一文掌握AOP相关概念，理解AOP工作流程

Posted 2022-12-28 黑马程序员官方

今天和黑马程序员一起学习AOP，学习目标：

• 理解并掌握AOP相关概念
• 能够说出AOP的工作流程

一、AOP简介

前面我们在介绍Spring的时候说过，Spring有两个核心的概念，一个是IOC/DI，一个是AOP。

前面已经对IOC/DI进行了系统的学习，接下来要学习它的另一个核心内容，就是AOP。

对于AOP,我们前面提过一句话是：AOP是在不改原有代码的前提下对其进行增强。

对于下面的内容，我们主要就是围绕着这一句话进行展开学习，主要学习两方面内容AOP核心概念,AOP作用：

1.1 什么是AOP

• AOP(Aspect Oriented Programming)面向切面编程，一种编程范式，指导开发者如何组织程序结构。
  • OOP(Object Oriented Programming)面向对象编程

我们都知道OOP是一种编程思想，那么AOP也是一种编程思想，编程思想主要的内容就是指导程序员该如何编写程序，所以它们两个是不同的编程范式。

1.2 AOP作用

为了能更好的理解AOP的相关概念，我们准备了一个环境，整个环境的内容我们暂时可以不用关注，最主要的类为:BookDaoImpl

@Repository
public class BookDaoImpl implements BookDao 
    public void save() 
        //记录程序当前执行执行（开始时间）
        Long startTime = System.currentTimeMillis();
        //业务执行万次
        for (int i = 0;i<10000;i++) 
            System.out.println("book dao save ...");
        
        //记录程序当前执行时间（结束时间）
        Long endTime = System.currentTimeMillis();
        //计算时间差
        Long totalTime = endTime-startTime;
        //输出信息
        System.out.println("执行万次消耗时间：" + totalTime + "ms");
    
    public void update()
        System.out.println("book dao update ...");
    
    public void delete()
        System.out.println("book dao delete ...");
    
    public void select()
        System.out.println("book dao select ...");
    

代码的内容相信大家都能够读懂，对于save方法中有计算万次执行消耗的时间。

当在App类中从容器中获取bookDao对象后，分别执行其save,delete,update和select方法后会有如下的打印结果：

这个时候，我们就应该有些疑问?

• 对于计算万次执行消耗的时间只有save方法有，为什么delete和update方法也会有呢?
• delete和update方法有，那什么select方法为什么又没有呢?

这个案例中其实就使用了Spring的AOP，在不惊动(改动)原有设计(代码)的前提下，想给谁添加功能就给谁添加。这个也就是Spring的理念：

• 无入侵式/无侵入式

说了这么多，Spring到底是如何实现的呢?

(1)前面一直在强调，Spring的AOP是对一个类的方法在不进行任何修改的前提下实现增强。对于上面的案例中BookServiceImpl中有save,update,delete和select方法,这些方法我们给起了一个名字叫连接点

(2)在BookServiceImpl的四个方法中，update和delete只有打印没有计算万次执行消耗时间，但是在运行的时候已经有该功能，那也就是说update和delete方法都已经被增强，所以对于需要增强的方法我们给起了一个名字叫切入点

(3)执行BookServiceImpl的update和delete方法的时候都被添加了一个计算万次执行消耗时间的功能，将这个功能抽取到一个方法中，换句话说就是存放共性功能的方法，我们给起了个名字叫通知

(4)通知是要增强的内容，会有多个，切入点是需要被增强的方法，也会有多个，那哪个切入点需要添加哪个通知，就需要提前将它们之间的关系描述清楚，那么对于通知和切入点之间的关系描述，我们给起了个名字叫切面

(5)通知是一个方法，方法不能独立存在需要被写在一个类中，这个类我们也给起了个名字叫通知类

至此AOP中的核心概念就已经介绍完了，总结下:

• 连接点(JoinPoint)：程序执行过程中的任意位置，粒度为执行方法、抛出异常、设置变量等
  • 在SpringAOP中，理解为方法的执行
• 切入点(Pointcut):匹配连接点的式子
  • 在SpringAOP中，一个切入点可以描述一个具体方法，也可也匹配多个方法
  • 一个具体的方法:如com.itheima.dao包下的BookDao接口中的无形参无返回值的save方法
  • 匹配多个方法:所有的save方法，所有的get开头的方法，所有以Dao结尾的接口中的任意方法，所有带有一个参数的方法
  • 连接点范围要比切入点范围大，是切入点的方法也一定是连接点，但是是连接点的方法就不一定要被增强，所以可能不是切入点。
• 通知(Advice):在切入点处执行的操作，也就是共性功能
  • 在SpringAOP中，功能最终以方法的形式呈现
• 通知类：定义通知的类
• 切面(Aspect):描述通知与切入点的对应关系。

二、AOP入门案例

2.1 需求分析

案例设定：测算接口执行效率，但是这个案例稍微复杂了点，我们对其进行简化。

简化设定：在方法执行前输出当前系统时间。

对于SpringAOP的开发有两种方式，XML 和 注解，我们使用哪个呢?

因为现在注解使用的比较多，所以本次课程就采用注解完成AOP的开发。

总结需求为:使用SpringAOP的注解方式完成在方法执行的前打印出当前系统时间。

2.2 思路分析

需求明确后，具体该如何实现，都有哪些步骤，我们先来分析下:

1.导入坐标(pom.xml)
2.制作连接点(原始操作，Dao接口与实现类)
3.制作共性功能(通知类与通知)
4.定义切入点
5.绑定切入点与通知关系(切面)

2.3 环境准备

• 创建一个Maven项目
• pom.xml添加Spring依赖

  <dependencies>
      <dependency>
          <groupId>org.springframework</groupId>
          <artifactId>spring-context</artifactId>
          <version>5.2.10.RELEASE</version>
      </dependency>
  </dependencies>

• 添加BookDao和BookDaoImpl类

 public interface BookDao 
      public void save();
      public void update();
  
  
  @Repository
  public class BookDaoImpl implements BookDao 
  
      public void save() 
          System.out.println(System.currentTimeMillis());
          System.out.println("book dao save ...");
      
  
      public void update()
          System.out.println("book dao update ...");
      
  

• 创建Spring的配置类

 @Configuration
  @ComponentScan("com.itheima")
  public class SpringConfig 
  
  ```

* 编写App运行类

  ```java
  public class App 
      public static void main(String[] args) 
          ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(SpringConfig.class);
          BookDao bookDao = ctx.getBean(BookDao.class);
          bookDao.save();
      
  

最终创建好的项目结构如下：

说明:

• 目前打印save方法的时候，因为方法中有打印系统时间，所以运行的时候是可以看到系统时间
• 对于update方法来说，就没有该功能
• 我们要使用SpringAOP的方式在不改变update方法的前提下让其具有打印系统时间的功能。

2.4 AOP实现步骤

步骤1:添加依赖

pom.xml

<dependency>
    <groupId>org.aspectj</groupId>
    <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
    <version>1.9.4</version>
</dependency>

• 因为spring-context中已经导入了spring-aop,所以不需要再单独导入spring-aop
• 导入AspectJ的jar包,AspectJ是AOP思想的一个具体实现，Spring有自己的AOP实现，但是相比于AspectJ来说比较麻烦，所以我们直接采用Spring整合ApsectJ的方式进行AOP开发。

步骤2:定义接口与实现类

环境准备的时候，BookDaoImpl已经准备好，不需要做任何修改

步骤3:定义通知类和通知

通知就是将共性功能抽取出来后形成的方法，共性功能指的就是当前系统时间的打印。

public class MyAdvice 
    public void method()
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    

类名和方法名没有要求，可以任意。

步骤4:定义切入点

BookDaoImpl中有两个方法，分别是save和update，我们要增强的是update方法，该如何定义呢?

public class MyAdvice 
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update())")
    private void pt()
    public void method()
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    

说明:

• 切入点定义依托一个不具有实际意义的方法进行，即无参数、无返回值、方法体无实际逻辑。
• execution及后面编写的内容，后面会有章节专门去学习。

步骤5:制作切面

切面是用来描述通知和切入点之间的关系，如何进行关系的绑定?

public class MyAdvice 
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update())")
    private void pt()
    
    @Before("pt()")
    public void method()
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    

绑定切入点与通知关系，并指定通知添加到原始连接点的具体执行位置

说明:@Before翻译过来是之前，也就是说通知会在切入点方法执行之前执行，除此之前还有其他四种类型，后面会讲。

@Component
@Aspect
public class MyAdvice 
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update())")
    private void pt()
    
    @Before("pt()")
    public void method()
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    

步骤6:将通知类配给容器并标识其为切面类

@Component
@Aspect
public class MyAdvice 
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update())")
    private void pt()
    
    @Before("pt()")
    public void method()
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    

步骤7:开启注解格式AOP功能

@Configuration
@ComponentScan("com.itheima")
@EnableAspectJAutoProxy
public class SpringConfig 

步骤8:运行程序

public class App 
    public static void main(String[] args) 
        ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(SpringConfig.class);
        BookDao bookDao = ctx.getBean(BookDao.class);
        bookDao.update();
    

看到在执行update方法之前打印了系统时间戳，说明对原始方法进行了增强，AOP编程成功。

知识点总结

EnableAspectJAutoProxy：开启注解格式AOP功能

Aspect：设置当前类为AOP切面类

Pointcut：属性 | value（默认）：切入点表达式

Before：设置当前通知方法与切入点之间的绑定关系，当前通知方法在原始切入点方法前运行

三、AOP工作流程

AOP的入门案例已经完成，对于刚才案例的执行过程，我们就得来分析分析，这一节我们主要讲解两个知识点:AOP工作流程和AOP核心概念。其中核心概念是对前面核心概念的补充。

3.1 AOP工作流程

由于AOP是基于Spring容器管理的bean做的增强，所以整个工作过程需要从Spring加载bean说起:

流程1:Spring容器启动

• 容器启动就需要去加载bean,哪些类需要被加载呢?
• 需要被增强的类，如:BookServiceImpl
• 通知类，如:MyAdvice
• 注意此时bean对象还没有创建成功

流程2:读取所有切面配置中的切入点

• 上面这个例子中有两个切入点的配置，但是第一个ptx()并没有被使用，所以不会被读取。

流程3:初始化bean，

判定bean对应的类中的方法是否匹配到任意切入点

• 注意第1步在容器启动的时候，bean对象还没有被创建成功。
• 要被实例化bean对象的类中的方法和切入点进行匹配

• 匹配失败，创建原始对象,如UserDao
  • 匹配失败说明不需要增强，直接调用原始对象的方法即可。

• 匹配成功，创建原始对象（==目标对象==）的==代理==对象,如:BookDao
  • 匹配成功说明需要对其进行增强
  • 对哪个类做增强，这个类对应的对象就叫做目标对象
  • 因为要对目标对象进行功能增强，而采用的技术是动态代理，所以会为其创建一个代理对象
  • 最终运行的是代理对象的方法，在该方法中会对原始方法进行功能增强

流程4:获取bean执行方法

• 获取的bean是原始对象时，调用方法并执行，完成操作
• 获取的bean是代理对象时，根据代理对象的运行模式运行原始方法与增强的内容，完成操作

验证容器中是否为代理对象

为了验证IOC容器中创建的对象和我们刚才所说的结论是否一致，首先先把结论理出来:

• 如果目标对象中的方法会被增强，那么容器中将存入的是目标对象的代理对象
• 如果目标对象中的方法不被增强，那么容器中将存入的是目标对象本身。

验证思路

1.要执行的方法，不被定义的切入点包含，即不要增强，打印当前类的getClass()方法
2.要执行的方法，被定义的切入点包含，即要增强，打印出当前类的getClass()方法
3.观察两次打印的结果

步骤1:修改App类,获取类的类型

public class App 
    public static void main(String[] args) 
        ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(SpringConfig.class);
        BookDao bookDao = ctx.getBean(BookDao.class);
        System.out.println(bookDao);
        System.out.println(bookDao.getClass());
    

步骤2:修改MyAdvice类，不增强

因为定义的切入点中，被修改成update1,所以BookDao中的update方法在执行的时候，就不会被增强，

所以容器中的对象应该是目标对象本身。

@Component
@Aspect
public class MyAdvice 
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update1())")
    private void pt()
    
    @Before("pt()")
    public void method()
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    

步骤3:运行程序

步骤4:修改MyAdvice类，增强

因为定义的切入点中，被修改成update,所以BookDao中的update方法在执行的时候，就会被增强，

所以容器中的对象应该是目标对象的代理对象

@Component
@Aspect
public class MyAdvice 
    @Pointcut("execution(void com.itheima.dao.BookDao.update())")
    private void pt()
    
    @Before("pt()")
    public void method()
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
    

步骤5:运行程序

至此对于刚才的结论，我们就得到了验证，这块大家需要注意的是:

不能直接打印对象，从上面两次结果中可以看出，直接打印对象走的是对象的toString方法，不管是不是代理对象打印的结果都是一样的，原因是内部对toString方法进行了重写

3.2 AOP核心概念

在上面介绍AOP的工作流程中，我们提到了两个核心概念，分别是:

• 目标对象(Target)：原始功能去掉共性功能对应的类产生的对象，这种对象是无法直接完成最终工作的
• 代理(Proxy)：目标对象无法直接完成工作，需要对其进行功能回填，通过原始对象的代理对象实现

上面这两个概念比较抽象，简单来说，

目标对象就是要增强的类[如:BookServiceImpl类]对应的对象，也叫原始对象，不能说它不能运行，只能说它在运行的过程中对于要增强的内容是缺失的。

SpringAOP是在不改变原有设计(代码)的前提下对其进行增强的，它的底层采用的是代理模式实现的，所以要对原始对象进行增强，就需要对原始对象创建代理对象，在代理对象中的方法把通知[如:MyAdvice中的method方法]内容加进去，就实现了增强,这就是我们所说的代理(Proxy)。

小结

通过这一节中，我们需要掌握的内容有：

• 能说出AOP的工作流程
• AOP的核心概念
  • 目标对象、连接点、切入点
  • 通知类、通知
  • 切面
  • 代理
• SpringAOP的本质或者可以说底层实现是通过代理模式。