JavaWeb - ⭐ AOP 面相切面编程原理及用户校验功能实战

一、概述

  1. 定义： AOP (Aspect Oriented Programming 面向切面编程) ，一种面向方法编程的思想

  2. 功能：管理 bean 对象的过程中，通过底层的动态代理机制对特定方法进行功能的增强或改变

  3. 实现方式：动态代理技术，即创建目标对象的代理对象，并对目标对象中的方法的功能进行增强的技术

  4. 优点

    1. 代码无侵入：不修改原有代码的基础上对原有方法的功能进行增强
    2. 减少重复代码：一次性对一类方法进行功能增强
    3. 提高开发效率
    4. 维护方便

  5. AOP 的依赖

    <dependency> 
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>

  6. 代理方式

    • 没有切面的对象：不需要代理，Spring 会直接注入目标对象（原始类的实例）
    • **接口类型的目标对象：**Spring 使用 JDK 动态代理 创建代理对象
    • 非接口类型的目标对象（如纯类）：Spring 则使用 CGLIB（子类代理） 创建代理对象

二、核心概念

  1. JoinPoint : 连接点，客观可以被 Proxy 的方法（实际上所有的方法都是 JoinPoint，都可以被代理）
  2. PointCut : 切入点，主观需要被 Proxy 的方法（满足匹配条件的 JoinPoint），实际被 Advice 控制的方法
  3. Advice : 通知，共性的功能 （最终体现为一个方法），是对目标 PointCut 的相同处理逻辑
  4. Aspect : 切面，即 PointCut + Advice ，描述 “通知” 与 “切入点” 对应关系
  5. Target : Advice 作用的目标对象，PointCut 所在的类

Aspect 类 (AOP 类)

  1. 定义 : 切面，即 PointCut + Advice ，描述 “通知” 与 “切入点” 对应关系
  2. 功能：用于实现特定切面功能，动态代理某些目标类或目标方法的切面类
  3. 组成
    1. Aspect 类：通过 @Aspect 注解标注，告知 Spring 这是一个 AOP 类
    2. PointCut 切入点：通过 @PointCut 注解标注，指定代理的目标方法，减少 Advice 类型注解中的代码冗余
    3. Advice 方法：通过 Advice 注解标注（如 @Before、@After、@Around ），告知 Spring 这个 Aspect 方法将代理哪些目标方法

PointCut (切入点)

  1. 定义 : 切入点，主观需要被 Proxy 的方法（满足匹配条件的 JoinPoint），实际被 Advice 控制的方法
  2. 功能：用于指定 Aspect 代理的具体方法，抽取出公共切入点减少代码冗余（实际上也可以不单独声明，直接在 Advice 里面声明）
  3. 实现方式：通过 execution 和 annotation 两种方式声明
  4. 书写建议
    1. 建议抽取公共的 PointCut 进行复用（也可以不声明单独的 PointCut，而是在 Advice 方法上的注解中声明 PointCut）
    2. 尽量缩小切入点范围，(比如 : 尽量不用 .. 进行包名匹配，因为范围越大匹配效率越低)
    3. 基于接口描述切入点，而不是直接描述实现类，增强拓展性

execution 表达式

  1. 格式

    execution ( [访问修饰符] 返回值 [包名.类名.] 方法名(方法形参) [throws 异常] )

  2. 使用方法

    1. 将目标方法 (被代理的方法) 写到 execution 表达式中
    2. 在 Aspect 类中定义一个空参空返回值方法，给其加上 @PointCut( “execution ...” ) 注解

  3. 书写格式

    1. * ：通配1个或0个单独的任意符号，可以通配返回值、包名、类名、方法名、任意类型的一个参数，或者包名、类名、方法名的一部分
    2. .. ：通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
    3. || && ! ：可以用逻辑运算符组合复杂的 PointCut 表达式

  • 示例

    @Pointcut("execution(* com.tlias.service.impl.DeptServiceImpl.*(..))")
private void myPointCut();
    • 第一个 * ：前面为任意类型的返回值
    • 包名： PointCut 所在的包名类名方法名
    • 最后一个 * ：为任意方法
    • (..) ：为任意形参

annotation 表达式

  1. 格式

    @annotation(包名.类名.注解名)

  2. 使用方法

    1. 在目标方法 (被代理的方法) 上加上自定义的注解 @MyPointCut
    2. 在 Aspect 类中定义一个空参空返回值方法，给其加上 @PointCut( “@annotation(com.xxx.aop.MyPointCut)” ) 注解
  • 示例

    1. 目标：自定义 annotation，被这个 annotation 标注的方法都会被 Aspect 类代理

    2. annotation

      @Target(ElementType.METHOD)                  // 设置注解使用的位置，ElementType.METHOD 表示这个注解用来标注方法
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)          // 设置注解生效的时间，RetentionPolicy.RUNTIME 表示运行时生效
public @interface MyPointCut {
}

    3. PointCut

      @Slf4j
@Component
@Aspect
public class MyAspect{
	@Pointcut("execution(* com.tlias.service.impl.DeptServiceImpl.*(..)) && @annotation(com.tlias.annotation.MyPointCut)")
	private void myPointCut();
	
	@Around("myPointCut()")
	public Object around(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable{
		log.info("around before ...");
		Object result = proceedingJoinPoint.proceed();
		log.info("around after ...");
		return result;
	}
	
}

Advice （通知）

  1. 定义：通知（Advice）是自定义的处理逻辑，当被 PointCut 选中的方法在指定时机（Before/Around/After）执行时会触发对应的 Advice 方法

  2. 功能 : 明确 PointCut 指定的方法的切面处理逻辑，此方法中会通过 ProceedingJoinPoint 类来代理目标方法

  3. 基本类型

    注解类型说明
    @Before前置通知，Advice 方法在目标方法开始前执行
    @Around环绕通知，Advice 方法在目标方法前后都会执行，期间需要通过 proceed() 方法主动调用目标方法
    @After后置通知，Advice 方法在目标方法结束后执行，有无异常都会执行
    @AfterReturning返回后通知，Advice 方法在目标方法后被执行，有异常则不会执行
    @AfterThrowing异常后通知，Advice 方法在目标方法发生异常后执行

  4. 对比总结

    切面注解运行时机可修改目标方法行为可获取返回值可获取异常
    @Before目标方法执行前否否否
    @Around方法执行前、执行后均可运行☑️☑️☑️
    @After目标方法执行后（无论成功或失败）否否否
    @AfterReturning目标方法成功返回后否☑️否
    @AfterThrowing目标方法抛出异常时否否☑️

  5. 自定义优先级：通过 @Order(x) 给 Advice 指定优先级，注解中 x 越大，则 Before 越先执行，After 越后执行

  • 示例

    @Slf4j
@Component
@Aspect
public class MyAspect{

		// 声明一个 PointCut 切入点, 用于后续 Advice 方法中的切入点复用
		@Pointcut("execution(* com.tlias.service.impl.DeptServiceImpl.*(..)) && @annotation(com.tlias.annotation.MyPointCut)")
		private void myPointCut();
	
		@Before("myPointCut()")
		public void before(){
				log.info("before...");
		}
	
		@Around("myPointCut()")
		public Object around(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable{
				log.info("around before ...");
				Object result = proceedingJoinPoint.proceed();
				log.info("around after ...");
				return result;
		}
	
		@After("myPointCut()")
		public void after(){
				log.info("after ...");
		}
	
		@AfterReturning("myPointCut()")
		public void afterReturning(){
				log.info("afterReturning ...");
		}
	
		@AfterThrowing("myPointCut()")
		public void afterThrowing(){
				log.info("afterThrowing ...");
		}

}

JoinPoint（连接点）

  1. 定义

    1. JoinPoint：目标对象中所有可以被增强的方法。这些方法在运行时都可以被 AOP 框架拦截并添加额外的处理逻辑
    2. ProceedingJoinPoint：继承自 JoinPoint 类，专门给环绕通知 (Around) 使用的类，用于代理原有方法的类 (对被拦截方法的一个包装)

  2. 功能：拿到 ProceedingJoinPoint 类相当于拿到了原方法，可以调用 proceed() 方法执行原方法

  3. 常用方法

    方法说明
    proceed()执行被代理的方法
    getArgs()获取传递给目标方法的参数
    getSignature()获取被拦截方法的信息，如方法名、返回类型等（通过反射获取）
    getTarget()获取被拦截方法所属的目标对象(Target Object)
    getThis()获取代理对象(Proxy Object)

  • 示例

    @Around("execution (* com.tlias.service.*.*(..))")
public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable{

	// 获取目标对象类名
	String className = joinPoint.getTarget().getClass().getName();
	log.info("目标对象的类名:{}", className);

	// 获取目标方法的方法名
	String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
	log.info("目标方法的方法名:{}", methodName);

	// 获取目标方法运行时传入的参数
	Object[] args = joinPoint.getArgs();
	log.info("目标方法运行时传入的参数:{}", Arrays.toString(args));

	// 获取目标方法运行的返回值
	Object result = joinPoint.proceed();
	log.info("目标方法运行的返回值:{}", result);

	// 最后一定要将结果返回回去，因为此时 around 函数代理了 JoinPoint 函数
	// 不返回的话 controller 层拿不到返回结果
	return result;
}

三、执行流程

@Around 流程

  1. 声明切入点：Aspect 类声明将会代理的目标方法（根据 @Around 注解配置的 PointCut 信息决定代理哪些方法）
  2. 依赖注入：Spring 通过动态代理技术，注入代理对象 XxxServiceProxy（如果没有配置 Aspect，则直接注入目标对象 XxxService）
  3. 接收请求：服务器接收客户端 ”调用了被代理的方法(目标方法)“ 的请求
  4. 代理方法：XxxServiceProxy 代理类接收请求，通过 ProceedingJoinPoint 参数获取 PointCut 方法的上下文信息
  5. 执行前置代理逻辑：运行 Aspect 前置代码部分 ( Advice 部分 )
  6. 执行目标方法：通过 joinPoint.proceed() 执行被代理的方法，同时用 Object result 接收被代理方法的返回值
  7. 执行后置代理逻辑：运行 Aspect 后置代码部分 ( Advice 部分 )
  8. 返回结果值

@Before / @After 流程

  1. 声明切入点：Aspect 类声明将会代理的目标方法（根据 @Before、@After 等注解配置的 PointCut 信息决定代理哪些方法）
  2. 依赖注入：Spring 通过动态代理技术，注入代理对象 XxxServiceProxy（如果没有配置 Aspect，则直接注入目标对象 XxxService）
  3. 接收请求：服务器接收客户端 ”调用了被代理的方法(目标方法)“ 的请求
  4. 代理方法：XxxServiceProxy 接收请求
  5. 运行 Before Advice：运行 @Before 注解的方法逻辑
  6. 执行目标方法：代理对象自动执行目标方法
  7. 运行 After Advice：运行 @After 注解的方法逻辑
  8. 返回结果值

四、使用场景

  1. 记录操作日志
  2. 权限控制
  3. 事务管理
  4. 自动填充数据库字段

五、示例

方法用时统计

  1. 目标 : 统计各个业务层方法执行耗时
  2. 步骤

    1. 导入依赖：在 pom.xml 中导入 AOP 依赖

      <dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>

    2. 创建包和类 : com.tlias.aop.TimeAspect

    3. 编写 AOP 程序

      @Aspect    // 声明这是一个AOP类
@Component
public class TimeAspect{

	@PointCut("execution (* com.tlias.service.*.*(..))")
	private void myPointCut(){}

	@Around("myPointCut()")    // 声明这个Aspect将代理哪些方法
	public Object recordTime(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable{
		long begin = System.currentTimeMills();                //1. 记录开始时间
		Object result = proceedingJoinPoint.prceed();          //2. 调用被代理的方法
		long end = System.currentTimeMills();                	 //3. 记录结束时间
		log.info(prceedingJoinPoint.getSignature() + "方法执行共耗时" + end-begin + "毫秒");    		//4. 计算时间差并记录
		return result;
	}

用户权限校验

  1. 目标 : 保证 @authCheck 注解标注的方法都必须具备特定权限才可调用该方法
  2. 步骤

    1. 导入依赖：在 pom.xml 中导入 AOP 依赖

      <dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>

    2. 编写注解（com.yupi.yudada.annotation.AuthCheck）

      @Target(ElemType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface AuthCheck {
		
		/**
		* 被 AuchCheck 标注就必须具备的用户权限等级
		* 示例： @AuthCheck("ADMIN") 表示当前方法必须拥有管理员权限才可执行
		**/
		String mustRole() default "";

    3. 编写 AOP 程序（com.yupi.yudada.aop.AuthInterceptor）

      @Aspect    // 声明这是一个AOP类
@Component
public class AuthInterceptor{

		@Resource
		private UserService userService;
		
		@Around("@annotation(authCheck)")
		public Object doInterceptor(ProceedingJoinPoint joinPoint, AuthCheck authCheck) throws Throwable {
				String mustRole = authCheck.mustRole();
				RequestAttributes requestAttributes = RequestContextHolder.currentRequestAttributes();
				HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) requestAttributes).getRequest();
				
				
		}

}

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