Spring框架之AOP

Spring框架之AOP 一、什么是AOP 1.1 定义 AOP，即面向切面编程。 它是一种编程范式，旨在将程序中横切关注点与业务逻辑分离。 1.2 横切关注点 指在整个应用程序中都会涉及的功能，但是又与核心业务无关，例如： 日志记录 权限管理 异常处理 这些功能往往散布在代码的各个角落，如果直接写在业务代码中，会导致代码冗余、难以维护。 1.3 AOP核心思想 将横切关注点模块化：通过AOP，可以将这些横切关注点封装成模块，成为切面。 动态的将切面应用到目标对象：不需要修改原有代码，就能为其添加新的功能。 二、AOP有什么用 2.1 代码解耦 降低耦合度：业务逻辑与横切关注点分离，代码更清晰，职责更明确。 提高可维护性：修改横切关注点的实现时，只需要修改对应的切面，无需修改业务代码。 2.2 代码复用 统一管理：将通用的功能（如日志、事务）集中管理，避免重复代码。 便于扩展：添加新的横切关注点时，不需要修改原有业务代码。 三、Spring AOP简介 3.1 Spring AOP是什么？ Spring框架提供的面向切面编程的模块，允许在程序运行时将切面织入到Spring管理的bean中。 织入：将切面应用到目标对象的过程。 3.2 AOP的相关概念 3.2.1 通知（Advice） 定义：切面要执行的动作，即具体要做什么。 类型： 前置通知（Before Advice）：在方法执行前执行。 后置通知（After Advice）：在方法执行后执行。 返回后通知（After Returning Advice）：在方法成功返回后执行。 异常后通知（After Throwing Advice）：在方法抛出异常后执行。 环绕通知（Around Advice）：包裹目标方法，能在方法执行前后做处理。 3.2.1 连接点（Joinpoint） 定义：程序执行的某个点，如方法的调用或异常的抛出。Spring AOP 只支持方法级别的连接点。 3.2.3 切入点（Pointcut） 定义：匹配连接点的表达式，用于筛选出哪些连接点应用通知。 作用：决定了通知应用于哪些方法。 3.2.4 切面（Aspect） 定义：通知和切入点的结合，即切面的定义包括了要做什么（通知）以及在哪里做（切入点）。 3.2.5 目标对象（Target Object） 定义：被通知的对象，即被代理的业务对象。 3.2.6 代理（Proxy） 定义：AOP 织入切面后，创建的增强对象，包含了原有对象的功能和切面的功能。 四、Spring AOP的实现 4.1 动态代理 Spring AOP 基于 动态代理 实现，即在运行时创建目标对象的代理对象。 两种代理方式： JDK 动态代理：基于接口的代理，仅能代理实现了接口的类。 CGLIB 动态代理：基于继承的代理，对目标类生成子类，覆盖其方法。适用于没有实现接口的类。 4.2 AOP在Spring中的工作流程 定义切面：编写一个包含通知和切入点的类。 配置切面：通过注解或 XML，将切面声明为 Spring 管理的 Bean。 织入切面：Spring 容器在启动时，扫描并织入切面，生成代理对象。 调用代理对象：应用程序获取的是代理对象，调用方法时，AOP 框架会根据切入点和通知的配置，执行相应的切面逻辑。 五、实战讲解 5.1 引入依赖 若使用 Spring Boot，在 pom.xml 中： <!-- AOP 依赖 --> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId> </dependency> 5.2 编写业务代码 假设有一个用户服务： public interface UserService { void createUser(String name); } @Service public class UserServiceImpl implements UserService { @Override public void createUser(String name) { // 模拟创建用户的业务逻辑 System.out.println("创建用户：" + name); } } 5.3 编写切面 我们想在用户创建前后记录日志。 @Aspect // 标记为切面 @Component // 由 Spring 管理 public class LoggingAspect { // 定义切入点，匹配 UserService 的所有方法 @Pointcut("execution(* com.example.service.UserService.*(..))") public void userServiceMethods() {} // 前置通知 @Before("userServiceMethods()") public void beforeAdvice(JoinPoint joinPoint) { System.out.println("方法执行前：" + joinPoint.getSignature().getName()); } // 后置通知 @After("userServiceMethods()") public void afterAdvice(JoinPoint joinPoint) { System.out.println("方法执行后：" + joinPoint.getSignature().getName()); } // 环绕通知 @Around("userServiceMethods()") public Object aroundAdvice(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable { System.out.println("环绕通知开始"); Object result = pjp.proceed(); // 执行目标方法 System.out.println("环绕通知结束"); return result; } } 5.4 说明 @Aspect：标记该类为切面。 @Component：将该类交由 Spring 容器管理。 @Pointcut：定义切入点，execution(* com.example.service.UserService.*(..)) 表示匹配 UserService 接口下的所有方法。 @Before、@After、@Around：分别定义不同类型的通知，关联到指定的切入点。 六、深入原理 6.1 动态代理原理 6.1.1 JDK 动态代理 适用条件：目标对象实现了接口。 实现方式： 通过反射机制，在运行时动态创建接口的实现类。 代理对象实现了与目标对象相同的接口。 方法调用时，代理对象负责拦截，并在适当的时机执行通知逻辑。 6.1.2 CGLIB 动态代理 适用条件：目标对象未实现接口。 实现方式： 通过继承目标类，创建子类作为代理对象。 利用字节码操作，在运行时生成代理类的字节码。 方法调用时，代理对象覆盖父类的方法，加入通知逻辑。 6.2 Spring AOP 的代理选择 默认策略： 优先使用 JDK 动态代理：如果目标对象实现了接口。 使用 CGLIB 动态代理：如果目标对象没有实现接口。 可以强制使用 CGLIB： 在配置中设置 spring.aop.proxy-target-class=true。 6.3 AOP 的执行流程 容器启动：Spring 容器启动时，加载所有的 Bean 定义。 扫描切面：检测所有标记了 @Aspect 的类。 解析通知和切入点：建立通知方法与切入点之间的关系。 代理对象创建：对于匹配了切入点的目标 Bean，生成对应的代理对象。 方法调用：应用程序调用目标方法时，实际上调用的是代理对象的方法。 通知执行：代理对象根据通知类型，在合适的时机执行切面逻辑。 七、AOP 的应用场景 7.1 日志记录 需求：在方法调用前后记录日志。 实现：使用前置通知和后置通知，打印方法名、参数、执行时间等信息。 7.2 事务管理 需求：在方法执行时保证事务的一致性，出现异常时回滚。 实现：使用环绕通知，在方法执行前开启事务，成功后提交事务，异常时回滚。 7.3 安全检查 需求：在方法执行前检查用户权限。 实现：使用前置通知，在方法执行前验证权限，不通过则阻止方法执行。 7.4 缓存管理 需求：在方法调用时，先检查缓存中是否有结果，有则返回缓存，没有则调用方法并缓存结果。 实现：使用环绕通知，先从缓存获取数据，控制方法执行与否。 八、注意事项 8.1 AOP 只对 Spring 管理的 Bean 生效 解释：只有被 Spring 容器托管的对象，才能被 AOP 代理或增强。 8.2 自调用问题 现象：同一个类内部的方法调用，AOP 可能失效。 原因：自调用时，调用的是对象自身的方法，而不是代理对象的方法。 解决方案： 将自调用的方法提取到另一个类中。 使用 AOP 的 @Configurable 注解（较为复杂）。 8.3 使用 CGLIB 的限制 final 方法无法代理：由于 CGLIB 基于继承，final 方法无法被重写，因此无法被代理。 接口优先：如果目标类实现了接口，默认会使用 JDK 动态代理。 九、总结 AOP 的核心：通过将横切关注点从业务逻辑中分离出来，达到解耦和复用的目的。 Spring AOP：利用动态代理机制，实现了在运行时织入切面的功能，简化了 AOP 的使用。 实践建议： 从简单开始：先尝试编写简单的切面，理解基本概念。 逐步深入：了解底层的代理机制，有助于理解 AOP 的执行流程。 注意细节：留意自调用问题、代理方式的选择等。 十、延伸阅读 AspectJ：Spring AOP 是基于代理的，只能在运行时织入，而 AspectJ 是完整的 AOP 框架，支持编译时、类加载时织入，功能更强大。 AOP 与 OOP 的关系： OOP（面向对象编程）：关注的是模块化，封装数据和行为。 AOP：关注的是横切关注点，弥补了 OOP 在处理横切关注点时的不足。