《Spring技术内幕》学习笔记7——AOP基础

 

1.AOP基本概念：Aspect-Oriented Programming，面向方面编程的简称，Aspect是一种新的模块化机制，用来描述分散在对象、类或方法中的横切关注点(crosscutting concern)，从关注点中分离出横切关注点是面向方面程序设计的核心所在。分离关注点使得解决特定领域问题的代码从业务逻辑中独立出来，业务逻辑的代码中不再含有针对特定领域问题代码的调用，业务逻辑同特定领域问题的关系通过方面来封装、维护，这样原本分散在整个应用程序中的变动就可以很好地管理起来。

2.AOP和OOP的区别：

面向方面编程AOP和面向对象编程OOP在字面上虽然非常类似，但却是面向不同领域的两种设计思想。OOP针对业务处理过程的实体及其属性和行为进行抽象封装，以获得更加清晰高效的逻辑单元划分。而AOP则是针对业务处理过程中的切面进行提取，它所面对的是处理过程中的某个步骤或阶段，以获得逻辑过程中各部分之间低耦合性的隔离效果。

3. AOP常用的技术以及实现：

常用的AOP技术有：

(1).AspectJ：源代码和字节码级别的方面编织器，用户需要使用不同于java的新语言。

(2).AspectWerkz：AOP框架，使用字节码动态编织器和XML配置。

(3).JBoss-AOP：基于拦截器和元数据的AOP框架，运行在JBoss应用服务器上。

AOP中使用的一些实现技术有：、

(1).BCEL：Byte-Code Engineering Library，Java字节码操作类库。

(2).Javassist：Java字节码操作类库，JBoss的一个子项目。

4.面向方面编程(AOP)的常用术语：

(1).切面Aspect： Aspect 声明类似于 Java 中的类声明，在 Aspect 中会包含着一些切入点Pointcut 以及对切入点进行相应的操作的通知Advice。

(2).连接点Joint point：表示在程序中明确定义的点，典型的包括方法调用，对类成员的访问以及异常处理程序块的执行等等，它自身还可以嵌套其它连接点jointpoint。

(3).切入点Pointcut：表示一组连接点jointpoint，这些连接点或是通过逻辑关系组合起来，或是通过通配、正则表达式等方式集中起来，它定义了相应的操作处理通知Advice将要发生的地方。

(4).通知Advice：Advice 定义了在切入点pointcut 里面定义的程序点具体要做的操作和处理，它通过 before、after 和 around 来区别是在每个切入点之前、之后还是代替执行的代码。

(5).目标对象Target：代理的目标对象，即切面要被应用到的目标对象。

(6).织入Weave：指将切面应用到目标对象，并导致代理对象创建的过程。

5.AOP的体系结构：

AOP联盟定义的AOP体系结构如下：

 

层次3语言和开发环境：基础是指待增加对象或者目标对象；切面通常包括对于基础的增加应用；配置是指AOP体系中提供的配置环境或者编织配置，通过该配置AOP将基础和切面结合起来，从而完成切面对目标对象的编织实现。

层次2面向方面系统：配置模型，逻辑配置和AOP模型是为上策的语言和开发环境提供支持的，主要功能是将需要增强的目标对象、切面和配置使用AOP的API转换、抽象、封装成面向方面中的逻辑模型。

层次1底层编织实现模块：主要是将面向方面系统抽象封装的AOP模型编织进待增强的目标对象的实现技术。

6．Advice通知：

Advice通知是AOP联盟定义的一个接口，定义当拦截到连接点做相应的处理操作，为切面增强提供织入接口。在Spring AOP中，通知主要描述Spring AOP围绕方法调用而注入切面的行为，Spring AOP的通知扩展了AOP联盟的通知接口，提供了前置通知BeforeAdvice、后置通知AfterReturnAdvice、最终通知AfterAdvice和例外通知ThrowAdvice等。

(1).以一个方法为例，讲解Spring中通知的类型：

public 返回类型 方法名(参数列表){ ——>环绕通知 方法前处理代码 ——> 前置通知 try{ 方法具体实现(方法体)……. 方法后处理代码 ——> 后置通知 }Catch(异常类型 e){ 异常处理…… ——> 例外通知 }finally{ 最后处理代理…… ——> 最终通知 } }  

 

(2).前置通知BeforeAdvice：

a.前置通知的源码如下：

package org.springframework.aop; import org.aopalliance.aop.Advice; public interface BeforeAdvice extends Advice { }  

 

其中Advice是AOP联盟提供的通知接口。

b.前置通知子接口方法前置通知MethodBeforeAdvice：

在前置通知BeforeAdvice的继承关系中，定义了为代增强目标方法设置的前置增强接口方法前置通知MethodBeforeAdvice，源码如下：

public interface MethodBeforeAdvice extends BeforeAdvice { //前置方法通知的回调方法，在目标对象方法被调用之前调用 //method参数是目标方法的反射对象，args是目标方法的输入参数数组 void before(Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable; }  

 

c.前置方法通知实现类CountingBeforeAdvice：

方法前置通知MethodBeforeAdvice接口的实现类比较多，我们以最简单的CountingBeforeAdvice为例，分析方法前置通知所做的具体操作，CountingBeforeAdvice的源码如下：

public class CountingBeforeAdvice extends MethodCounter implements MethodBeforeAdvice { //实现方法前置通知MethodBeforeAdvice接口的方法 public void before(Method m, Object[] args, Object target) throws Throwable { //以目标对象方法作为参数，调用父类MethodCounter的count方法统计方法调用次数 count(m); } } CountingBeforeAdvice的父类MethodCounter的源码如下： public class MethodCounter implements Serializable { //方法名—>方法调用次数的map集合，存储方法的调用次数 private HashMap<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>(); //所有方法的总调用次数 private int allCount; //统计方法调用次数，CountingBeforeAdvice的调用入口 protected void count(Method m) { count(m.getName()); } //统计指定名称方法的调用次数 protected void count(String methodName) { //从方法名—>方法调用次数集合中获取指定名称方法的调用次数 Integer i = map.get(methodName); //如果调用次数不为null，则将调用次数加1，如果调用次数为null，则设置调用次数为1 i = (i != null) ? new Integer(i.intValue() + 1) : new Integer(1); //重新设置集合中保存的方法调用次数 map.put(methodName, i); //所有方法总调用次数加1 ++allCount; } //获取指定名称方法的调用次数 public int getCalls(String methodName) { Integer i = map.get(methodName); return (i != null ? i.intValue() : 0); } //获取所有方法的总调用次数 public int getCalls() { return allCount; } public boolean equals(Object other) { return (other != null && other.getClass() == this.getClass()); } public int hashCode() { return getClass().hashCode(); } }  

 

(3).最终通知AfterAdvice：

a.最终通知AfterAdvice的源码：

public interface AfterAdvice extends Advice { }  

 

和前置通知一样，最终通知也是继承了AOP联盟定义的Advice接口。

b.最终通知的子接口后置通知AfterReturningAdvice：

最终通知的继承体系中，后置通知AfterReturningAdvice接口继承了最终通知接口，源码如下：

public interface AfterReturningAdvice extends AfterAdvice { //后置通知的回调方法，在目标方法对象调用结束并成功返回之后调用 // returnValue参数为目标方法对象的返回值，method参数为目标方法对象，args为 //目标方法对象的输入参数 void afterReturning(Object returnValue, Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable; }  

c.后置通知的实现类CountingAfterReturningAdvice：

后置通知接口AfterReturningAdvice的实现类也比较多，我们以CountingAfterReturningAdvice类为例，分析后置通知的具体操作：

public class CountingAfterReturningAdvice extends MethodCounter implements AfterReturningAdvice { //实现后置通知AfterReturningAdvice的回调方法 public void afterReturning(Object o, Method m, Object[] args, Object target) throws Throwable { //调用父类MethodCounter的count方法，统计方法的调用次数 count(m); } }  

 

(4).例外通知ThrowAdvice：

a.例外通知ThrowAdvice的源码

例外通知ThrowAdvice接口也继承自最终通知AfterAdvice，其源码如下：

public interface ThrowsAdvice extends AfterAdvice { }  

 

b.例外通知实现类CountingThrowsAdvice：

例外通知并没有指定需要实现的接口方法，它在抛出异常时被回调，这个回调是AOP利用JDK的反射机制来完成的，我们以其实现类CountingThrowsAdvice为例分析例外通知的用法，源码如下：

public static class CountingThrowsAdvice extends MethodCounter implements ThrowsAdvice { //当抛出IO类型的异常时的回调方法，统计异常被调用的次数 public void afterThrowing(IOException ex) throws Throwable { count(IOException.class.getName()); } //当抛出UncheckedException类型异常时的回调方法，统计异常被调用的次数 public void afterThrowing(UncheckedException ex) throws Throwable { count(UncheckedException.class.getName()); } }  

 

7.Pointcur切入点：

Pointcut切入点决定通知Advice应该作用于哪个连接点，即通过Pointcut切入点来定义目标对象中需要使用AOP增强的方法集合，这些集合的选取可以按照一定的规则来完成。

Pointcut通常意味着标识方法，这些需要增强的方法可以被某个正则表达式进行标识，或者根据指定方法名进行匹配等。

 

(1).Pointcut切入点源码：

public interface Pointcut { //获取类过滤器 ClassFilter getClassFilter(); //获取匹配切入点的方法 MethodMatcher getMethodMatcher(); //总匹配的标准切入点实例 Pointcut TRUE = TruePointcut.INSTANCE; }  

 

(2).Pointcut接口的实现类JdkRegexpMethodPointcut：

查看Pointcut切入点的继承体系，发现Pointcut切入点的实现类非常的多，如针对注解配置的AnnotationMatchingPointcut、针对正则表达式的JdkRegexpMethodPointcut等等，我们以JdkRegexpMethodPointcut为例，分析切入点匹配的具体实现，源码如下：

public class JdkRegexpMethodPointcut extends AbstractRegexpMethodPointcut { //要编译的正则表达式模式 private Pattern[] compiledPatterns = new Pattern[0]; //编译时要排除的正则表达式模式 private Pattern[] compiledExclusionPatterns = new Pattern[0]; //将给定的模式字符串数组初始化为编译的正则表达式模式 protected void initPatternRepresentation(String[] patterns) throws PatternSyntaxException { this.compiledPatterns = compilePatterns(patterns); } //将给定的模式字符串数组初始化为编译时要排除的正则表达式模式 protected void initExcludedPatternRepresentation(String[] excludedPatterns) throws PatternSyntaxException { this.compiledExclusionPatterns = compilePatterns(excludedPatterns); } //使用正则表达式匹配给定的名称 protected boolean matches(String pattern, int patternIndex) { Matcher matcher = this.compiledPatterns[patternIndex].matcher(pattern); return matcher.matches(); } //使用要排除的正则表达式匹配给定的名称 protected boolean matchesExclusion(String candidate, int patternIndex) { Matcher matcher = this.compiledExclusionPatterns[patternIndex].matcher(candidate); return matcher.matches(); } //将给定的字符串数组编译为正则表达的模式 private Pattern[] compilePatterns(String[] source) throws PatternSyntaxException { Pattern[] destination = new Pattern[source.length]; for (int i = 0; i < source.length; i++) { destination[i] = Pattern.compile(source[i]); } return destination; } }  

 

从上面的源码分析中，我们可以看到，最简单的使用正则表达式匹配的Pointcut切入点基本功能就是根据正则表达式判断方法名等是否匹配。

8.Advisor通知器：

当完成对目标对象方法的增强行为操作(Advice)和切入点Point的设计开发之后，需要一个对象将目标对象、增强行为和切入点三者结合起来，通知器Advisor就是一个实现这个功能的对象，即通过Advisor通知器，可以定义那些目标对象的那些方法在什么地方使用这些增加的行为。

(1).Advisor通知器：

Advisor通知器的源码如下：

public interface Advisor { //获取切面的通知Advice Advice getAdvice(); //判断这个通知是否和某个特定的实例对象相关 boolean isPerInstance(); }  

 

(2). Advisor通知器的实现类DefaultPointcutAdvisor：

查看Advisor通知器的继承体系，发现Advisor的实现类很多，我们以最常用的DefaultPointcutAdvisor为例，分析通知器的工作原理。

a. DefaultPointcutAdvisor源码如下：

public class DefaultPointcutAdvisor extends AbstractGenericPointcutAdvisor implements Serializable { //默认切入点 //Pointcut.TRUE在切入点中的定义为：Pointcut TRUE = TruePointcut.INSTANCE; private Pointcut pointcut = Pointcut.TRUE; //无参构造方法，创建一个空的通知器 public DefaultPointcutAdvisor() { } //创建一个匹配所有方法的通知器 public DefaultPointcutAdvisor(Advice advice) { this(Pointcut.TRUE, advice); } //创建一个指定切入点和通知的通知器 public DefaultPointcutAdvisor(Pointcut pointcut, Advice advice) { this.pointcut = pointcut; setAdvice(advice); } //为通知设置切入点 public void setPointcut(Pointcut pointcut) { this.pointcut = (pointcut != null ? pointcut : Pointcut.TRUE); } //获取切入点 public Pointcut getPointcut() { return this.pointcut; } public String toString() { return getClass().getName() + ": pointcut [" + getPointcut() + "]; advice [" + getAdvice() + "]"; } }  

 

上述源码中，通知器的默认切入点是Pointcut.TRUE，Pointcut.TRUE在切入点中的定义为：Pointcut TRUE = TruePointcut.INSTANCE;

b.TruePointcut：

TruePointcut作用通知器默认的切入点，其主要功能是配置默认的类过滤器和方法匹配器，即定义Spring AOP对于哪些类的哪些方法其作用，源码如下：

class TruePointcut implements Pointcut, Serializable { //INSTANCE是TruePointcut类的一个常量单件，即整个应用中只有这个一个， //不会创建第二个实例对象，确保该实例对象的唯一性，单态模型 public static final TruePointcut INSTANCE = new TruePointcut(); //单态模式构造方法 private TruePointcut() { } //获取切入点的类过滤器 public ClassFilter getClassFilter() { return ClassFilter.TRUE; } //获取切入点的方法匹配器 public MethodMatcher getMethodMatcher() { return MethodMatcher.TRUE; } //获取单态模式对象的方法 private Object readResolve() { return INSTANCE; } public String toString() { return "Pointcut.TRUE"; } }  

 

从TruePointcut的源码我们看到，切入点使用TrueClassFilter作为类过滤器，匹配任意的类，使用TrueMethodMatcher作为方法匹配器，匹配任意的方法。下面我们继续分析TrueClassFilter类过滤器和TrueMethodMatcher方法匹配器。

c.TrueClassFilter：

TrueClassFilter作为默认切入点的默认类过滤器，主要告诉切入点对哪些类进行增强，源码如下：

class TrueClassFilter implements ClassFilter, Serializable { //单态模式 public static final TrueClassFilter INSTANCE = new TrueClassFilter(); //单态模式的构造方法 private TrueClassFilter() { } //切入点过滤匹配类的方法，默认对所有的类都增强 public boolean matches(Class clazz) { return true; } //获取单态模式对象的方法 private Object readResolve() { return INSTANCE; } public String toString() { return "ClassFilter.TRUE"; } }  

 

d.TrueMethodMatcher:

TrueMethodMatcher作为默认切入点的默认方法匹配器，主要告诉切入点对哪些方法进行增强，源码如下：

class TrueMethodMatcher implements MethodMatcher, Serializable { //单态模式 public static final TrueMethodMatcher INSTANCE = new TrueMethodMatcher(); //单态模式构造方法 private TrueMethodMatcher() { } //不支持运行时调用 public boolean isRuntime() { return false; } //切入点匹配方法时调用，默认匹配所有的方法 public boolean matches(Method method, Class targetClass) { return true; } //运行时调用将抛出异常 public boolean matches(Method method, Class targetClass, Object[] args) { throw new UnsupportedOperationException(); } //获取单态模式对象的方法 private Object readResolve() { return INSTANCE; } public String toString() { return "MethodMatcher.TRUE"; } }  

从上面方法匹配器的源码，我们可以看出，切入点对方法进行匹配时不支持运行时的匹配，如果在运行时进行匹配将抛出异常。