spring(4)面向切面的Spring（AOP）

【0】README

1）本文部分文字描述转自：“Spring In Action（中/英文版）”，旨在review “spring(4)面向切面的Spring（AOP）” 的相关知识；

2）在软件开发中，散布于应用中多处的功能被称为横切关注点。通常来讲，这些横切关注点从概念上是与应用的业务逻辑相分离的（但是往往会直接嵌入到应用的业务逻辑中）。把这些横切关注点与业务逻辑相分离正是面向切面编程（AOP）所要解决的问题；（干货——引入横切关注点及其所要解决的问题）

3）要知道，DI有助于应用对象之间的解耦，而AOP 可以实现横切关注点与它们所影响的对象之间的解耦；（干货——DI 和 AOP 的作用）

4）本文内容概览：

4.1）暂时了Spring对切面的支持，包括如何把普通类声明为一个切面和如何使用注解创建切面；

4.2）除此之外，还可以看到 AspectJ——另一种流行的AOP实现——如何补充Spring AOP的功能；（干货——引入AspectJ框架）

【1】什么是面向切面编程

1）problem+solution：

1.1）problem：如果要重用通用功能的话，最常见的技术是继承或委托。但是，如果在整个应用中都使用相同的基类，继承往往会导致一个脆弱的对象体系；

1.2）solution：切面提供了取代继承和委托的另一种可选方案；

2）切面：横切关注点可以被模块化为特殊的类，这些类被称为切面；这样做有两个好处（merits）（干货——切面的定义）

m1）现在每个关注点都集中于一个地方，而不是分散到多处；

m2）服务模块更加简洁了，因为它们只包含主要关注点的代码，而次要关注点的代码被转移到切面中了；

【1.1】定义AOP术语

1）描述切面的术语有：通知，切点，连接点；

1.1）通知（Advice）：切面的工作被称为通知；通知定义了切面是什么以及何时使用；（5中类型的通知：前置通知，后置通知，返回通知，异常通知，环绕通知）

1.2）连接点（Join point）：是在应用执行过程中能够插入切面的一个点；

1.3）切点（Pointcut）：如果说通知定义了切面是什么和何时执行的话，那么切点就定义了何处（在何处执行），切点的定义会匹配通知所要织入的一个或多个连接点；

1.4）切面（Aspect）：切面是通知和切点的结合。通知和切点共同定义了切面的全部内容——它是什么？

1.5）引入（Introduction）：引入允许我们向现有的类添加新方法或属性；

1.6）织入（Weaving）：织入是吧切面应用到目标对象并创建新的代理对象的过程；切面在指定的连接点被织入到目标对象中。在目标对象的生命周期里有多个点可以进行织入：

peroid1）编译期：切面在目标类编译时被织入；AspectJ的织入编译器就是以这种方式织入切面的；

peroid2）类加载期：切面在目标类加载到 jvm 时被织入；这种方式需要特殊的类加载器（ClassLoader），它可以在目标类被引入应用之前增强该目标类的字节码；AspectJ 5 的加载时织入（load-time weaving，LTW）就支持以这种方式织入切面；

period3）运行期：切面在应用运行的某个时刻被织入；一般case下，在织入切面时，AOP 容器会为目标对象动态地创建一个代理对象。Spring AOP 就是以这种方式织入切面的；

【1.2】Spring对AOP 的支持

1）Spring 和 AspectJ 之间有大量的协作，而且Spring 对 AOP 的支持在很多方面借鉴了 AspectJ 项目；

2）spring 提供了4中类型的 AOP支持：

type1）基于代理的经典 spring AOP；

type2）纯 POJO 切面；

type3）@AspectJ 注解驱动的切面；

type4）注入式 AspectJ 切面（适用于spring 各种version）；

Attention）

A1）前三种都是 spring aop 实现的变体，spring aop 构建在动态代理基础之上：因此，spring 对 aop的支持局限于方法拦截；（干货——spring 对 aop的支持局限于方法拦截）

A2）spring 借鉴了AspectJ 的切面，以提供注解驱动的AOP。本质上，它依然是 spring 基于代理的aop，但是编程模型几乎与编写成熟的 AspectJ 注解切面完全一致。这种aop 风格的好处在于能够不使用XML 来完成功能；

3）spring 在运行时通知对象：通过在代理类中包裹切面，spring 在运行期吧切面织入到 spring管理的bean中。如下图所示。代理类封装了目标类，并拦截被通知方法的调用，再把调用转发给真正的目标bean。当代理拦截到方法调用时，在调用目标bean 方法之前，会执行切面逻辑；

4）spring 只支持方法级别的连接点：通过使用各种aop 方案可以支持多种连接点模型；

4.1）因为spring基于动态代理，所以spring 只支持方法连接点。这与一些其他的AOP 框架是不同的，例如 AspectJ 和 JBoss，除了方法切点外，它们还提供了字段和构造器接入点；（干货——因为spring基于动态代理，所以spring 只支持方法连接点）

4.2）方法拦截可以满足绝大部分的需求；如果需要方法拦截之外的连接点拦截功能，可以利用 Aspect 来补充 spring aop 的功能；

【2】通过切点来选择连接点

1）关于spring aop 的AspectJ 切点，最重要的一点是：spring仅仅支持AspectJ 切点指示器的一个子集；

2）review：spring是基于代理的，而某些切点表达式是与基于代理的aop 无关的，下表列出了 spring aop 所支持的 AspectJ 切点指示器；

Attention）只有 execution指示器：是实际执行匹配的，而其他的指示器都是用来限制匹配的；它是最主要使用的指示器；

【2.1】编写切点

1）需要有个主题来定义切面的切点：

public interface Performance {public void perform();
}

2）表达式execution(* concert.Performance.perform(..))：这个表达式能够设置当 perform()方法执行时触发通知的调用；

3）假设我们需要匹配的切点仅匹配 concert 包，在此case下，可以使用 within() 指示器来限制匹配，如下图所示；

【2.2】在切点中选择bean

1）bean()指示器：spring 引入了新的bean()指示器，它允许我们在切点表达式中使用 bean 的ID 来标识 bean。（干货——引入指示器的概念）

2）看个荔枝：

execution(* concert.Performance.perform()) and bean('jaychou') ：我们希望在执行Performance.perform方法时应用通知，但限定bean的ID为 jaychou；

execution(* concert.Performance.perform()) and !bean('jaychou')： 我们希望在执行Performance.perform方法时应用通知，但限定bean的ID不为 jaychou；

【3】使用注解创建切面

1）intro：使用注解来创建切面是 AspectJ 5 所引入的关键特性；

【3.1】定义切面

1）看个荔枝：将考生定义为一个切面；

@Aspect
public class Examinee { // 考生@Before("execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))")public void checkIdentity() { // 身份审查System.out.println("please show us your admission ticket.");}@Before("execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))")public void checkSecurity() { // 安检System.out.println("please accept electronic equipment inspection.");}@AfterReturning("execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))")public void handinPaper() { // 交卷System.out.println("please hand in an examination paper.");}@AfterThrowing("execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))")public void cancelQualification() { // 取消考试资格System.out.println("cancel the exam qualification");}
}

对以上代码的分析（Analysis）：

A1）spring使用了 AspectJ 注解来声明通知方法，如下表所示：

A2）上面的注解都给定了一个切点表达式作为它的值，且这4个切点表达式都是相同的，其实它们可以设置成为不同的切点表达式；

3）problem+solution：

3.1）problem：相同的切点表达式出现了四遍，这可是不光彩的事情；

3.2）solution：引入了 @PointCut注解，该注解能够在一个 @AspectJ 切面内定义可重用个切点；

@Aspect
public class ExamineeVersion2 {@Pointcut("execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))")public void chineseExamination(){}@Before("chineseExamination()")public void checkIdentity() { // 身份审查System.out.println("please show us your admission ticket.");}@Before("chineseExamination()")public void checkSecurity() { // 安检System.out.println("please accept electronic equipment inspection.");}@AfterReturning("chineseExamination()")public void handinPaper() { // 交卷System.out.println("please hand in an examination paper.");}@AfterThrowing("chineseExamination()")public void cancelQualification() { // 取消考试资格System.out.println("cancel the exam qualification");}
}

对以上代码的分析（Analysis）：

A1）在 Examinee中，chineseExamination()方法使用了 @Pointcut 注解，为@Pointcut注解设置的值是一个切点表达式；

A2）实际上扩展了切点表达式语言，这就可以在任何的切点表达式中使用 chineseExamination()方法了；

4）problem+solution：

4.1）problem：如果仅仅是以上代码的话，即便使用了AspectJ 注解，但它也不会被视为切面，这些注解不会解析，也不会创建将其转换为切面的代理；

4.2）solution：如果使用JavaConfig的话，可以在配置类的类级别上通过使用 @EnableAspectJAutoProxy 注解启用自动代理功能；（干货——@EnableAspectJAutoProxy 注解的作用）
@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy
@ComponentScan
public class ExaminationConfig {@Beanpublic Examinee getExaminee() {return new Examinee("xiaotang");}
}

4.3）如果使用XML配置类装配bean的话，使用 spring aop命名空间中的 <aop:aspectj-autoproxy> 元素：

Attention）

A1）不管使用JavaConfig 还是 XML配置来装配：AspectJ 自动代理都会为使用 @AspectJ 注解的bean创建一个代理，这个代理会围绕着所有该切面的切点所匹配的bean；

A2）在这种case下，将会为 Examination bean创建一个代理，Examinee类中的通知方法将会在 chineseExamination() 方法调用前后执行；

A3）spring的 AspectJ 自动代理仅仅是使用 @AspectJ 作为创建切面的指导，切面依然是基于代理的；本质上，它依然是 spring基于代理的切面；

【3.2】创建环绕通知

1）intro：环绕通知是最强大的通知类型。它能够让你所编写的逻辑将被通知的目标方法完全包装起来。实际上就想是在一个通知方法中通知编写前置通知和后置通知；

2）看个荔枝：重写 Eaxminee 切面；

// 考生(就是一个切面)
@Aspect
public class ExamineeVersion3 {@Pointcut("execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))")public void chineseExamination() {}@Around("chineseExamination()")public void doChineseExamination(ProceedingJoinPoint jp) {try {System.out.println("please show us your admission ticket.");System.out.println("please accept electronic equipment inspection.");jp.proceed();System.out.println("please hand in an examination paper.");} catch (Throwable e) {System.out.println("cancel the exam qualification");}}
}

对以上代码的分析（Analysis）：

A1）@Around注解表明 doChineseExamination() 方法会作为 chineseExamination() 切点的环绕通知；（干货——@Around注解的作用）

A2）别忘记调用 ProceedingJoinPoint.proceed()方法，如果不调用这个方法的话，那么你的通知实际上会阻塞对被通知方法的调用；

A3）当然，你可以不调用ProceedingJoinPoint.proceed()方法，你也可以在通知中对它进行多次调用；

【3.3】处理通知中的参数

1）除了环绕通知，我们编写的其他通知不需要关注传递给被通知方法的任意参数；

2）如果切面所通知的方法确实有参数该怎么办？切面能访问和使用传递给被通知方法的参数吗？

3）看个荔枝：

对以上代码的分析（Analysis）：

A1）这里的不同点在于切点还声明了要提供给通知方法的参数；

A2）关注 args(trackNumber))限定符：它表明传递给 playTrack()方法的int类型参数也会传递到通知里面去，参数的名称 trackNumber 也与切点方法签名中的参数相匹配；

A3）这个参数会传递到通知方法中：该方法是通过 @Before 注解和命名切点 trackPlayed（trackNumber）定义的。切点定义中的参数与切点方法中的参数名称是一样的，这样就完成了从命名切点到通知方法的参数转移；
@Aspect
public class ExamineeArgs {private String name;public ExamineeArgs(String name) {this.name = name;}@Pointcut("execution(* com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.getExamineeNumber(int)) "+ "&& args(examSiteCode)")public void myGetExamineeNumber(int examSiteCode) {}@Before("myGetExamineeNumber(examSiteCode)")public void checkIdentity(int examSiteCode) { // 身份审查System.out.println("@Before: your exam site code is " + examSiteCode);}
}

【3.4】通过注解引入新功能

1）intro：切面能够为现有的方法增加新功能，利用aop概念，切面与可以为 spring bean 添加新方法；

2）当引入接口的方法被调用时，代理会把此调用委托给实现了新接口的某个其他对象。实际上，一个bean的实现被拆分到了多个类中；（干货——一个spring bean的实现被拆分到了多个类中）

3）借助于aop 的引入功能，可以不必在设计上妥协或侵入性地改变现有的实现。为了实现该功能，我们要创建一个新切面；

@Aspect
public class ExamineeArgs {private String name;public ExamineeArgs(String name) {this.name = name;}@Pointcut("execution(* com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.getExamineeNumber(int)) "+ "&& args(examSiteCode)")public void myGetExamineeNumber(int examSiteCode) {    }@Before("myGetExamineeNumber(examSiteCode)")public void checkIdentity(int examSiteCode) { // 身份审查System.out.println("@Before: your exam site code is " + examSiteCode);}
}// 高考
public class CollegeEntraceExamination {public CollegeEntraceExamination() { }public void chineseExamination() {System.out.println("chinese examination is underway.");}public int getExamineeNumber(int examSiteCode) {return 1000;}
}
//---------------------------------------我是分割线.

@Aspect
public class AdditionExaminationIntroducer{@DeclareParents(value="com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination+",defaultImpl=AdditionExaminationImpl.class)public static AddtionExamination addtionExamination;
}

public interface AddtionExamination {void doAddtionalExamination();
}
public class AdditionExaminationImpl implements AddtionExamination{@Overridepublic void doAddtionalExamination() {System.out.println("do additional questions as possible as you can.");}
}

对以上代码的分析（Analysis）：

A1）这个切面与以往切面不同的是：它并没有前置，后置等通知，而是通过 @DeclareParents注解将 AddtionExamination 接口引入到 CollegeEntraceExamination bean中；

A2）@DeclareParents注解由3个部分组成：（干货——@DeclareParents注解的作用）

part1）value属性：指定了哪种类型的bean 要引入该接口；

part2）defaultImpl：指定了为引入功能提供实现的类；

part3）@DeclareParents注解所标注的静态属性：指明了要引入的接口；

A3）和其它切面一样，需要在spring 应用中将 AdditionExaminationIntroducer 声明为一个 bean；
<bean class="com.spring.chapter4.AdditionExaminationIntroducer" />
spring 的自动代理机制将会获取到它的声明，但 spring 发现一个bean使用 @Aspect注解时，spring就会创建一个代理，然后将调用委托给被代理bean 或被引入的实现，这取决于调用的方法属于被代理的bean 还是属于被引入的接口；（干货——这解释了为什么一个spring bean的实现被拆分到了多个类中的问题）

对上图的分析（Analysis）：我们看到，即使CollegeEntraceExamination 并没有实现 AddtionExamination接口，但是通过创建新切面为前者添加了新方法，CollegeEntraceExamination 就可以调用了doAddtionalExamination()方法了；

4）面向注解的切面声明有一个明显的劣势：你必须能够为通知类添加注解。为了做到这一点，必须要有源码；如果没有源码，或不想将 AspectJ 注解放到你的代码中，可以使用 spring XML 配置文件中声明切面；（干货——面向注解的切面声明有一个明显的劣势）

【4】在XML 中声明切面

1）之前有这样一个rule：基于注解的bean装配要优于基于JavaConfig 的装配，基于JavaConfig的装配要优于基于XML的配置装配；

2）但是，如果需要声明切面，但又不能为通知类添加注解的时候，那么就必须转向XML 配置了；

3）spring 的aop 配置元素能够以非侵入性的方式声明切面

【4.1】声明前置和后置通知

1）通过XML 将无注解的 Examinee 声明为切面

<aop:config><aop:aspect ref="examinee"><aop:beforepointcut="execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))"method="checkIdentity"/><aop:beforepointcut="execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))"method="checkIdentity"/><aop:after-returningpointcut="execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))"method="handinPaper"/><aop:after-throwingpointcut="execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))"method="cancelQualification"/></aop:aspect>
</aop:config>

2）使用<aop:pointcut> 定义命名切点

<aop:config><aop:aspect ref="examinee"><aop:pointcutid="chineseExamination"expression="execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))" /><aop:beforepointcut-ref="chineseExamination"method="checkIdentity"/><aop:beforepointcut-ref="chineseExamination"method="checkIdentity"/><aop:after-returningpointcut-ref="chineseExamination"method="handinPaper"/><aop:after-throwingpointcut-ref="chineseExamination"method="cancelQualification"/></aop:aspect>
</aop:config>

图片t18

Attention）spring4-config.xml 源代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"  xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsdhttp://www.springframework.org/schema/aophttp://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-3.0.xsd "><aop:aspectj-autoproxy /><aop:config><aop:aspect ref="examineeXML"><aop:pointcut id="chineseExamination"expression="execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))" /><aop:before pointcut-ref="chineseExamination" method="checkIdentity" /><aop:before pointcut-ref="chineseExamination" method="checkSecurity" /><aop:after-returning pointcut-ref="chineseExamination" method="handinPaper" /><aop:after-throwing pointcut-ref="chineseExamination" method="cancelQualification" /></aop:aspect></aop:config>
</beans>

【4.2】在XML配置元素中声明环绕通知

step1）attendChineseExamination()方法提供了aop环绕通知；

// 考生(就是一个切面)
public class ExamineeAroundXML {private String name;public ExamineeAroundXML(String name) {this.name = name;}public void attendChineseExamination(ProceedingJoinPoint jp) {try {System.out.println("AroundXML@Before: please show us your admission ticket.");System.out.println("AroundXML@Before: please accept electronic equipment inspection.");jp.proceed();System.out.println("AroundXML@AfterReturn: please hand in an examination paper.");} catch (Throwable e) {System.out.println("AroundXML@AfterThrowing: cancel the exam qualification");}}
}

step2）在XML 中使用 <aop:around>元素声明环绕通知

<aop:config><aop:aspect ref="audience"><aop:pointcutid="chineseExamination"expression="execution(** com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.chineseExamination(..))" /><aop:aroundpointcut-ref="chineseExamination"method="attendChineseExamination"/></aop:aspect>
</aop:config>

图片t19

【4.3】为通知传递参数（在XML中将ExamineeXMLArgs 配置为参数化的切面）

图片t20

@Configuration
@ImportResource("classpath:com/spring/chapter4/spring4-args-config.xml")
public class ExaminationConfig {@Beanpublic CollegeEntraceExamination getExamination() {return new CollegeEntraceExamination();}@Bean(name="examineeXMLArgs")public ExamineeXMLArgs getExamineeXMLArgs() {return new ExamineeXMLArgs("xiaotang");}
}

spring4-args-config.xml 的源码如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"  xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsdhttp://www.springframework.org/schema/aophttp://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-3.0.xsd "><aop:aspectj-autoproxy /><aop:config><aop:aspect ref="examineeXMLArgs"><aop:pointcut id="getExamineeNumber"expression="execution(* com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.getExamineeNumber(int))and args(examSiteCode)" /><aop:before pointcut-ref="getExamineeNumber" method="checkIdentity"/></aop:aspect></aop:config>
</beans>

【4.4】通过XML为切面引入新功能

图片（t21）

@Configuration
@ImportResource("classpath:com/spring/chapter4/spring4-args-intro-config.xml")
public class ExaminationConfig {@Beanpublic CollegeEntraceExamination getExamination() {return new CollegeEntraceExamination();}@Bean(name="examineeXMLArgs")public ExamineeXMLArgs getExamineeXMLArgs() {return new ExamineeXMLArgs("xiaotang");}
}

spring4-args-intro-config.xml 的源代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"  xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsdhttp://www.springframework.org/schema/aophttp://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-3.0.xsd "><aop:aspectj-autoproxy /><aop:config><aop:aspect ref="examineeXMLArgs"><aop:pointcut id="getExamineeNumber"expression="execution(* com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination.getExamineeNumber(int))and args(examSiteCode)" /><aop:before pointcut-ref="getExamineeNumber" method="checkIdentity"/></aop:aspect><aop:aspect><aop:declare-parents types-matching="com.spring.chapter4.CollegeEntraceExamination+" implement-interface="com.spring.chapter4.AddtionExamination" default-impl="com.spring.chapter4.AdditionExaminationImpl"<!-- delegate-ref="additionExaminationImpl" 前提是spring容器中有additionExaminationImpl bean--> /></aop:aspect></aop:config>
</beans>

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