Spring的AOP是通过动态代理技术实现的,具体来说如果一个有实现接口那就通过JDK内置的工具类反射生成代理类,如果没有实现接口那需要依赖一个CGLIB动态库,通过继承来动态生成一个代理类。
一.什么是 AOP ?
AOP(Aspect Oriented Programming,面向切面编程),可以说是 OOP(Object Oriented Programing,面向对象编程)的补充和完善。OOP 引入封装、继承和多态性等概念来建立一种对象层次结构,用来模拟公共行为的一个集合。当我们需要为分散的对象引入公共行为的时候,OOP则显得无能为力。也就是说,OOP 允许你定义从上到下的关系,但并不适合定义从左到右的关系。例如日志功能,日志代码往往水平地散布在所有对象层次中,而与它所散布到的对象的核心功能毫无关系。对于其他类型的代码,如权限管理、异常处理等也是如此。这种散布在各处的无关的代码被称为横切(cross-cutting)代码,在 OOP 设计中,它导致了大量代码的重复,而不利于各个模块的重用。
而 AOP 技术则恰恰相反,它利用一种称为 “横切” 的技术,剖解开封装的对象内部,并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块,并将其名为 “Aspect” ,即切面。所谓“切面”,简单地说,就是将权限、事务、日志、异常等与业务逻辑相对独立的功能抽取封装,便于减少系统的重复代码,降低模块间的耦合度,增加代码的可维护性。AOP 代表的是一个横向的关系,如果说 “对象” 是一个空心的圆柱体,其中封装的是对象的属性和行为;那么面向切面编程,就仿佛一把利刃,将这些空心圆柱体剖开,以获得其内部的消息,然后又以巧夺天功的妙手将这些剖开的切面复原,不留痕迹。
切面理解:用刀将西瓜分成两瓣,切开的切口就是切面;炒菜、锅与炉子共同来完成炒菜,锅与炉子就是切面。Web 层级设计中,Controller 层、Service 层、Dao 层,每一层之间也是一个切面。编程中,对象与对象之间,方法与方法之间,模块与模块之间都是一个个切面。
二.AOP用来做什么?
如上面所提到的,我们可以将日志记录,性能统计,安全控制,事务处理,异常处理等代码从业务逻辑代码中划分出来,通过对这些行为的分离,我们希望可以将它们独立到非业务逻辑的方法中,进而在这些行为改变的时候不影响业务逻辑的代码。
从场景来说Android,iOS,Java Spring都用AOP的专业应用场景。它不是必须,但这些场景用AOP给系统带来的好处是显然易见的。我们学习AOP在Java Spring里的应用,喝水不忘挖井人,那我们先了解下AspectJ。
AspectJ
AspectJ的动机是发现那些使用OOP无法很好处理的问题。比如安全性是贯穿于系统所有模块间的问题,每个模块都需要应用安全机制才能保证整个系统的安全性,这里的安全策略的实施其实就是一个横切关注点,使用传统的编程解决此问题非常麻烦而且容易产生差错,这就正是AOP发挥作用的时候了。
传统的面向对象编程中,每个单元就是一个类,而类似于安全性这方面的问题,它们通常不能集中在一个类中处理因为它们横跨多个类,这就导致了代码无法复用,从而产生了大量代码冗余。
面向切面编程的出现正好能处理这种场景,AspectJ应运而生,并定义了AOP,它向Java中加入了连接点(Join Point)和少许新结构:切点(pointcut)、通知(Advice)、类型间声明(Inter-type declaration)和切面(Aspect)。切点和通知动态地影响程序流程,类型间声明则是静态的影响程序的类等级结构,而切面则是对所有这些新结构的封装。
Spring的AOP的实现原理。
先以静态代理实现,静态代理关键是在代理对象和目标对象实现共同的接口,并且代理对象持有目标对象的引用。
公共接口代码:
public interface IHello {
/**
* 业务方法
* @param str
*/
void sayHello(String str);
}
目标类代码:
public class Hello implements IHello{
@Override
public void sayHello(String str) {
System.out.println("hello "+str);
}
}
代理类代码:
我们给它添加日志记录功能,在方法开始前后执行特定的方法,是不是和AOP特别像呢?
public class ProxyHello implements IHello{
private IHello hello;
public ProxyHello(IHello hello) {
super();
this.hello = hello;
}
@Override
public void sayHello(String str) {
Logger.start();//添加特定的方法
hello.sayHello(str);
Logger.end();
}
}
日志类代码:
public class Logger {
public static void start(){
System.out.println(new Date()+ " say hello start...");
}
public static void end(){
System.out.println(new Date()+ " say hello end");
}
}
测试代码:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
IHello hello = new ProxyHello(new Hello());//如果我们需要日志功能,则使用代理类
//IHello hello = new Hello();//如果我们不需要日志功能则使用目标类
hello.sayHello("明天");
}
}
这样我们就实现了一个最简单的AOP,但是这样会存在一个问题:如果我们像Hello这样的类很多,那么,我们是不是要去写很多个HelloProxy这样的类呢。其实也是一种很麻烦的事。在jdk1.3以后,jdk跟我们提供了一个API java.lang.reflect.InvocationHandler的类, 这个类可以让我们在JVM调用某个类的方法时动态的为些方法做些什么事。下面我们就来实现动态代理的实现。
动态代理实现主要是实现InvocationHandler,并且将目标对象注入到代理对象中,利用反射机制来执行目标对象的方法。
接口实现与静态代理相同。
代理类代码:
public class DynaProxyHello implements InvocationHandler{
private Object target;//目标对象
/**
* 通过反射来实例化目标对象
* @param object
* @return
*/
public Object bind(Object object){
this.target = object;
return Proxy.newProxyInstance(this.target.getClass().getClassLoader(), this.target.getClass().getInterfaces(), this);
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
Object result = null;
Logger.start();//添加额外的方法
//通过反射机制来运行目标对象的方法
result = method.invoke(this.target, args);
Logger.end();
return result;
}
}
测试类代码:
public class DynaTest {
public static void main(String[] args) {
IHello hello = (IHello) new DynaProxyHello().bind(new Hello());//如果我们需要日志功能,则使用代理类
//IHello hello = new Hello();//如果我们不需要日志功能则使用目标类
hello.sayHello("明天");
}
}
看完上面的代码可能和Spring AOP相比有一个问题,日志类只能在方法前后打印,但是AOP应该是可以在满足条件就可以执行,所有是否可以将DynaPoxyHello对象和日志操作对象(Logger)解耦呢?
看下面代码实现,将将DynaPoxyHello对象和日志操作对象(Logger)解耦:
我们要在被代理对象的方法前面或者后面去加上日志操作代码(或者是其它操作的代码),那么,我们可以抽象出一个接口,这个接口里就只有两个方法:一个是在被代理对象要执行方法之前执行的方法,我们取名为start,第二个方法就是在被代理对象执行方法之后执行的方法,我们取名为end。
Logger的接口:
public interface ILogger {
void start(Method method);
void end(Method method);
}
Logger的接口实现:
public class DLogger implements ILogger{
@Override
public void start(Method method) {
System.out.println(new Date()+ method.getName() + " say hello start...");
}
@Override
public void end(Method method) {
System.out.println(new Date()+ method.getName() + " say hello end");
}
}
动态代理类:
public class DynaProxyHello1 implements InvocationHandler{
//调用对象
private Object proxy;
//目标对象
private Object target;
public Object bind(Object target,Object proxy){
this.target=target;
this.proxy=proxy;
return Proxy.newProxyInstance(this.target.getClass().getClassLoader(), this.target.getClass().getInterfaces(), this);
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable {
Object result = null;
//反射得到操作者的实例
Class clazz = this.proxy.getClass();
//反射得到操作者的Start方法
Method start = clazz.getDeclaredMethod("start", new Class[]{Method.class});
//反射执行start方法
start.invoke(this.proxy, new Object[]{method});
//执行要处理对象的原本方法
method.invoke(this.target, args);
//反射得到操作者的end方法
Method end = clazz.getDeclaredMethod("end", new Class[]{Method.class});
//反射执行end方法
end.invoke(this.proxy, new Object[]{method});
return result;
}
}
测试代码:
public class DynaTest1 {
public static void main(String[] args) {
IHello hello = (IHello) new DynaProxyHello1().bind(new Hello(),new DLogger());//如果我们需要日志功能,则使用代理类
//IHello hello = new Hello();//如果我们不需要日志功能则使用目标类
hello.sayHello("明天");
}
}
通过上面例子,可以发现通过动态代理和发射技术,已经基本实现了AOP的功能,如果我们只需要在方法执行前打印日志,则可以不实现end()方法,这样就可以控制打印的时机了。
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