BookingService bookingService;

        //...

    public void goSomewhere() {
        bookingService.bookFlight();
    }
}

当然，要让代码Run起来，还需要在App类中加上@EnableAspectJAutoProxy标注，这样Spring启动时就去去扫描AOP相关的标注，在创建对象时帮我们去执行织入过程！

回到定义

例子讲完！现在我们再来逐一看看AOP中的那些名词定义，这个时候理解这些概念，你应该不会觉得冷冰冰了，应该要有一种"Ya!"的感觉啦！

• 切面（Aspect）：指的就是通用功能的代码实现，比如我们上面演示的时间记录切面，日志切面，它们都是普通的Java类：TimeRecordingAspect和LogAspect。

• 目标对象（Target）：要被织入切面的对象，例子中的CtripBookingService，有了AOP，它们可以专注于核心业务逻辑代码了！

• 切入点（Pointcut）：定义通知应该切入到什么地方，Spring支持的切入点就是方法调用，切入点的定义可以使用正则表达式，用以描述什么类型的方法调用。@Pointcut就是用来定义切入点的。

• 通知（Advice）：切面是一个类，而通知就是类里的方法以及这个方法如何织入到目标方法的方式（用@AfterReturning和@Around标注的方法）。我们的例子中只展示了两类通知，根据织入到目标方法方式的不同，一共可以分为5种：

  • 前置通知（Before)
  • 后置通知（AfterReturning）
  • 异常通知（AfterThrowing）
  • 最终通知（After）
  • 环绕通知（Around）
• 织入（Weaving）：AOP实现的过程，即将切面应用到目标对象，从而创建一个新的代理对象的过程，对于Spring来说，就是初始化Context中的对象时，完成织入操作。

现在你应该理解Spring中AOP的关键知识和核心原理了，剩下的就是在David给你的3W框架下，去学习每一部分的知识了，比如不同类型通知的写法，PointCut的各种类型的定义方法，切面和目标对象之间参数传递，等等。当然，最关键的还是赶紧实践中用起来！