1. AOP概述
AOP是Spring框架的第⼆⼤核⼼(第⼀⼤核⼼是IoC)
1.1 什么是AOP?
• Aspect Oriented Programming(⾯向切⾯编程)
什么是⾯向切⾯编程呢? 切⾯就是指某⼀类特定问题, 所以AOP也可以理解为⾯向特定⽅法编程.
什么是⾯向特定⽅法编程呢? ⽐如上个章节学习的"登录校验", 就是⼀类特定问题.
登录校验拦截器, 就是对"登录校验"这类问题的统⼀处理.
所以, 拦截器也是AOP的⼀种应⽤.
AOP是⼀种思想, 拦截器是AOP思想的⼀种实现.
Spring框架实现了这种思想, 提供了拦截器技术的相关接⼝.
同样的, 统⼀数据返回格式和统⼀异常处理, 也是AOP思想的⼀种实现.
简单来说:
AOP是⼀种思想, 是对某⼀类事情的集中处理.
1.2 什么是Spring AOP?
AOP是⼀种思想, 它的实现⽅法有很多, 有Spring AOP,也有AspectJ、CGLIB等.
Spring AOP是其中的⼀种实现⽅式.
学会了统⼀功能之后, 是不是就学会了Spring AOP呢, 当然不是.
拦截器作⽤的维度是URL(⼀次请求和响应),
@ControllerAdvice
应⽤场景主要是全局异常处理 (配合⾃定义异常效果更佳), 数据绑定, 数据预处理.
AOP作⽤的维度更加细致(可以根据包、类、⽅法名、参数等进⾏拦截), 能够实现更加复杂的业务逻辑.
举个例⼦:我们现在有⼀个项⽬, 项⽬中开发了很多的业务功能现在有⼀些业务的执⾏效率⽐较低, 耗时较⻓, 我们需要对接⼝进⾏优化.第⼀步就需要定位出执⾏耗时⽐较⻓的业务⽅法, 再针对该业务⽅法来进⾏优化如何定位呢?我们就需要统计当前项⽬中每⼀个业务⽅法的执⾏耗时.如何统计呢?可以在业务⽅法运⾏前和运⾏后, 记录下⽅法的开始时间和结束时间, 两者之差就是这个⽅法的耗时.这种⽅法是可以解决问题的, 但⼀个项⽬中会包含很多业务模块, 每个业务模块⼜有很多接⼝, ⼀个接⼝⼜包含很多⽅法, 如果我们要在每个业务⽅法中都记录⽅法的耗时, 对于程序员⽽⾔, 会增加很多的⼯作量.
AOP就可以做到在不改动这些原始⽅法的基础上, 针对特定的⽅法进⾏功能的增强.
AOP的作⽤:在程序运⾏期间在不修改源代码的基础上对已有⽅法进⾏增强(⽆侵⼊性: 解耦)
接下来我们来看Spring AOP如何来实现
2. Spring AOP快速入门
学习什么是AOP后, 我们先通过下⾯的程序体验下AOP的开发, 并掌握Spring中AOP的开发步骤.
需求: 统计图书系统各个接⼝⽅法的执⾏时间
2.1 引入AOP依赖
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>
2.2 编写AOP程序
记录Controller中每个⽅法的执⾏时间
package com.example.demo.component;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Aspect
@Component
@Slf4j
public class TimeAspect {
/**
* 记录⽅法耗时
*/
@Around("execution(* com.example.demo.controller.*.*(..))")
public Object recordTime(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
//记录⽅法执⾏开始时间
long begin = System.currentTimeMillis();
//执⾏原始⽅法
Object result = pjp.proceed();
//记录⽅法执⾏结束时间
long end = System.currentTimeMillis();
//记录⽅法执⾏耗时
log.info(pjp.getSignature() + "执⾏耗时: {}ms", end - begin);
return result;
}
}
对程序进⾏简单的讲解:
1.
@Aspect: 标识这是⼀个切⾯类
2.
@Around: 环绕通知, 在⽬标⽅法的前后都会被执⾏.
后⾯的表达式表⽰对哪些⽅法进⾏增强.
3.
ProceedingJoinPoint.proceed() 让原始⽅法执⾏
整个代码划分为三部分
我们通过AOP⼊⻔程序完成了业务接⼝执⾏耗时的统计.通过上⾯的程序, 我们也可以感受到AOP⾯向切⾯编程的⼀些优势:• 代码⽆侵⼊: 不修改原始的业务⽅法, 就可以对原始的业务⽅法进⾏了功能的增强或者是功能的改变• 减少了重复代码• 提⾼开发效率• 维护⽅便
3. Spring AOP 详解
3.1 Spring AOP核⼼概念
3.1.1 切点(Pointcut)
切点(Pointcut), 也称之为"切⼊点"
Pointcut 的作⽤就是提供⼀组规则 (使⽤ AspectJ pointcut expression language 来描述), 告诉程序对哪些⽅法来进⾏功能增强.
上⾯的表达式
execution(* com.example.demo.controller.*.*(..))
就是切点表达式.
3.1.2 连接点(Join Point)
满⾜切点表达式规则的⽅法, 就是连接点.
也就是可以被AOP控制的⽅法
以⼊⻔程序举例, 所有
com.example.demo.controller
路径下的⽅法, 都是连接点.
上述controller 中的⽅法都是连接点
切点和连接点的关系连接点是满足切点表达式的元素. 切点可以看做是保存了众多连接点的⼀个集合.比如:切点表达式: 娱乐圈所有明星连接点就是: 张艺兴、黄渤等各个明星
3.1.3 通知(Advice)
通知就是具体要做的⼯作, 指哪些重复的逻辑,也就是共性功能(最终体现为⼀个⽅法)
⽐如上述程序中记录业务⽅法的耗时时间, 就是通知
在AOP⾯向切⾯编程当中, 我们把这部分重复的代码逻辑抽取出来单独定义, 这部分代码就是通知的内容.
3.1.4 切⾯(Aspect)
切⾯(Aspect) = 切点(Pointcut) + 通知(Advice)
通过切⾯就能够描述当前AOP程序需要针对于哪些⽅法, 在什么时候执⾏什么样的操作.
切⾯既包含了通知逻辑的定义, 也包括了连接点的定义.
切⾯所在的类, 我们⼀般称为切⾯类(被@Aspect注解标识的类)
3.2 通知类型
@Around
就是其中⼀种通知类型, 表⽰环绕通知.
Spring中AOP的通知类型有以下⼏种:• @Around: 环绕通知, 此注解标注的通知⽅法在⽬标⽅法前, 后都被执⾏• @Before: 前置通知, 此注解标注的通知⽅法在⽬标⽅法前被执⾏• @After: 后置通知, 此注解标注的通知⽅法在⽬标⽅法后被执⾏, ⽆论是否有异常都会执⾏• @AfterReturning: 返回后通知, 此注解标注的通知⽅法在⽬标⽅法后被执⾏, 有异常不会执⾏• @AfterThrowing: 异常后通知, 此注解标注的通知⽅法发⽣异常后执⾏
3.2.1 结合代码学习
运⾏程序, 观察⽇志:
1.
正常运⾏的情况
http://127.0.0.1:8080/test/t1
程序正常运⾏的情况下,
@AfterThrowing
标识的通知⽅法不会执⾏
从上图也可以看出来,
@Around
标识的通知⽅法包含两部分, ⼀个"前置逻辑", ⼀个"后置逻辑".其 中"前置逻辑" 会先于 @Before
标识的通知⽅法执⾏, "后置逻辑" 会晚于
@After
标识的通知⽅法执
⾏
2. 异常时的情况
程序发⽣异常的情况下:
•
@AfterReturning
标识的通知⽅法不会执⾏,
@AfterThrowing
标识的通知⽅法执⾏了
•
@Around
环绕通知中原始⽅法调⽤时有异常,通知中的环绕后的代码逻辑也不会在执⾏了(因为
原始⽅法调⽤出异常了
注意事项:
•
@Around 环绕通知需要调⽤ ProceedingJoinPoint.proceed()
来让原始⽅法执⾏, 其他通知不需要考虑⽬标⽅法执⾏.
•
@Around
环绕通知⽅法的返回值, 必须指定为Object, 来接收原始⽅法的返回值, 否则原始⽅法执
⾏完毕, 是获取不到返回值的.
•
⼀个切⾯类可以有多个切点.
3.3 @PointCut
上⾯代码存在⼀个问题, 就是存在⼤量重复的切点表达式
execution(* com.example.demo.controller.*.*(..)) ,
Spring提供了
@PointCut
注解, 把公共的切点表达式提取出来, 需要⽤到时引⽤该切⼊点表达式即可.
上述代码就可以修改为:
当切点定义使⽤private修饰时, 仅能在当前切⾯类中使⽤, 当其他切⾯类也要使⽤当前切点定义时, 就需要把private改为public.
引⽤⽅式为: 全限定类名.⽅法名()
3.4 切⾯优先级 @Order
当我们在⼀个项⽬中, 定义了多个切⾯类时, 并且这些切⾯类的多个切⼊点都匹配到了同⼀个⽬标⽅法.
当⽬标⽅法运⾏的时候, 这些切⾯类中的通知⽅法都会执⾏, 那么这⼏个通知⽅法的执⾏顺序是什么样的呢?
通过上述运⾏结果, 可以看出:存在多个切⾯类时, 默认按照切⾯类的类名字⺟排序:• @Before 通知:字⺟排名靠前的先执⾏• @After 通知:字⺟排名靠前的后执⾏但这种⽅式不⽅便管理, 我们的类名更多还是具备⼀定含义的.Spring 给我们提供了⼀个新的注解, 来控制这些切⾯通知的执⾏顺序: @Order
使用方式如下
@Aspect
@Component
@Order(2)
public class AspectDemo2 {
//...代码省略
}
@Aspect
@Component
@Order(1)
public class AspectDemo3 {
//...代码省略
}
@Aspect
@Component
@Order(3)
public class AspectDemo4 {
//...代码省略
}
通过上述程序的运⾏结果, 得出结论:@Order 注解标识的切⾯类, 执⾏顺序如下:• @Before 通知:数字越⼩先执⾏• @After 通知:数字越⼤先执⾏
@Order 控制切⾯的优先级, 先执⾏优先级较⾼的切⾯, 再执⾏优先级较低的切⾯, 最终执⾏⽬标⽅法.
3.5 切点表达式
切点表达式常⻅有两种表达⽅式
1. execution(RR):根据⽅法的签名来匹配
2. @annotation(RR) :根据注解匹配
3.5.1 execution表达式
execution() 是最常⽤的切点表达式, ⽤来匹配⽅法, 语法为:execution(< 访问修饰符 > < 返回类型 > < 包名 . 类名 . ⽅法 ( ⽅法参数 )> < 异常 >)// 访问修饰符和异常可以省略
切点表达式⽀持通配符表达:1. * :匹配任意字符,只匹配⼀个元素(返回类型, 包, 类名, ⽅法或者⽅法参数)a. 包名使⽤ * 表⽰任意包(⼀层包使⽤⼀个*)b. 类名使⽤ * 表⽰任意类c. 返回值使⽤ * 表⽰ 任意返回值类型d. ⽅法名使⽤ * 表⽰任意⽅法e. 参数使⽤ * 表⽰⼀个任意类型的参数2. .. :匹配多个连续的任意符号, 可以通配任意层级的包, 或任意类型, 任意个数的参数a. 使⽤ .. 配置包名,标识此包以及此包下的所有⼦包b. 可以使⽤ .. 配置参数,任意个任意类型的参数
切点表达式EG:
- TestController 下的 public修饰, 返回类型为String ⽅法名为t1, ⽆参⽅法
- execution(public String com.example.demo.controller.TestController.t1())
- 省略访问修饰符
- execution(public String com.example.demo.controller.TestController.t1())
- 匹配所有返回类型
- execution(* com.example.demo.controller.TestController.t1())
- 匹配TestController 下的所有⽆参⽅法
- execution(* com.example.demo.controller.TestController.*())
- 匹配TestController 下的所有⽅法
- execution(* com.example.demo.controller.TestController.*(..))
- 匹配controller包下所有的类的所有⽅法
- execution(* com.example.demo.controller.*.*(..))
- 匹配所有包下⾯的TestController
- execution(* com..TestController.*(..))
- 匹配com.example.demo包下, ⼦孙包下的所有类的所有⽅法
- execution(* com.example.demo..*(..))
3.5.2 @annotation
execution表达式更适⽤有规则的,
如果我们要匹配多个⽆规则的⽅法呢, ⽐如:TestController中的t1() 和UserController中的u1()这两个⽅法.
这个时候我们使⽤execution这种切点表达式来描述就不是很⽅便了.
我们可以借助⾃定义注解的⽅式以及另⼀种切点表达式
@annotation
来描述这⼀类的切点
实现步骤:
1.
编写⾃定义注解
2.
使⽤
@annotation
表达式来描述切点
3.
在连接点的⽅法上添加⾃定义注解
结合代码学习准备测试代码
3.5.2.1 ⾃定义注解 @MyAspect
创建⼀个注解类(和创建Class⽂件⼀样的流程, 选择Annotation就可以了)
1. @Target 标识了 Annotation 所修饰的对象范围, 即该注解可以⽤在什么地⽅.常⽤取值:ElementType. TYPE : ⽤于描述类、接⼝(包括注解类型) 或enum声明ElementType.METHOD: 描述⽅法ElementType.PARAMETER: 描述参数ElementType. TYPE_USE : 可以标注任意类型2. @Retention 指Annotation被保留的时间⻓短, 标明注解的⽣命周期@Retention 的取值有三种:1. RetentionPolicy.SOURCE:表⽰注解仅存在于源代码中, 编译成字节码后会被丢弃. 这意味着在运⾏时⽆法获取到该注解的信息, 只能在编译时使⽤. ⽐如 @SuppressWarnings , 以及lombok提供的注解 @Data , @Slf4j2. RetentionPolicy.CLASS:编译时注解. 表⽰注解存在于源代码和字节码中, 但在运⾏时会被丢弃. 这意味着在编译时和字节码中可以通过反射获取到该注解的信息, 但在实际运⾏时⽆法获取. 通常⽤于⼀些框架和⼯具的注解.3. RetentionPolicy.RUNTIME:运⾏时注解. 表⽰注解存在于源代码, 字节码和运⾏时中. 这意味着在编译时, 字节码中和实际运⾏时都可以通过反射获取到该注解的信息. 通常⽤于⼀些需要在运⾏时处理的注解, 如Spring的 @Controller @ResponseBody
3.5.2.2 切⾯类
使⽤
@annotation
切点表达式定义切点, 只对
@MyAspect
⽣
切⾯类代码如下:
3.5.2.3 添加⾃定义注解
4.Spring AOP的实现⽅式(常⻅⾯试题)
1. 基于注解 @Aspect (参考上述课件内容)2. 基于⾃定义注解 (参考⾃定义注解 @annotation 部分的内容)3. 基于Spring API (通过xml配置的⽅式, ⾃从SpringBoot ⼴泛使⽤之后, 这种⽅法⼏乎看不到了, 课下⾃⼰了解下即可)4. 基于代理来实现(更加久远的⼀种实现⽅式, 写法笨重, 不建议使⽤)
5.Spring AOP 原理
Spring AOP 是基于动态代理来实现AOP的
5.1 代理模式
代理模式, 也叫委托模式.
定义:为其他对象提供⼀种代理以控制对这个对象的访问.
它的作⽤就是通过提供⼀个代理类, 让我们在调⽤⽬标⽅法的时候, 不再是直接对⽬标⽅法进⾏调⽤, 而是
通过代理类间接调用
.
在某些情况下, ⼀个对象不适合或者不能直接引⽤另⼀个对象, ⽽代理对象可以在客⼾端和⽬标对象之间起到中介的作⽤.
使⽤代理前使⽤代理后⽣活中的代理• 艺⼈经纪⼈: ⼴告商找艺⼈拍⼴告, 需要经过经纪⼈,由经纪⼈来和艺⼈进⾏沟通.• 房屋中介: 房屋进⾏租赁时, 卖⽅会把房屋授权给中介, 由中介来代理看房, 房屋咨询等服务.• 经销商: ⼚商不直接对外销售产品, 由经销商负责代理销售.• 秘书/助理: 合作伙伴找⽼板谈合作, 需要先经过秘书/助理预约.
代理模式的主要⻆⾊
1. Subject: 业务接⼝类. 可以是抽象类或者接⼝(不⼀定有)
2. RealSubject: 业务实现类. 具体的业务执⾏, 也就是被代理对象.
3. Proxy: 代理类. RealSubject的代理.
⽐如房屋租赁Subject 就是提前定义了房东做的事情, 交给中介代理, 也是中介要做的事情RealSubject: 房东Proxy: 中介
UML类图如下:
代理模式可以在不修改被代理对象的基础上, 通过扩展代理类, 进⾏⼀些功能的附加与增强.
根据代理的创建时期, 代理模式分为静态代理和动态代理.
•
静态代理: 由程序员创建代理类或特定⼯具⾃动⽣成源代码再对其编译, 在程序运⾏前代理类的
.class ⽂件就已经存在了.
•
动态代理: 在程序运⾏时, 运⽤反射机制动态创建而成
5.1.1 静态代理
静态代理: 在程序运⾏前, 代理类的 .class⽂件就已经存在了. (在出租房⼦之前, 中介已经做好了相关的⼯作, 就等租⼾来租房⼦了)
我们通过代码来加深理解. 以房租租赁为例
1.
定义接⼝(定义房东要做的事情, 也是中介需要做的事情)
2.实现接⼝(房东出租房⼦)
3.代理(中介, 帮房东出租房⼦)
4.使用
上⾯这个代理实现⽅式就是静态代理(仿佛啥也没⼲).
从上述程序可以看出, 虽然静态代理也完成了对⽬标对象的代理, 但是由于代码都写死了, 对⽬标对象的每个⽅法的增强都是⼿动完成的,⾮常不灵活. 所以⽇常开发⼏乎看不到静态代理的场景
接下来新增需求:中介⼜新增了其他业务: 代理房屋出售我们需要对上述代码进⾏修改
从上述代码可以看出, 我们修改接⼝(Subject)和业务实现类(RealSubject)时, 还需要修改代理类
(Proxy).
同样的, 如果有新增接⼝(Subject)和业务实现类(RealSubject), 也需要对每⼀个业务实现类新增代理类 (Proxy).
既然代理的流程是⼀样的, 有没有⼀种办法, 让他们通过⼀个代理类来实现呢?
这就需要⽤到动态代理技术了.
5.1.2 动态代理
相⽐于静态代理来说,动态代理更加灵活.
我们不需要针对每个⽬标对象都单独创建⼀个代理对象, ⽽是把这个创建代理对象的⼯作推迟到程序运⾏时由JVM来实现. 也就是说动态代理在程序运⾏时, 根据需要动态创建⽣成.
⽐如房屋中介, 我不需要提前预测都有哪些业务, ⽽是业务来了我再根据情况创建.
看代码再来理解.
Java也对动态代理进⾏了实现, 并给我们提供了⼀些API, 常⻅的实现⽅式有两种1. JDK动态代理2. CGLIB动态代理
5.1.2.1 JDK动态代理
5.1.2.1.1 JDK 动态代理类实现步骤
1.
定义⼀个接⼝及其实现类(静态代理中的
HouseSubject
和
RealHouseSubject
)
2.
⾃定义
InvocationHandler
并重写
invoke
⽅法,在
invoke
⽅法中我们会调⽤⽬标⽅法(被代理类的⽅法)并⾃定义⼀些处理逻辑
3.
通过
Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader,Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h) ⽅法创建代理对象
1.定义JDK动态代理类
实现
InvocationHandler
接口
//invocation调用
//handler处理器
//invoke调用
2.创建⼀个代理对象并使用
3.代码详解
1.
InvocationHandler
InvocationHandler 接⼝是Java动态代理的关键接⼝之⼀, 它定义了⼀个单⼀⽅法
invoke()
, ⽤于
处理被代理对象的⽅法调⽤.
通过实现 InvocationHandler 接⼝的方法, 可以对被代理对象的⽅法进⾏功能增强.
2.
Proxy
Proxy
类中使⽤频率最⾼的⽅法是:
newProxyInstance()
, 这个⽅法主要⽤来⽣成⼀个代理
对象
这个⽅法⼀共有 3 个参数:Loader: 类加载器, ⽤于加载代理对象.interfaces : 被代理类实现的⼀些接⼝(这个参数的定义, 也决定了JDK动态代理只能代理实现了接⼝的⼀些类)h : 实现了 InvocationHandler 接⼝的对象
5.1.2.2 CGLIB动态代理
JDK 动态代理有⼀个最致命的问题是其只能代理实现了接⼝的类.有些场景下, 我们的业务代码是直接实现的, 并没有接⼝定义.为了解决这个问题, 我们可以⽤ CGLIB 动 态代理机制来解决.CGLIB(Code Generation Library)是⼀个基于ASM的字节码⽣成库,它允许我们在运⾏时对字节码进⾏修改和动态⽣成.CGLIB 通过继承⽅式实现代理, 很多知名的开源框架都使⽤到了CGLIB. 例如 Spring中的 AOP 模块中: 如果⽬标对象实现了接⼝,则默认采⽤ JDK 动态代理, 否则采⽤ CGLIB 动态代理.
5.1.2.2.1 CGLIB 动态代理类实现步骤
1.
定义⼀个类(被代理类)
2.
⾃定义
MethodInterceptor
并重写
intercept
⽅法,
intercept
⽤于增强⽬标⽅
法,和 JDK 动态代理中的
invoke
⽅法类似
3.
通过 Enhancer 类的 create()创建代理类
1.添加依赖
< dependency >< groupId >cglib</ groupId >< artifactId >cglib</ artifactId >< version >3.3.0</ version ></ dependency >
2.⾃定义MethodInterceptor(⽅法拦截器)
实现MethodInterceptor接⼝
3.创建代理类, 并使⽤
4.代码详解
1.
MethodInterceptor
MethodInterceptor
和 JDK动态代理中的
InvocationHandler
类似, 它只定义了⼀个⽅
法
intercept()
, ⽤于增强⽬标⽅法.
2.
Enhancer.create()
Enhancer.create() ⽤来⽣成⼀个代理对象
参数说明:
type: 被代理类的类型(类或接⼝)
callback: ⾃定义⽅法拦截器 MethodInterceptor
6.常见面试题
6.1 Spring AOP 使用的是哪种代理
1.Spring Framework
2. Spring Boot
共同点: 底层实现都是JDK 和 CGLib
不同点:
Spring Framework
如果代理的是接口,使用JDK,如果代理的是没有实现接口的类,使用是CGLib
SpringBoot
- SpringBoot 2.X之后的版本
默认配置使用CGLib代理;代理的无论是否实现了接口,都使用CGLib代理;如果需要使用JDK代理,需要设置
- SpringBoot 2.X之前的版本
默认使用JDK代理和Spring Framework保持一致
1.讲一下你对AOP的理解
2.Spring是如何实现AOP的, 或者 Spring AOP有几种实现方式
3.Spring AOP的实现原理
4.Spring是如何选择使用JDK代理或者CGlib代理