Spring框架之AOP详解

程序员文章站 2022-04-25 21:28:04

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AOP 概述

在OOP（面向对象编程）中，正是这种分散在各处的与对象核心功能无关的代码（横向切面代码）的存在，使得模块的复用复用难度增加。AOP则将封装好的对象剖开，找出其中的对多个对象产生影响的公共行为，并将其封装为一个可复用的模块，这个模块倍命名为切面（Aspect），切面将那些与业务无关，却被业务模块共同调用的逻辑提取并封装起来，减少了系统中的重复代码，降低了模块之间的耦合度，同时提高的系统的可维护性。

AOP的实现策略

（1）Java SE动态代理：使用动态代理可以为一个或多个接口在运行期动态生成实现对象，生成的对象中实现接口的方法时可以添加增强代码，从而实现AOP。缺点是只能针对接口进行代理，另外由于动态代理是通过反射实现的，有时可能要考虑反射调用的开销。（2）字节码生成（CGLib 动态代理）动态字节码生成技术是指在运行时动态生成指定类的一个子类对象，并覆盖其中特定方法，覆盖方法时可以添加增强代码，从而实现AOP。其常用工具是cglib。（3）定制的类加载器当需要对类的所有对象都添加增强，动态代理和字节码生成本质上都需要动态构造代理对象，即最终被增强的对象是由AOP框架生成，不是开发者new出来的。解决的办法就是实现自定义的类加载器，在一个类被加载时对其进行增强。JBoss就是采用这种方式实现AOP功能。（4）代码生成利用工具在已有代码基础上生成新的代码，其中可以添加任何横切代码来实现AOP。（5）语言扩展可以对构造方法和属性的赋值操作进行增强，AspectJ是采用这种方式实现AOP的一个常见Java语言扩展。

AOP术语

1）连接点（Joinpoint）

程序执行的某个特定位置：如类开始初始化前、类初始化后、类某个方法调用前、调用后、方法抛出异常后。一个类或一段程序代码拥有一些具有边界性质的特定点，这些点中的特定点就称为“连接点”。Spring仅支持方法的连接点，即仅能在方法调用前、方法调用后、方法抛出异常时以及方法调用前后这些程序执行点织入增强。连接点由两个信息确定：第一是用方法表示的程序执行点；第二是用相对点表示的方位

2）切点（Pointcut）

每个程序类都拥有多个连接点，如一个拥有两个方法的类，这两个方法都是连接点，即连接点是程序类中客观存在的事物。AOP通过“切点”定位特定的连接点。连接点相当于数据库中的记录，而切点相当于查询条件。切点和连接点不是一对一的关系，一个切点可以匹配多个连接点。在Spring中，切点通过org.springframework.aop.Pointcut接口进行描述，它使用类和方法作为连接点的查询条件，Spring AOP的规则解析引擎负责切点所设定的查询条件，找到对应的连接点。其实确切地说，不能称之为查询连接点，因为连接点是方法执行前、执行后等包括方位信息的具体程序执行点，而切点只定位到某个方法上，所以如果希望定位到具体连接点上，还需要提供方位信息。

3）增强（Advice）

增强是织入到目标类连接点上的一段程序代码，在Spring中，增强除用于描述一段程序代码外，还拥有另一个和连接点相关的信息，这便是执行点的方位。结合执行点方位信息和切点信息，我们就可以找到特定的连接点。

4）目标对象（Target）

增强逻辑的织入目标类。如果没有AOP，目标业务类需要自己实现所有逻辑，而在AOP的帮助下，目标业务类只实现那些非横切逻辑的程序逻辑，而性能监视和事务管理等这些横切逻辑则可以使用AOP动态织入到特定的连接点上。

5）引介（Introduction）

引介是一种特殊的增强，它为类添加一些属性和方法。这样，即使一个业务类原本没有实现某个接口，通过AOP的引介功能，我们可以动态地为该业务类添加接口的实现逻辑，让业务类成为这个接口的实现类。

6）织入（Weaving）

织入是将增强添加对目标类具体连接点上的过程。AOP像一台织布机，将目标类、增强或引介通过AOP这台织布机天衣无缝地编织到一起。根据不同的实现技术，AOP有三种织入的方式：

a、编译期织入，这要求使用特殊的Java编译器。

b、类装载期织入，这要求使用特殊的类装载器。

c、动态代理织入，在运行期为目标类添加增强生成子类的方式。

Spring采用动态代理织入，而AspectJ采用编译期织入和类装载期织入。

7）代理（Proxy）

一个类被AOP织入增强后，就产出了一个结果类，它是融合了原类和增强逻辑的代理类。根据不同的代理方式，代理类既可能是和原类具有相同接口的类，也可能就是原类的子类，所以我们可以采用调用原类相同的方式调用代理类。

8）切面（Aspect）

切面由切点和增强（引介）组成，它既包括了横切逻辑的定义，也包括了连接点的定义，Spring AOP就是负责实施切面的框架，它将切面所定义的横切逻辑织入到切面所指定的连接点中。

案例分析

代理模式是常用的Java设计模式，按照代理模式的创建时期分为两种代理模式。

静态代理模式：

由程序员创建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。

动态代理模式：

在程序运行时，运用反射机制动态创建而成，动态代理分为jdk动态代理和CGLIB动态代理。

应用案例

静态代理

//entity实体类
public class Employee{
    
}
//dao接口
public interface EmployeeDAO{
    void update();
    void save();
}
//dao实现类
public class EmployeeDAOImpl implements IEmployeeDAO {
    public void save(Employee emp) {
        System.out.println("保存员工");
    }
    public void update(Employee emp) {
        System.out.println("修改员工");
    }
}

//模拟事物
//模拟事务管理器:
public class TransactionManager {

    public void begin() {
        System.out.println("开启事务");
    }

    public void commit() {
        System.out.println("提交事务");
    }

    public void rollback() {
        System.out.println("回滚事务");
    }
}

//静态代理类
//静态代理类
public class EmployeeServiceProxy implements IEmployeeService {
    private IEmployeeService target;//真实对象/委托对象

    private TransactionManager txManager;//事务管理器

    public void setTarget(IEmployeeService target) {
        this.target = target;
    }

    public void setTxManager(TransactionManager txManager) {
        this.txManager = txManager;
    }

    public void save(Employee emp) {
        txManager.begin();
        try {
            target.save(emp);
            txManager.commit();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            txManager.rollback();
        }
    }

    public void update(Employee emp) {
        txManager.begin();
        try {
            target.update(emp);
            txManager.commit();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            txManager.rollback();
        }
    }
}

//xml

<?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:p="http://www.springframework.org/schema/p" xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.3.xsd">

    <bean id="employeeDAO" class="cn.wolfcode.dao.impl.EmployeeDAOImpl" />

    <bean id="transactionManager" class="cn.wolfcode.tx.TransactionManager" />
    
    <!-- 代理对象 -->
    <bean id="employeeServiceProxy" class="cn.wolfcode.proxy.EmployeeServiceProxy">
        <property name="txManager" ref="transactionManager" />
        <!-- 配置委托对象 -->
        <property name="target">
            <bean class="cn.wolfcode.service.EmployeeServiceImpl">
                <!-- 委托对象依赖dao -->
                <property name="dao" ref="employeeDAO" />
            </bean>
        </property>
    </bean>
</beans>

//App测试

package cn.wolfcode;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.test.context.junit.jupiter.SpringJUnitConfig;
import cn.wolfcode.domain.Employee;
import cn.wolfcode.service.IEmployeeService;

@SpringJUnitConfig
public class App {

    @Autowired
    private IEmployeeService service;
    @Test
    void testSave() throws Exception {
        System.out.println(service.getClass());//查看对象的真实类型
        service.save(new Employee());
    }
    @Test
    void testUpdate() throws Exception {
        service.update(new Employee());
    }
}

测试结果

class com.sun.proxy.$Proxy19
开启事务
保存员工
保存成功
提交事务

jdk动态代理

注意：jdk动态代理是基于接口实现

//entity实体类
public class Employee{
}

//dao接口
public interface IEmployeeDAO {

    void save(Employee emp);

    void update(Employee emp);
}

//dao实现类
public class EmployeeDAOImpl implements IEmployeeDAO {
    public void save(Employee emp) {
        System.out.println("保存员工");
    }
    public void update(Employee emp) {
        System.out.println("修改员工");
    }
}

//service接口
public interface IEmployeeService {
    void save(Employee emp);

    void update(Employee emp);

    void delete(Long id);
    
    List<Employee> listAll();
}

//service实现类
public class EmployeeServiceImpl implements IEmployeeService {

    private IEmployeeDAO dao;

    public void setDao(IEmployeeDAO dao) {
        this.dao = dao;
    }

    public void save(Employee emp) {
        dao.save(emp);
        System.out.println("保存成功");
    }

    public void update(Employee emp) {
        dao.update(emp);
        //测试增强是否遇到异常能回滚
        throw new RuntimeException("故意错误的");
    }

    public void delete(Long id) {
        System.out.println("删除操作");
    }

    public List<Employee> listAll() {
        System.out.println("查询所有");
        return new ArrayList<>();
    }
}

//模式事物类
//模拟事务管理器:
public class TransactionManager {

    public void begin() {
        System.out.println("开启事务");
    }

    public void commit() {
        System.out.println("提交事务");
    }
    public void rollback() {
        System.out.println("回滚事务");
    }
}

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.Arrays;

@SuppressWarnings("all")
//事务的增强操作
public class TransactionManagerAdvice implements java.lang.reflect.InvocationHandler {

    private Object target;//真实对象(对谁做增强)
    private TransactionManager txManager;//事务管理器(模拟)

    public void setTxManager(TransactionManager txManager) {
        this.txManager = txManager;
    }

    public void setTarget(Object target) {
        this.target = target;
    }

    //ClassLoader loader：类加载器 
    //Class<?>[] interfaces：得到全部的接口 
    //InvocationHandler h：得到InvocationHandler接口的子类实例
    //创建一个代理对象
    public <T> T getProxyObject() {
        return (T) Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), //类加载器,一般跟上真实对象的类加载器
                target.getClass().getInterfaces(), //真实对象所实现的接口(JDK动态代理必须要求真实对象有接口)
                this);//如何做事务增强的对象 //要绑定接口(这是一个缺陷，cglib弥补了这一缺陷)
    }
    
    //参数说明： 
    //Object proxy：指被代理的对象。 
    //Method method：要调用的方法 
    //Object[] args：方法调用时所需要的参数
    //如何为真实对象的方法做增强的具体操作
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        if (method.getName().startsWith("get") || method.getName().startsWith("list")) {
            return method.invoke(target, args);//放行
        }
        
        Object ret = null;
        txManager.begin();
        try {
            //---------------------------------------------------------------
            ret = method.invoke(target, args);//调用真实对象的方法
            //---------------------------------------------------------------
            txManager.commit();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            txManager.rollback();
        }
        return ret;
    }
}

<?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:p="http://www.springframework.org/schema/p" xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.3.xsd">
    <!-- 配置dao -->
    <bean id="employeeDAO" class="cn.wolfcode.dao.impl.EmployeeDAOImpl" />

    <!-- 配置事物管理器 -->
    <bean id="transactionManager" class="cn.wolfcode.tx.TransactionManager" />

    <!-- 配置service -->
    <bean id="employeeService" class="cn.wolfcode.service.impl.EmployeeServiceImpl">
    <!-- 依赖注入dao -->
        <property name="dao" ref="employeeDAO" />
    </bean>
    <!-- 配置一个事务增强的类 -->
    <bean id="transactionManagerAdvice" class="cn.wolfcode.tx.TransactionManagerAdvice">
            <property name="target" ref="employeeService"/>
            <property name="txManager" ref="transactionManager"/>
    </bean>
</beans>

//测试类

//使用Spring5提供的测试
@SpringJUnitConfig
public class App {

    @Autowired
    private TransactionManagerAdvice advice;

    //代理对象:com.sun.proxy.$Proxy19
    @Test //junit测试
    void testSave() throws Exception {
        //获取代理对象
        IEmployeeService proxy = advice.getProxyObject();
        System.out.println(proxy.getClass());
        
        proxy.save(new Employee());
    }

    @Test
    void testUpdate() throws Exception {
        //获取代理对象
        IEmployeeService proxy = advice.getProxyObject();
        proxy.update(new Employee());
    }
}

测试结果

class com.sun.proxy.$Proxy19
开启事务
保存员工
保存成功
提交事务

CGLIB动态代理

JDK的动态代理机制只能代理实现了接口的类，而不能实现接口的类就不能实现JDK的动态代理，cglib是针对类来实现代理的，他的原理是对指定的目标类生成一个子类，并覆盖其中方法实现增强，但因为采用的是继承，所以不能对final修饰的类进行代理

//创建需要被代理的类
public class EmployeeDAOImpl {

    public void save() {
        System.out.println("保存员工");
    }
    public void update() {
        System.out.println("修改员工");
    }
}

//模拟事务管理器:
public class TransactionManager {

    public void begin() {
        System.out.println("开启事务");
    }

    public void commit() {
        System.out.println("提交事务");
    }

    public void rollback() {
        System.out.println("回滚事务");
    }
}

//创建CGLIB动态代理类
package com.iarchie.cglib.advice;

import java.lang.reflect.Method;

import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
//实现Spring - InvocationHandler接口
import org.springframework.cglib.proxy.InvocationHandler; 

public class MyAdvice implements InvocationHandler {

    private Object target;

    private TransactionManager tManager;

    public void setTarget(Object target) {
        this.target = target;
    }

    public void settManager(TransactionManager tManager) {
        this.tManager = tManager;
    }

    // 创建代理对象
    public <T> T getObjectProxy() {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());// 继承哪个类去做增加
        enhancer.setCallback(this); // 设置增加的对象
        return (T) enhancer.create();// 创建代理对象

    }

    // 为真实对象的真实方法做具体的增强
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object object = null;
        // 开启事物
        tManager.begin();
        try {
            object = method.invoke(target, args);// 调用真实对象的方法
            // 提交事物
            tManager.commit();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            // 回滚事物
            tManager.rollback();
        }
        return object;
    }

}

<?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:p="http://www.springframework.org/schema/p" xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.3.xsd">
    <!-- 配置dao -->
    <bean id="employeeDAO"
        class="com.iarchie.cglib.dao.impl.EmployeeDAOImpl" />

    <!-- 配置事物管理器 -->
    <bean id="transactionManager"
        class="com.iarchie.cglib.advice.TransactionManager" />

    <!-- 配置一个事务增强的类 -->
    <bean id="myAdvice" class="com.iarchie.cglib.advice.MyAdvice">
        <property name="target" ref="employeeDAO" />
        <property name="tManager" ref="transactionManager" />
    </bean>
</beans>

//测试
package com.iarchie.cglib;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.test.context.junit.jupiter.SpringJUnitConfig;

import com.iarchie.cglib.advice.MyAdvice;
import com.iarchie.cglib.dao.impl.EmployeeDAOImpl;

@SpringJUnitConfig
public class App {

    @Autowired
    private MyAdvice advice;
    
    //JDK代理对象:com.sun.proxy.$Proxy19
    //CGLIB代理对象:com.iarchie.cglib.dao.impl.EmployeeDAOImpl$$EnhancerByCGLIB$$765a98d8
    @Test
    void testSave() throws Exception {
        EmployeeDAOImpl proxy = advice.getObjectProxy();
        proxy.save();
        System.out.println(proxy.getClass());
    }
}

测试结果

开启事务
保存员工
提交事务
class com.iarchie.cglib.dao.impl.EmployeeDAOImpl$$EnhancerByCGLIB$$765a98d8

jdk动态代理和CGLIB动态代理的区别

java动态代理是利用反射机制生成一个实现代理接口的匿名类，在调用具体方法前调用InvokeHandler来处理。

而cglib动态代理是利用asm开源包，对代理对象类的class文件加载进来，通过修改其字节码生成子类来处理。

1、如果目标对象实现了接口，默认情况下会采用JDK的动态代理实现AOP 2、如果目标对象实现了接口，可以强制使用CGLIB实现AOP

3、如果目标对象没有实现了接口，必须采用CGLIB库，spring会自动在JDK动态代理和CGLIB之间转换

如何强制使用CGLIB实现AOP？（1）添加CGLIB库，SPRING_HOME/cglib/*.jar （2）在spring配置文件中加入<aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>

JDK动态代理和CGLIB字节码生成的区别？（1）JDK动态代理只能对实现了接口的类生成代理，而不能针对类（2）CGLIB是针对类实现代理，主要是对指定的类生成一个子类，覆盖其中的方法因为是继承，所以该类或方法最好不要声明成final

Spring框架之AOP详解

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静态代理

jdk动态代理

CGLIB动态代理

jdk动态代理和CGLIB动态代理的区别

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