Spring AOP概述

Posted 2022-02-28 jwen1994

编程语言的终极目标就是能以更自然、更灵活的方式模拟世界，从原始机器语言到过程语言再到面向对象语言，编程语言一步步地用更自然、更灵活的方式编写软件。AOP 是软件开发思想发展到一定阶段的产物，但 AOP 的出现并不是要完全替代 OOP，而仅作为 OOP 的有益补充。虽然 AOP 作为一项编程技术已经有多年的历史，但长时间停留在学术领域，直到近几年，AOP 才作为一项真正的实用技术在应用领域开疆拓土。需要指出的是，AOP 是有特定的应用场合的，它只适合那些具有横切逻辑的应用场合，如性能监测、访问控制、事务管理及日志记录（虽然有很多文章用日志记录作为讲解 AOP 的实例，但很多人认为很难用 AOP 编写实用的程序日志）。不过，这丝亳不影响 AOP 作为一种新的软件开发思想在软件开发领域所占有的地位。

 

1.AOP到底是什么

AOP 是 Aspect Oriented Programing 的简称，最初被译为“面向方面编程”，这个翻译向来为人所诟病，但是由于先入为主的效应，受众广泛，所以这个翻译依然被很多人使用。但我们更倾向于用“面向切面编程”的译法，因为它更加达意。

按照软件重构思想的理念，如果多个类中出现相同的代码，则应该考虑定义一个父类，将这些相同的代码提取到父类中。比如 Horse、Pig、Camel 这些对象都有 run() 和 eat() 方法，通过引入一个包含这两个方法的抽象的 Animal 父类，Horse、Pig、Camel 就可以通过继承 Animal 复用 run() 和 eat() 方法。通过引入父类消除多个类中重复代码的方式在大多数情况下是可行的，但世界并非永远这样简单，请看如下代码。

public class ForumService 
    private TransactionManager transManager;
    private PerformanceMonitor pmonitor;
    private TopicDao topicDao;
    private ForumDao forumDao;

    public void removeTopic(int topicId) 
        pmonitor.start();
        transManager.beginTransaction();
        topicDao.removeTopic(topicId);//①
       transManager.endTransaction();
        pmonitor.end();
    
    public void CreateForum(Forum forum) 
        pmonitor.start();
        transManager.beginTransaction();
        forumDao.create(forum);//②
       transManager.endTransaction();
        pmonitor.end();
    

斜体的代码是方法性能监视代码，它在方法调用前启动，在方法调用返回前结束，并在内部记录性能监视的结果信息。而黑色粗体的代码是事务开始和事务提交的代码。我们发现①、②处的业务代码淹没在重复化非业务性的代码之中，性能监视和事务管理这些非业务性代码葛藤缠树般包围着业务性代码。

如下图所示，假设将 ForumService 业务类看成一段圆木，将 removeTopic() 和 createForum() 方法分别看成圆木的一截，会发现性能监视和事务管理的代码就好像一个年轮，而业务代码是圆木的树心，这也正是横切代码概念的由来。

我们无法通过抽象父类的方式消除如上所示的重复性横切代码，因为这些横切逻辑依附在业务类方法的流程中，它们不能转移到其他地方去。

AOP 独辟蹊径，通过横向抽取机制为这类无法通过纵向继承体系进行抽象的重复性代码提供了解决方案。对于习惯了纵向抽取的开发者来说，可能不太容易理解横向抽取方法的工作机制，因为 Java 语言本身不直接提供这种横向抽取的能力。暂把具体实现放在一旁，先通过图解的方式归纳出 AOP 的解决思路，如下图所示。

 

从上图中可以看出，AOP 希望将这些分散在各个业务逻辑代码中的相同代码通过横向切割的方式抽取到一个独立的模块中，还业务逻辑类一个清新的世界。

当然，将这些重复性的横切逻辑独立出来是很容易的，但如何将这些独立的逻辑融合到业务逻辑中以完成和原来一样的业务流程，才是事情的关键，这也正是 AOP 要解决的主要问题。

 

2.AOP术语

如学习电学要先学习电阻、电压、电容等专业术语一样，AOP 也有一些自己的行话。为了方便后面的学习，先来了解一下 AOP 的几个重要术语。

1）连接点(Joinpoint)

特定点是程序执行的某个特定位置，如类开始初始化前、类初始化后、类的某个方法调用前/调用后、方法抛出异常后。一个类或一段程序代码拥有一些具有边界性质的特定点，这些代码中的特定点就被称为“连接点”。Spring 仅支持方法的连接点，即仅能在方法调用前、方法调用后、方法抛出异常时及方法调用前后这些程序执行点织入增强。我们知道，黑客攻击系统需要找到突破口，没有突破口就无法进行攻击。从某种程度上来说，AOP 也可以看成一个黑客（因为它要向目前类中嵌入额外的代码逻辑），连接点就是 AOP 向目标类打入楔子的候选锚点。

连接点由两个信息确定：一是用方法表示的程序执行点；二是用相对位置表示的方位。如在 Test.foo() 方法执行前的连接点，执行点为 Test.foo()，方位为该方法执行前的位置。Spring 使用切点对执行点进行定位，而方位则在增强类型中定义。

2）切点(Pointcut)

每个程序类都拥有多个连接点，如一个拥有两个方法的类，这两个方法都是连接点，即连接点是程序类中客观存在的事物。但在为数众多的连接点中，如何定位某些感兴趣的连接点呢？AOP 通过“切点”定位特定的接连点。借助数据库查询的概念来理解切点和连接点的关系再合适不过了：连接点相当于数据库中的记录，而切点相当于查询条件。切点和连接点不是一对一的关系，一个切点可以匹配多个连接点。

在 Spring 中，切点通过 org.springframework.aop.Pointcut 接口进行描述，它使用类和方法作为连接点的查询条件，Spring AOP 的规则解析引擎负责解析切点所设定的查询条件，找到对应的连接点。确切地说，应该是执行点而非连接点，因为连接点是方法执行前、执行后等包括方位信息的具体程序执行点，而切点只定位到某个方法上，所以如果希望定位到具体的连接点上，还需要提供方位信息。

3）增强(Advice）

增强是织入目标类连接点上的一段程序代码，是不是觉得 AOP 越来越像黑客了，这不是往业务类中装入木马吗？我们大可按照这一思路去理解增强，因为这样更形象易懂。在 Spring 中，增强除用于描述一段程序代码外，还拥有另一个和连接点相关的信息，这便是执行点的方位。结合执行点的方位信息和切点信息，就可以找到特定的连接。正因为增强既包含用于添加到目标连接点上的一段执行逻辑，又包含用于定位连接点的方位信息，所以 Spring 所提供的增强接口都是带方位名的，如 BeforeAdvice、AfterReturningAdvice、ThrowsAdvice 等。BeforeAdvice 表示方法调用前的位置，而 AfterReturningAdvice 表示访问返回后的位置。所以只有结合切点和增强，才能确定特定的连接点并实施增强逻辑。

有很多书籍和文章将 Advice 译为“通知”，就像将“how old are you?”译为“怎么老是你”一样，明显是一种“望文生义”的译法。来看几个使用“通知”的语境：银行向张三发出了一个催款通知；班主任通知学生明天大扫除。从这些语境中可以知道，通知者只是把某个消息传达给被通知者，并不会替被通知者做任何事情。而 Spring 的 Advice 必须嵌入类的某连接点上，并完成一段附加的执行逻辑，这明显是去“增强”目标类的功能。当然，我们不能对这个翻译有过多的微词，毕竟 Advice 这个英文单词本身就有些不知所云，如果将其改为 Enhancer，相信理解起来会更容易一些。

4）目标对象(Target)

增强逻辑的织入目标类。如果没有 AOP，那么目标业务类需要自己实现所有的逻辑，就如上代码所示。在 AOP 的帮助下，ForumService 只实现那些非横切逻辑的程序逻辑，而性能监视和事务管理等这些横切逻辑则可以使用 AOP 动态织入特定的连接点上。

5）引介(Introduction)

引介是一种特殊的增强，它为类添加一些属性和方法。这样，即使一个业务类原本没有实现某个接口，通过 AOP 的引介功能，也可以动态地为该业务类添加接口的实现逻辑，让业务类成为这个接口的实现类。

6）织入(Weaving）

织入是将增强添加到目标类的具体连接点上的过程。AOP 就像一台织布机，将目标类、增强或者引介天衣无缝地编织到一起。我们不能不说“织入”这个词太精辟了。根据不同的实现技术，AOP有3种织入方式。

（1）编译期织入，这要求使用特殊的 Java 编译器。
（2）类装载期织入，这要求使用特殊的类装载器。
（3）动态代理织入，在运行期为目标类添加增强生成子类的方式。

Spring 采用动态代理织入，而 AspectJ 采用编译期织入和类装载期织入。

7）代理(Proxy)

一个类被 AOP 织入增强后，就产生了一个结果类，它是融合了原类和增强逻辑的代理类。根据不同的代理方式，代理类既可能是和原类具有相同接口的类，也可能就是原类的子类，所以可以采用与调用原类相同的方式调用代理类。

8）切面(Aspect)

切面由切点和增强（引介）组成，它既包括横切逻辑的定义，也包括连接点的定义。Spring AOP 就是负责实施切面的框架，它将切面所定义的横切逻辑织入切面所指定的连接点中。

AOP 的工作重心在于如何将增强应用于目标对象的连接点上。这里包括两项工作：第一，如何通过切点和增强定位到连接点上；第二，如何在增强中编写切面的代码。大部分内容都将围绕这两点展开。

 

3.AOP的实现者

AOP 工具的设计目标是把横切的问题（如性能监视、事务管理）模块化。使用类似 OOP 的方式进行切面的编程工作。位于 AOP 工具核心的是连接点模型，它提供了一种机制，可以定位到需要在哪里发生横切。

1）AspectJ
AspectJ 是语言级的 AOP 实现，2001年由 Xerox PARC 的 AOP 小组发布，目前版本己经更新到1.8.9。AspectJ 扩展了 Java 语言，定义了AOP语法，能够在编译期提供横切代码的织入，所以它有一个专门的编译器用来生成遵守 Java 字节编码规范的 Class 文件。其主页位于http://www.eclipse.org/aspectj。

2）AspectWerkz

Aspectwerkz 是基于 Java 的简单、动态、轻量级的 AOP 框架，该框架于2002年发布，由 BEA Systems 提供支持。它支持运行期或类装载期织入横切代码，所以它拥有一个特殊的类装载器。现在，AspectJ 和 Aspectwerkz 项目己经合并，以便整合二者的力量和技术创建统一的 AOP 平台。它们合作的第一个发布版本是AspectJ 5：扩展 AspectJ 语言，以基于注解的方式支持类似 AspectJ 的代码风格。

3）JBoss AOP
JBoss AOP 于2004年作为 JBoss 应用程序服务器框架的扩展功能发布。

4）Spring AOP

Spring AOP 使用纯 Java 实现，它不需要专门的编译过程，也不需要特殊的类装载器，它在运行期通过代理方式向目标类织入增强代码。Spring 并不尝试提供最完整的 AOP 实现，相反，它侧重于提供一种和 Spring IOC 容器整合的 AOP 实现，用以解决企业级开发中的常见问题。在 Spring 中可以无缝地将 Spring AOP、loc 和 AspectJ 整合在一起。