使用自定义注解和切面AOP实现Java程序增强

1.注解介绍

1.1注解的本质

Oracle官方对注解的定义为：

Annotations, a form of metadata, provide data about a program that is not part of the program itself. Annotations have no direct effect on the operation of the code they annotate.

注解是元数据的一种形式，它提供有关程序的数据，该数据不属于程序本身。 注解对其注释的代码操作没有直接影响。

而在JDK的Annotation接口中有一行注释如此写到：

/**
* The common interface extended by all annotation types. 
* ...
*/
public interface Annotation {...}

这说明其他注解都扩展自 Annotation 这个接口，也就是说注解的本质就是一个接口。
以 Spring Boot 中的一个注解为例：

        @Target({ElementType.TYPE})
        @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
        @Documented
        @Indexed
        public @interface Component {
            String value() default "";
        }

它实际上相当于：

        public interface Component extends Annotation{...}

而@interface 可以看成是一个语法糖。

1.2注解的要素

依然来看 @Component 这个例子：

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Indexed
public @interface Component {
String value() default "";
}

在注解定义上有几个注解@Target, @Retention, @Documented，被称为 元注解。

所谓元注解就是说明注解的注解

Java 中的元注解共有以下几个：

1.2.1 @Target

@Target顾名思义，这个注解标识了被修饰注解的作用对象。我们看看它的源码：

        @Documented
        @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
        @Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
        public @interface Target {
            /**
             * Returns an array of the kinds of elements an annotation type
             * can be applied to.
             * @return an array of the kinds of elements an annotation type
             * can be applied to
             */
            ElementType[] value();
        }

可以看到，这个注解的 value 值是一个数组，这也就意味着注解的作用对象可以有多个。 其取值范围都在ElementType这个枚举之中：

        public enum ElementType {
            /** 类、接口、枚举定义 */
            TYPE,
            /** 字段，包括枚举值 */
            FIELD,
            /** 方法 */
            METHOD,
            /** 参数 */
            PARAMETER,
            /** 构造方法 */
            CONSTRUCTOR,
            /** 局部变量 */
            LOCAL_VARIABLE,
            /** 元注解 */
            ANNOTATION_TYPE,
            /** 包定义 */
            PACKAGE...
        }

不同的值代表被注解可修饰的范围，例如TYPE只能修饰类、接口和枚举定义。这其中有个很特殊的值叫做 ANNOTATION_TYPE, 是专门表示元注解的。

在回过头来看 @Component 这个例子, Target 取值为 TYPE。熟悉 Spring Boot 的同学也一定知道，@Component 确实是不能放到方法或者属性前面的。

1.2.2@Retention

@Retention 注解指定了被修饰的注解的生命周期。定义如下:

        @Documented
        @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
        @Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
        public @interface Retention {
            /**
             * Returns the retention policy.
             * @return the retention policy
             */
            RetentionPolicy value();
        }

可以看到这个注解带一个 RetentionPolicy 的枚举值:

        public enum RetentionPolicy {
            SOURCE,
            CLASS,
            RUNTIME
        }

• SOURCE 表示注解编译时可见，编译完后就被丢弃。这种注解一般用于在编译器做一些事情;
• CLASS 表示在编译完后写入 class 文件，但在类加载后被丢弃。这种注解一般用于在类加载阶段做一些事情;
• RUNTIME 则表示注解会一直起作用。

1.2.3 @Documented

这个注解比较简单，表示是否添加到 java doc 中。

1.2.4 @Inherited

这个也比较简单，表示注解是否被继承。这个注解不是很常用。

注意：元注解只在定义注解时被使用！

1.3 注解的构成

从上面的元注解可以了解到，一个注解可以关联多个 ElementType，但只能有一个 RetentionPolicy:

Java 中有三个常用的内置注解，其实相信大家都用过或者见过。不过在了解了注解的真实面貌以后，不妨重新认识一下吧！

1.4 Java内置注解

1.4.1 @Override

@Override它的定义为:

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {
}

可见这个注解没有任何取值，只能修饰方法，而且RetentionPolicy 为 SOURCE，说明这是一个仅在编译阶段起作用的注解。

它的真实作用想必大家一定知道，就是在编译阶段，如果一个类的方法被 @Override 修饰，编译器会在其父类中查找是否有同签名函数，如果没有则编译报错。可见这确实是一个除了在编译阶段就没什么用的注解。

1.4.2 @Deprecated

@Deprecated它的定义为:

        @Documented
        @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
        @Target(value={CONSTRUCTOR, FIELD, LOCAL_VARIABLE, METHOD, PACKAGE, PARAMETER, TYPE})
        public @interface Deprecated {
        }
       

这个注解也没有任何取值，能修饰所有的类型，永久存在。这个注解的作用是，告诉使用者被修饰的代码不推荐使用了，可能会在下一个软件版本中移除。这个注解仅仅起到一个通知机制，如果代码调用了被@Deprecated 修饰的代码，编译器在编译时输出一个编译告警。

1.4.3 @SuppressWarnings

@SuppressWarnings它的定义为：

        @Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
        @Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
        public @interface SuppressWarnings {
            /**
             * The set of warnings that are to be suppressed by the compiler in the
             * annotated element.  Duplicate names are permitted.  The second and
             * successive occurrences of a name are ignored.  The presence of
             * unrecognized warning names is <i>not</i> an error: Compilers must
             * ignore any warning names they do not recognize.  They are, however,
             * free to emit a warning if an annotation contains an unrecognized
             * warning name.
             *
             * <p> The string {@code "unchecked"} is used to suppress
             * unchecked warnings. Compiler vendors should document the
             * additional warning names they support in conjunction with this
             * annotation type. They are encouraged to cooperate to ensure
             * that the same names work across multiple compilers.
             * @return the set of warnings to be suppressed
             */
            String[] value();
        }     

这个注解有一个字符串数组的值，需要我们使用注解的时候传递。可以在类型、属性、方法、参数、构造函数和局部变量前使用，声明周期是编译期。

这个注解的主要作用是压制编译告警的。

1.5注解的工作原理

这一块我就贴出来 不做详细的介绍

1. 通过键值对的形式为注解属性赋值
2. 编译器检查注解的使用范围,将注解信息写入元素属性表
3. 运行时JVM将RUNTIME的所有注解属性取出来并最终存入map里
4. JVM创建AnnotationInvocationHandler实例并传入到前面的map里
5. JVM使用JDK动态代理为注解生成代理类,并初始化处理器
6. 调用invoke方法,通过传入方法名返回注解对应的属性值

2.AOP介绍（AspectJ暂不讨论）

2.1 Spring AOP基本概念

1. 是一种动态编译期增强性AOP的实现
2. 与IOC进行整合，不是全面的切面框架
3. 与动态代理相辅相成
4. 有两种实现：基于jdk动态代理、cglib

2.2 Spring AOP与AspectJ区别

1. Spring的AOP是基于动态代理的，动态增强目标对象，而AspectJ是静态编译时增强，需要使用自己的编译器来编译，还需要织入器
2. 使用AspectJ编写的java代码无法直接使用javac编译，必须使用AspectJ增强的ajc增强编译器才可以通过编译，写法不符合原生Java的语法；而Spring AOP是符合Java语法的，也不需要指定编译器去编译，一切都由Spring 处理。

2.3 使用步骤

1. 定义业务组件
2. 定义切点（重点）
3. 定义增强处理方法(切面方法)

这边用下面例子的AOP类来进行说明 （基于Spring AOP的）

    /**
     * @Author Song
     * @Date 2020/5/26 9:50
     * @Version 1.0
     */
    @Slf4j
    @Aspect
    @Component
    public class EagleEyeAspect {
    
        @Pointcut("@annotation(com.ctgu.song.plantfactory.v2.annotation.EagleEye)")
        public void eagleEye() {
    
        }
    
    
        @Around("eagleEye()")
        public Object around(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
            long begin = System.currentTimeMillis();
            ServletRequestAttributes attributes = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes();
            HttpServletRequest request = attributes.getRequest();
            Signature signature = pjp.getSignature();
            MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) signature;
            Method method = methodSignature.getMethod();
            EagleEye eagleEye = method.getAnnotation(EagleEye.class);
            String desc = eagleEye.desc();
            log.info("============请求开始==========");
            log.info("请求链接:{}", request.getRequestURI().toString());
            log.info("接口描述:{}", desc);
            log.info("请求类型:{}", request.getMethod());
            log.info("请求方法:{}.{}", signature.getDeclaringTypeName(), signature.getName());
            log.info("请求IP:{}", request.getRemoteAddr());
            log.info("请求入参:{}", JSON.toJSONString(pjp.getArgs()));
            Object result = pjp.proceed();
            long end = System.currentTimeMillis();
            log.info("请求耗时:{}ms", end - begin);
            log.info("请求返回:{}", JSON.toJSONString(result));
            log.info("=============请求结束===========");
            return result;
        }
    }

这边先不看代码的具体内容，先简单介绍一下用到AOP中常用的注解

• @Aspect ： 指定切面类;
• @Pointcut：公共切入点表达式
• 通知方法
  • 前置通知（@Before） 目标方法执行之前，执行注解的内容
  • 后置通知（@After）目标方法执行之后，执行注解的内容
  • 返回通知 （@AfterReturning）目标方法返回后，执行注解的内容
  • 异常通知 （@AfterThrowing）目标方法抛出异常后，执行注解的内容
  • 环绕通知 （@Around）目标方法执行前后，分别执行一些代码

注意 定义好切片类后要将其加入Spring容器内才能使用哦 （可以使用@Component注解）

3. 具体实现（一个例子）

1.首先定义一个注解，代码如下

        /**
         * @Author Song
         * @Date 2020/5/26 9:44
         * @Version 1.0
         */
        
        @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
        @Target(ElementType.METHOD)
        @Documented
        public @interface EagleEye {
        
            /**
             * @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
             * 定义了注解的生命周期为运行时
             * <p>
             * @Target(ElementType.METHOD)
             * 定义了注解的作用域为方法
             * <p>
             * Documented
             * 标识该注解可以被JavaDoc记录
             * <p>
             * 定义注解名称为EagleEye（鹰眼，哈哈~~）
             * <p>
             * 定义一个元素desc，用来描述被修饰的方法
             * <p>
             * 接口描述
             *
             * @return
             */
            String desc() default "";
        }

2.定义切片内并写好自己想要增强的方法

直接贴代码了~~

        /**
         * @Author Song
         * @Date 2020/5/26 9:50
         * @Version 1.0
         */
        @Slf4j
        @Aspect
        @Component
        public class EagleEyeAspect {
        
            @Pointcut("@annotation(com.ctgu.song.plantfactory.v2.annotation.EagleEye)")
            public void eagleEye() {
        
            }
        
        
            @Around("eagleEye()")
            public Object around(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
                long begin = System.currentTimeMillis();
                ServletRequestAttributes attributes = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes();
                HttpServletRequest request = attributes.getRequest();
                Signature signature = pjp.getSignature();
                MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) signature;
                Method method = methodSignature.getMethod();
                EagleEye eagleEye = method.getAnnotation(EagleEye.class);
                String desc = eagleEye.desc();
                log.info("============请求开始==========");
                log.info("请求链接:{}", request.getRequestURI().toString());
                log.info("接口描述:{}", desc);
                log.info("请求类型:{}", request.getMethod());
                log.info("请求方法:{}.{}", signature.getDeclaringTypeName(), signature.getName());
                log.info("请求IP:{}", request.getRemoteAddr());
                log.info("请求入参:{}", JSON.toJSONString(pjp.getArgs()));
                Object result = pjp.proceed();
                long end = System.currentTimeMillis();
                log.info("请求耗时:{}ms", end - begin);
                log.info("请求返回:{}", JSON.toJSONString(result));
                log.info("=============请求结束===========");
                return result;
            }
        }

在@Pointcut里通过@annotation来配置切点，代表我们的AOP切面会切到所有用EagleEye注解修饰的类。

然后使用@Around环绕通知在被注解的方法前后执行一些代码

Object result = pjp.proceed();

这行代码之前就是执行目标方法之前需要执行的代码 ，这行代码之后就是执行目标方法之后需要执行的代码

3. 注解的使用

只需要在需要被注解的方法上面使用自己的注解就行了 这里拿我自己项目中的一个Controller中的方法举例

@EagleEye(desc = "分页查询实验")
@GetMapping("/experiment")
@ApiOperation("分页查询实验")
public RsBody<Page<ExperimentVO2>> pageExperiment(ExperimentQueryDTO queryDTO) {
    log.info("请求分页查询实验的方法pageExperiment,请求参数为{}", queryDTO.toString());
    RsBody<Page<ExperimentVO2>> rsBody = new RsBody<>();
    IPage<Experiment> page = experimentV2Service.page(new Page<>(queryDTO.getCurrent() - 1, queryDTO.getSize()), new LambdaQueryWrapper<Experiment>()
    .like(queryDTO.getExperimentId() != null, Experiment::getExperimentId, queryDTO.getExperimentId())
    .eq(queryDTO.getExperimentStatus() != null, Experiment::getExperimentStatus, queryDTO.getExperimentStatus())
    .between(queryDTO.getStartTime() != null && queryDTO.getEndTime() != null, Experiment::getStartTime, queryDTO.getStartTime(), queryDTO.getEndTime())
    .orderBy(true, false, Experiment::getExperimentId));
        
    //组装Vo
    List<ExperimentVO2> experimentVOList = new ArrayList<>();
    for (Experiment experiment : page.getRecords()) {
        ExperimentVO2 experimentVO = new ExperimentVO2();
        experimentVO.setExperimentId(experiment.getExperimentId());
        PlantInfo byPlantId = plantService.findByPlantId(experiment.getPlantId());
        if (byPlantId != null) {
            experimentVO.setPlantName(byPlantId.getPlantName());
        } else {
            experimentVO.setPlantName("植物被删除");
        }
        experimentVO.setStartTime(experiment.getStartTime());
                    experimentVO.setEndTime(experiment.getEndTime());
        experimentVO.setExperimentPurpose(experiment.getExperimentPurpose());
        experimentVO.setExperimentDescription(experiment.getExperimentDescription());
        experimentVO.setExperimentAddress(experiment.getExperimentAddress());
        experimentVO.setExperimentPersonName(userService.findById(experiment.getExperimentPersonId()).getUserName());
        experimentVO.setCronType(experiment.getCronType());
        experimentVO.setExperimentStatus(experiment.getExperimentStatus());
        experimentVO.setExperimentResult(experiment.getExperimentResult());
        experimentVOList.add(experimentVO);
    }
    Page<ExperimentVO2> pageVo = new Page<ExperimentVO2>();
    pageVo.setPages(page.getPages());
    pageVo.setRecords(experimentVOList);
    pageVo.setTotal(page.getTotal());
    pageVo.setSize(page.getSize());
    pageVo.setCurrent(page.getCurrent());
    return rsBody.setBody(true).setData(pageVo);
}

4.测试情况

好的 万事俱备 让我们运行一下程序 并访问这个方法 （过程略过）

很有意思吧~~