《Spring in action 4》（四）面向切面的Spring

面向切面的Spring

Aop 的概念

Aop ：Aspect oriented Programming 面向切面编程，面向切面编程是面向对象编程的补充，而不是替代品。在运行时，动态地将代码切入到类的指定方法，指定位置上的编程思想就是面向切面编程。

Aop中的术语

通知（Advice）

​ 通知定义了切面是什么以及何时使用。除了描述切面要完成的工作，通知还解决了何时执行这个工作的问题。它应该应用在某个方法被调用之前？之后？之前或是之后都调用？还是只在方法抛出异常时调用？

Spring切面可以应用的切面有五种：

  • 前置通知（Before）：在目标方法被调用之前调用通知方法。
  • 后置通知（After）：在目标方法完成之后调用通知，此时不会关心方法的输出是什么。
  • 返回通知（After-Returning）：在目标方法成功执行之后调用通知。
  • 异常通知（After-Throwing）：在目标方法抛出异常之后调用通知。
  • 环绕通知（Around）：通知包裹了被通知的方法，在被通知的方法调用之前和调用之后执行自定义的行为。

切面（Aspect）

​ Aspect声明类似与Java中类的声明，在Aspect中包含着一些Pointcut以及相应的 Advice。

连接点（Joint Point）

​ 表示在程序中明确定义的点，典型的包括方法的调用，属性的修改，对类成员的访问以及异常处理程序块的执行等。它自身还可以嵌套其他的Joint Point。

切点（PointCut）

​ 表示一组符合要求的Joint Point， 这些Joint Point 或是通过逻辑关系组合起来，或是通过通配，正则表达式等方法集中起来，它定义了相应的Advice将要发生的地方。

目标对象（Target）

​ 织入Advice的目标对象。

织入（Weaving）

​ 将Apsect和其他对象连接起来，并创建Adviced Object的过程。

案例解释术语

​ 看到上面的术语其实非常的头痛，不知所云，那么下面用一个比较容易理解的例子来说明上述概念：
（摘自网上 https://blog.csdn.net/q982151756/article/details/80513340）

**下面我以一个简单的例子来比喻一下 AOP 中 Aspect, Joint point, Pointcut 与 Advice之间的关系. **
​ 让我们来假设一下, 从前有一个叫爪哇的小县城, 在一个月黑风高的晚上, 这个县城中发生了命案. 作案的凶手十分狡猾, 现场没有留下什么有价值的线索. 不过万幸的是, 刚从隔壁回来的老王恰好在这时候无意中发现了凶手行凶的过程, 但是由于天色已晚, 加上凶手蒙着面, 老王并没有看清凶手的面目, 只知道凶手是个男性, 身高约七尺五寸. 爪哇县的县令根据老王的描述, 对守门的士兵下命令说: 凡是发现有身高七尺五寸的男性, 都要抓过来审问. 士兵当然不敢违背县令的命令, 只好把进出城的所有符合条件的人都抓了起来.

**来让我们看一下上面的一个小故事和 AOP 到底有什么对应关系. **

​ 首先我们知道, 在 Spring AOP 中 Joint point 指代的是所有方法的执行点, 而 point cut 是一个描述信息, 它修饰的是 Joint point, 通过 point cut, 我们就可以确定哪些 Joint point 可以被织入 Advice. 对应到我们在上面举的例子, 我们可以做一个简单的类比, Joint point 就相当于 爪哇的小县城里的百姓,pointcut 就相当于 老王所做的指控, 即凶手是个男性, 身高约七尺五寸, 而 Advice 则是施加在符合老王所描述的嫌疑人的动作: 抓过来审问.
为什么可以这样类比呢?

  • Join point ： 爪哇的小县城里的百姓: 因为根据定义, Joint point 是所有可能被织入 Advice 的候选的点, 在 Spring AOP中, 则可以认为所有方法执行点都是 Joint point. 而在我们上面的例子中, 命案发生在小县城中, 按理说在此县城中的所有人都有可能是嫌疑人.

  • Pointcut ：男性, 身高约七尺五寸: 我们知道, 所有的方法(joint point) 都可以织入 Advice, 但是我们并不希望在所有方法上都织入 Advice, 而 Pointcut 的作用就是提供一组规则来匹配joinpoint, 给满足规则的 joinpoint 添加 Advice. 同理, 对于县令来说, 他再昏庸, 也知道不能把县城中的所有百姓都抓起来审问, 而是根据凶手是个男性, 身高约七尺五寸, 把符合条件的人抓起来. 在这里 凶手是个男性, 身高约七尺五寸 就是一个修饰谓语, 它限定了凶手的范围, 满足此修饰规则的百姓都是嫌疑人, 都需要抓起来审问.

  • Advice ：抓过来审问, Advice 是一个动作, 即一段 Java 代码, 这段 Java 代码是作用于 point cut 所限定的那些 Joint point 上的. 同理, 对比到我们的例子中, 抓过来审问 这个动作就是对作用于那些满足 男性, 身高约七尺五寸 的爪哇的小县城里的百姓.

  • Aspect：Aspect 是 point cut 与 Advice 的组合, 因此在这里我们就可以类比: “根据老王的线索, 凡是发现有身高七尺五寸的男性, 都要抓过来审问” 这一整个动作可以被认为是一个 Aspect.

AspectJ指示器

可参考官方文档：

https://docs.spring.io/spring/docs/5.1.9.RELEASE/spring-framework-reference/core.html#aop-aspectj-support

切入点表达式解释：

AspectJ注解

注解 通知
@After 通知方法会在目标方法返回或抛出异常后调用
@AfterReturning 通知方法会在目标方法返回后调用
@AfterThrowing 通知方法会在目标方法抛出异常后调用
@Around 通知方法会将目标方法包裹起来
@Before 通知方法会再目标方法调用之前执行

Aop配置元素

spring的Aop配置元素能够以非侵入性的方式声明切面

Aop配置元素 用途
<aop:advisor> 定义Aop通知器
<aop:after> 定义Aop后置通知（不管被通知的方法是否成功执行）
<aop:after-returning> 定义Aop返回通知
<aop:after-throwing> 定义Aop异常通知
<aop:around> 定义Aop环绕通知
<aop:aspect> 定义一个切面
<aop:aspectj-autopoxy> 启用@Aspect注解驱动的切面
<aop:before> 定义Aop前置通知
<aop:config> 顶层的Aop配置元素，大多数的aop:*元素必须包含在aop:config元素类
<aop:pointcut> 定义一个切点

Java注解方式实现Aop

表演接口：

public interface Performance {
    String perform();
}

音乐表演：

/**音乐表演*/
@Component
public class MusicPerformance implements Performance {
    public String perform() {
        System.out.println(">>>>>演员正在表演进行音乐演唱<<<<<");
        //int i = 1/0;
        return "MusicPerformance";
    }
}

切面定义：

package com.ooyhao.spring.aop;

import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 描述:
 * 类【PerformanceAspect】
 *
 * @author 阳浩
 * @create 2019-08-29 17:55
 */
/*使用注解版*/
@Aspect
@Component
public class PerformanceAspect {

    @Pointcut("execution(* *.perform(..))")
    public void pointCut(){}


    @Before("pointCut()")
    public void offPhone(){
        System.out.println("将手机关机或调为静音");
    }

    @After("pointCut()")
    public void clean(){
        System.out.println("清理座位旁边的垃圾");
    }

    @Around(value = "pointCut()")
    public Object writeInfo(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        System.out.println("记录表演人员信息和歌曲名称");
        Object result = joinPoint.proceed();
        System.out.println("记录表演时间！");
        return result;
    }

    @AfterThrowing(value = "pointCut()", throwing = "exception")
    public void refund(JoinPoint joinPoint, Exception exception){
        System.out.println(exception.getMessage());
        System.out.println("观看不满意，要求退款");
    }

    @AfterReturning(value = "pointCut()" , returning = "result")
    public void applause(JoinPoint joinPoint,Object result){
        System.out.println("result:"+result);
        System.out.println("起身并鼓掌");
    }
}

测试类以测试结果：

@Test
public void testJavaConfigAop(){
  AnnotationConfigApplicationContext context
    = new AnnotationConfigApplicationContext(AopConfig.class);
  Performance bean = context.getBean(Performance.class);
  System.out.println(bean);
  bean.perform();
}

/*
记录表演人员信息和歌曲名称
将手机关机或调为静音
>>>>>演员正在表演进行音乐演唱<<<<<
记录表演时间！
清理座位旁边的垃圾
result:MusicPerformance
起身并鼓掌
*/

由上述的测试结果可以看出，通知的执行流程是：

当出现异常时：

目标方法执行时出现异常：

@Component
public class MusicPerformance implements Performance {

    public void perform() {
        System.out.println(">>>>>演员正在表演进行音乐演唱<<<<<");
        int i = 1/0;
    }
}

异常时执行结果：

记录表演人员信息和歌曲名称
将手机关机或调为静音
>>>>>演员正在表演进行音乐演唱<<<<<
清理座位旁边的垃圾
观看不满意，要求退款

java.lang.ArithmeticException: / by zero

由上述两个流程图可以看出：

正常情况时：

环绕通知目标方法前-->前置通知-->目标方法-->环绕通知目标方法后-->后置通知-->返回通知。
异常情况时：

环绕通知目标方法前-->前置通知-->目标方法-->后置通知-->异常通知。

总结：

​ 正常情况下，不会执行异常通知（AfterTrowing），异常情况下，不会执行环绕通知目标方法后的代码（Around after），也不会执行返回通知（AfterReturning）。

Xml配置方式实现Aop

切面：使用Xml方式，切面就是一个普通的Java类

package com.ooyhao.spring.aop;

import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 描述:
 * 类【PerformanceAspect】
 *
 * @author 阳浩
 * @create 2019-08-29 17:55
 */
/*使用XML版*/
public class PerformanceAspect {


    //before
    public void offPhone(JoinPoint joinPoint){
        System.out.println("将手机关机或调为静音");
    }

    //after
    public void clean(JoinPoint joinPoint){
        System.out.println("清理座位旁边的垃圾");
    }

    //around
    public Object writeInfo(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        System.out.println("记录表演人员信息和歌曲名称");
        Object result = joinPoint.proceed();
        System.out.println("记录表演时间！");
        return result;
    }

    //afterTrowing
    public void refund(JoinPoint joinPoint, Exception exception){
        System.out.println(exception.getMessage());
        System.out.println("观看不满意，要求退款");
    }

    //afterReturning
    public void applause(JoinPoint joinPoint, Object result) {
        System.out.println("AfterReturning :result "+result);
        System.out.println("起身并鼓掌");
    }
}

Xml配置文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/aop
        https://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">

    <!--目标对象-->
    <bean class="com.ooyhao.spring.bean.MusicPerformance"/>

    <!--开启aop的自动代理-->
    <aop:aspectj-autoproxy/>

    <!--将切面定义为一个Bean-->
    <bean id="performanceAspect" class="com.ooyhao.spring.aop.PerformanceAspect"/>

    <!--通知定义-->
    <aop:config>
        <aop:aspect ref="performanceAspect">
            <aop:pointcut id="pointCut" expression="execution(* *.perform(..))"/>
            <aop:before method="offPhone" pointcut-ref="pointCut"/>
            <aop:after method="clean" pointcut-ref="pointCut"/>
            <aop:around method="writeInfo" pointcut-ref="pointCut"/>
            <aop:after-returning method="applause" pointcut-ref="pointCut" returning="result" />
            <aop:after-throwing method="refund" pointcut-ref="pointCut" throwing="exception"/>
        </aop:aspect>
    </aop:config>
</beans>

测试及结果：

@Test
public void testXmlAop(){
  ClassPathXmlApplicationContext context
    = new ClassPathXmlApplicationContext("springAop.xml");
  Performance performance = context.getBean(Performance.class);
  performance.perform();
}
/**
将手机关机或调为静音
记录表演人员信息和歌曲名称
>>>>>演员正在表演进行音乐演唱<<<<<
起身并鼓掌
记录表演时间！
清理座位旁边的垃圾
*/

注意：可以看出，使用Java配置的方式和Xml配置的方式，通知执行顺序有差异。

JoinPoint 对象

JoinPoint

JoinPoint对象封装了SpringAop中切面方法的信息，在切面方法中添加JoinPoint参数，就可以获取到封装了该方法的JoinPoint对象。

常用API：

方法名 功能
Signature getSignature() 获取封装了署名信息的对象，在该对象中可以获取目标方法的方法名，所属类的Class等信息。
Object[] getArgs() 获取传入目标方法的参数对象
Object[] getTarget() 获取被代理的对象
Object[] getThis() 获取代理对象

ProceedingJoinPoint

ProceedingJoinPoint 对象是JoinPoint的子接口，该对象只用在@Around的切面方法中，添加了两个方法：

Object proceed() trows Trowable //执行目标方法

Object proceed(Object[] var1) throws Throwable //传入的新的参数去执行目标方法

案例说明

User类：

public class User {
    private String name;
    private Integer age;
}

UserService类：

@Component
public class UserService {    
  public void Login(User user,String authCode){        
    System.out.println("user: "+user+" authCode: "+authCode);
    }
}

切面类：

@Component
@Aspect
public class UserAspect {


    @Pointcut("execution(* *Login(..))")
    public void pointCut(){}

    /**
     * 目标方法：
     * public class UserService {
     *
     *     public void Login(User user,String authCode){
     *         System.out.println("user: "+user+" authCode: "+authCode);
     *     }
     * }
     * */
    @Around("pointCut()")
    public Object checkPermission(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
//=================joinPoint.getArgs()==============================
        //目标方法的入参 [User{name='张三', age=23}, 123456]
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        System.out.println(Arrays.toString(args));
// ================joinPoint.getSignature()=========================
        Signature signature = joinPoint.getSignature();
        //方法名 Login
        String name = signature.getName();
        System.out.println(name);

        //目标方法所在类的Class对象 class com.ooyhao.spring.service.UserService
        Class aClass = signature.getDeclaringType();
        System.out.println(aClass);

        //目标方法所在类的类的权限类名 com.ooyhao.spring.service.UserService
        String typeName = signature.getDeclaringTypeName();
        System.out.println(typeName);

        //目标方法的修饰符
        int modifiers = signature.getModifiers();
        System.out.println(modifiers);

//=====================joinPoint.getTarget()===================
        //被代理的目标对象 com.ooyhao.spring.service.UserService@1ba9117e
        Object target = joinPoint.getTarget();
        System.out.println(target);
//=====================joinPoint.getThis()===================
        //代理对象
        Object aThis = joinPoint.getThis();
        System.out.println(aThis);
        //可以将原有调用时传入的参数进行修改
        // 调用无参的方法，即表示使用调用者传入的参数。
        Object obj = joinPoint.proceed(new Object[]{new User("李四",24),"123abc"});
        return obj;
    }
}

配置类：

@ComponentScan(basePackages = "com.ooyhao.spring")
@EnableAspectJAutoProxy
public class UserAopConfig {}

对现有类增加方法

​ 至此，SpringAop的JavaConfig配置类和Xml配置文件形式都已经学完，但是Aop中 @Before、@After、@Around、@AfterReturning、@AfterTrowing这几种通知都是只对目标类的目标方法进行增强，但是无法向目标方法注入新的方法。这么强大的Spring，肯定有相应的解决办法啦！那就是使用@DeclareParents 注解实现。

Java配置类方式

学生接口：

public interface Student {
    void readBook();
}

学生实现类：

@Component
public class CollegeStudent implements Student {
    public void readBook() {
        System.out.println("我在阅读大学必修书籍！");
    }
}

教师接口：

/*教师接口*/
public interface Teacher  {
    void speak();
}

教师实现类：

public class EnglishTeacher implements Teacher {
    public void speak() {
        System.out.println("我会说英语！");
    }
}

切面：

@Aspect
@Component
public class StudentAspect {
    @DeclareParents(value = "com.ooyhao.spring.bean.Student+",defaultImpl = EnglishTeacher.class)
    private Teacher teacher;
}

配置类：

@ComponentScan(basePackages = "com.ooyhao.spring")
@EnableAspectJAutoProxy
public class AopConfig {}

单元测试：

@Test
public void testAop(){
  AnnotationConfigApplicationContext context
    = new AnnotationConfigApplicationContext(AopConfig.class);
  Student bean = context.getBean(Student.class);
  bean.readBook();
  Teacher t = (Teacher)bean;
  t.speak();
}

结果：

解释：首先教师和学生都是一个普通的java类，切面类中依旧使用@Aspect注解来定义其为一个切面类，使用@Component标注为一个Spring组件。而在配置类中使用@ComponentScan注解用来对组件进行扫描。使用@EnableAspectJAutoProxy 开启AspectJ自动代理。

需要研究的是切面中的内容：

@DeclareParents(value = "com.ooyhao.spring.bean.Student+",
            defaultImpl = EnglishTeacher.class)
private Teacher teacher;

属性teacher表示将哪种类型声明为增加类。而使用@DeclareParents注解来声明需要增加和实际定义了增加方法的实际类。其中value表示向所有Student类及其子类增加方法，增加的方法的实际来源是在defaultImpl中定义的，即：增加的方法在EnglishTeacher中定义。并且在实际类型转化的时候，不能将测试代码中的bean强转为EnglishTeacher，只能强转为Teacher类型。

解释：@DeclareParents 注解由三部分组成：

  • value 属性指定了哪种类型的bean要引入该接口。（标记符后面的加号，表示的是所有的子类，而不是其自身。）
  • defaultImpl 属性指定了为引入功能提供实现的类。
  • @DeclareParents 注解所标注的静态属性指明了要引入的接口。

Xml配置文件方式

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
       xmlns:mvc="http://www.springframework.org/schema/mvc"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       http://www.springframework.org/schema/aop
       http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd
       http://www.springframework.org/schema/context
       http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd
       http://www.springframework.org/schema/tx
       http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx.xsd
       http://www.springframework.org/schema/mvc
       http://www.springframework.org/schema/mvc/spring-mvc.xsd">
    <!--开启包的扫描-->
    <context:component-scan base-package="com.ooyhao.spring"/>
    <!--声明为一个Bean，即定义了增加方法的一个类-->
    <bean id="englishTeacher"
          class="com.ooyhao.spring.bean.EnglishTeacher"/>
    <!--切面-->
    <aop:config>
        <aop:aspect>
            <aop:declare-parents 
                      types-matching="com.ooyhao.spring.bean.Student+"
                      implement-interface="com.ooyhao.spring.bean.Teacher"
                      delegate-ref="englishTeacher"/>
        </aop:aspect>
    </aop:config>
    <!--开启AspectJ的自动代理-->
    <aop:aspectj-autoproxy/>
</beans>

单元测试：在获取Bean的时候，下列代码中只能获取Student类型，不能获取Student实现类CollegeStudent类型的Bean。

@Test
    public void testXmlAop(){
        ClassPathXmlApplicationContext context
                = new ClassPathXmlApplicationContext("AopConfig.xml");
        Student bean = context.getBean(Student.class);
        bean.readBook();
        Teacher teacher = (Teacher)bean;
        teacher.speak();
    }

本节主要是学习SpringAop的基于Java配置和Xml配置两种方式的使用方法，以及SpringAop中五种通知做不到的，就是在目标类中添加方法，SpringAop中的五种通知只能增强方法，而不能添加方法到目标类中，SpringAop提供了另外一种解决方案：@DeclareParents.

源码地址：

https://gitee.com/ooyhao/JavaRepo_Public/tree/master/Spring-in-Action/spring-in-action-04

最后

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posted @ 2019-09-17 20:48  ooyhao  阅读(290)  评论(0)  编辑  收藏  举报