(8)Spring框架----面向切面编程(AOP)的那些基础知识

1 AOP是什么

考虑这样一个问题：需要对系统中的某些业务做日志记录，比如支付系统中的支付业务需要记录支付相关日志，对于支付系统可能相当复杂，比如可能有自己的支付系统，也可能引入第三方支付平台，面对这样的支付系统该如何解决呢？

传统解决方案：

1）日志部分提前公共类LogUtils，定义“longPayBegin”方法用于记录支付开始日志，“logPayEnd”用于记录支付结果：

2）支付部分，定义IPayService接口并定义支付方法“pay”，并定义了两个实现：“PointPayService”表示积分支付，“RMBPayService”表示人民币支付；并且在每个支付实现中支付逻辑和记录日志：

3）支付实现很明显有重复代码，这个重复很明显可以使用模板设计模式消除重复：

4）到此我们设计了一个可以复用的接口；但大家觉得这样记录日志会很好吗，有没有更好的解决方案？

如果对积分支付方式添加统计功能，比如在支付时记录下用户总积分数、当前消费的积分数，那我们该如何做呢？直接修改源代码添加日志记录，这完全违背了面向对象最重要的原则之一：开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）？

更好的解决方案：在我们的支付组件中由于使用了日志组件，即日志模块横切于支付组件，在传统程序设计中很难将日志组件分离出来，即不耦合我们的支付组件；因此面向方面编程AOP就诞生了，它能分离我们的组件，使组件完全不耦合:

A）采用面向方面编程后，我们的支付组件看起来如下所示，代码中不再有日志组件的任何东西；

B）所以日志相关的提取到一个切面中，AOP实现者会在合适的时候将日志功能织入到我们的支付组件中去，从而完全解耦支付组件和日志组件。

看到这大家可能不是很理解，没关系，先往下看。

面向方面编程(AOP)：也可称为面向切面编程，是一种编程范式，提供从另一个角度来考虑程序结构从而完善面向对象编程(OOP)。

在进行OOP开发时，都是基于对组件（比如类）进行开发，然后对组件进行组合，OOP最大问题就是无法解耦组件进行开发，比如我们上边举例，而AOP就是为了克服这个问题而出现的，它来进行这种耦合的分离。

AOP为开发者提供一种进行横切关注点（比如日志关注点横切了支付关注点）分离并织入的机制，把横切关注点分离，然后通过某种技术织入到系统中，从而无耦合的完成了我们的功能。

2、AOP能干什么

AOP主要用于横切关注点分离和织入，因此需要理解横切关注点和织入：

关注点：可以认为是所关注的任何东西，比如上边的支付组件；
关注点分离：将问题细化从而单独部分，即可以理解为不可再分割的组件，如上边的日志组件和支付组件；
横切关注点：一个组件无法完成需要的功能，需要其他组件协作完成，如日志组件横切于支付组件；
织入：横切关注点分离后，需要通过某种技术将横切关注点融合到系统中从而完成需要的功能，因此需要织入，织入可能在编译期、加载期、运行期等进行。

横切关注点可能包含很多，比如非业务的：日志、事务处理、缓存、性能统计、权限控制等等这些非业务的基础功能；还可能是业务的：如某个业务组件横切于多个模块。如图：

传统支付形式，流水方式：

面向切面方式，先将横切关注点分离，再将横切关注点织入到支付系统中：

AOP能干什么：

用于横切关注点的分离和织入横切关注点到系统；比如上边提到的日志等等；
完善OOP；
降低组件和模块之间的耦合性；
使系统容易扩展；
而且由于关注点分离从而可以获得组件的更好复用。

3、AOP的基本概念

在进行AOP开发前，先熟悉几个概念：

连接点（Jointpoint）：表示需要在程序中插入横切关注点的扩展点，连接点可能是类初始化、方法执行、方法调用、字段调用或处理异常等等，Spring只支持方法执行连接点，在AOP中表示为“在哪里干”；
切入点（Pointcut）：选择一组相关连接点的模式，即可以认为连接点的集合，Spring支持perl5正则表达式和AspectJ切入点模式，Spring默认使用AspectJ语法，在AOP中表示为“在哪里干的集合”；
通知（Advice）：在连接点上执行的行为，通知提供了在AOP中需要在切入点所选择的连接点处进行扩展现有行为的手段；包括前置通知（before advice）、后置通知(after advice)、环绕通知（around advice），在Spring中通过代理模式实现AOP，并通过拦截器模式以环绕连接点的拦截器链织入通知；在AOP中表示为“干什么”；
方面/切面（Aspect）：横切关注点的模块化，比如上边提到的日志组件。可以认为是通知、引入和切入点的组合；在Spring中可以使用Schema和@AspectJ方式进行组织实现；在AOP中表示为“在哪干和干什么集合”；
引入（inter-type declaration）：也称为内部类型声明，为已有的类添加额外新的字段或方法，Spring允许引入新的接口（必须对应一个实现）到所有被代理对象（目标对象）, 在AOP中表示为“干什么（引入什么）”；
目标对象（Target Object）：需要被织入横切关注点的对象，即该对象是切入点选择的对象，需要被通知的对象，从而也可称为“被通知对象”；由于Spring AOP 通过代理模式实现，从而这个对象永远是被代理对象，在AOP中表示为“对谁干”；
AOP代理（AOP Proxy）：AOP框架使用代理模式创建的对象，从而实现在连接点处插入通知（即应用切面），就是通过代理来对目标对象应用切面。在Spring中，AOP代理可以用JDK动态代理或CGLIB代理实现，而通过拦截器模型应用切面。
织入（Weaving）：织入是一个过程，是将切面应用到目标对象从而创建出AOP代理对象的过程，织入可以在编译期、类装载期、运行期进行。
在AOP中，通过切入点选择目标对象的连接点，然后在目标对象的相应连接点处织入通知，而切入点和通知就是切面（横切关注点），而在目标对象连接点处应用切面的实现方式是通过AOP代理对象，如图：

接下来再让我们具体看看Spring有哪些通知类型：

前置通知（Before Advice）:在切入点选择的连接点处的方法之前执行的通知，该通知不影响正常程序执行流程（除非该通知抛出异常，该异常将中断当前方法链的执行而返回）。应用：方法的参数校验
后置通知（After Advice）: 在切入点选择的连接点处的方法之后执行的通知，应用：释放资源。包括如下类型的后置通知：

后置-最终通知（After returning Advice）:在切入点选择的连接点处的方法正常执行完毕时执行的通知，必须是连接点处的方法没抛出任何异常正常返回时才调用后置通知。应用：修改方法的返回值

后置-异常抛出通知（After throwing Advice）: 在切入点选择的连接点处的方法抛出异常返回时执行的通知，必须是连接点处的方法抛出任何异常返回时才调用异常通知。应用：包装异常的信息
后置-最终通知（After finally Advice）: 在切入点选择的连接点处的方法返回时执行的通知，不管抛没抛出异常都执行，类似于Java中的finally块。

环绕通知（Around Advices）：环绕着在切入点选择的连接点处的方法所执行的通知，环绕通知可以在方法调用之前和之后自定义任何行为，并且可以决定是否执行连接点处的方法、替换返回值、抛出异常等等。应用：目标的方法默认不执行，需要使用ProceedingJoinPoint对来让目标对象的方法执行

各种通知类型在UML序列图中的位置，如图所示：

4、AOP代理

AOP代理就是AOP框架通过代理模式创建的对象，Spring使用JDK动态代理或CGLIB代理来实现，Spring缺省使用JDK动态代理来实现，从而任何接口都可别代理，如果被代理的对象实现不是接口将默认使用CGLIB代理，不过CGLIB代理当然也可应用到接口。

AOP代理的目的就是将切面织入到目标对象。

概念都总结完了，接下来让我们看一下AOP的 HelloWorld吧。