面向切面：AOP

一、概述

定义

​ AOP（Aspect Oriented Programming）是一种设计思想，是软件设计领域中的面向切面编程，它是面向对象编程的一种补充和完善，它以通过预编译方式和运行期动态代理方式实现，在不修改源代码的情况下，给程序动态统一添加额外功能的一种技术。利用AOP可以对业务逻辑的各个部分进行隔离，从而使得业务逻辑各部分之间的耦合度降低，提高程序的可重用性，同时提高了开发的效率

作用

1. 代码重用和模块化：AOP可以将一些通用的行为（例如日志记录、安全控制、事务管理等）抽象出来，形成可重用的模块，避免在每个业务逻辑中都重复编写这些代码。

2. 分离关注点：AOP将不同的关注点分离开来，使得各个模块间职责更加清晰明确，代码的可读性和可维护性也更强。

3. 简化开发：AOP可以帮助开发人员将关注点从业务逻辑中分离出来，使得开发更加简单明了。

4. 提高系统的可扩展性：在系统需求变化时，只需要修改AOP模块而不是修改业务逻辑，这可以使得系统更加易于扩展和维护。

5. 降低代码耦合度：AOP的作用是将不同的关注点分离开来，这可以避免代码之间的紧耦合，提高代码的可复用性和可维护性。

横切关注点

​ 在 AOP 中，横切关注点指的是在应用程序中影响多个类或对象的横切性质的行为，比如日志记录、性能监控、事务处理等等。这些行为可能分散在整个应用程序中的不同类和方法中，而不是与应用程序的核心业务逻辑紧密相关。

​ 使用 AOP 技术，可以将这些横切关注点从应用程序的核心业务逻辑中分离出来，并将它们模块化为可重用的模块，从而实现更好的代码结构和更好的可维护性。

通知（增强）

​ 通知（advice）也被称为增强（advice），是指在 AOP 中定义的一种特殊类型的方法，它包含要在连接点（join point）执行的一些行为。通知可以在目标方法执行之前、之后或异常时被执行，也可以在目标方法返回一个结果后被执行。通知的目的是在不修改目标对象的情况下，将增强（如日志、事务管理等）应用于应用程序的特定方法或切入点。通知是实现 AOP 的核心组件之一，通过将通知应用于特定的连接点（join point）来实现面向切面编程

简单来说：通知就是你想要增强的功能，比如 安全，事务，日志等

通知分类：

1. 前置通知：在被代理的目标方法前执行
2. 返回通知：在被代理的目标方法成功结束后执行（寿终正寝）
3. 异常通知：在被代理的目标方法异常结束后执行（死于非命）
4. 后置通知：在被代理的目标方法最终结束后执行（盖棺定论）
5. 环绕通知：使用try…catch…finally结构围绕整个被代理的目标方法，包括上面四种通知对应的所有位置

切面

​ 在AOP中，切面指的是横切关注点和通知的组合，它是一个模块化的横向分割，可以理解为一个横向的切片。切面是对横切关注点和通知的封装，它包含了一组切点和通知，用于描述在何处、何时、以及如何执行横切逻辑。切面可以在不修改原代码的情况下，对原有的代码进行功能的增强或改变。通常，切面是以一个类的形式存在的，它包含了一个或多个通知和一个或多个切点。

简单来说：切面就是封装通知方法的类

目标

​ 在AOP（Aspect-Oriented Programming）中，目标（Target）是指被通知的对象或者被切面所影响的对象。它是应用程序中的一个具体元素，可以是类、接口、方法或者字段等。简单点说，目标就是被代理的目标对象

代理

​ 在AOP（Aspect-Oriented Programming）中，代理（Proxy）是一种设计模式，用于控制对目标对象的访问，并在访问过程中插入额外的逻辑。简单点说，代理就是向目标对象应用通知之后创建的代理对象

连接点

​ 在 AOP 中，连接点（Join Point）表示在程序执行过程中能够插入一个切面的点，例如方法调用、异常处理、字段访问等。连接点定义了在程序中的哪个位置可以应用切面。切面可以在连接点前后增加额外的处理逻辑，从而影响程序的行为。通俗地讲，连接点就是在程序执行中可以被拦截的地方

说明： 把方法排成一排，每一个横切位置看成x轴方向，把方法从上到下执行的顺序看成y轴，x轴和y轴的交叉点就是连接点。通俗说，就是spring允许你使用通知的地方

切入点

​ 在 AOP 中，切入点（Join Point）是指程序执行过程中明确的点，通常是方法调用的时候，也可以是异常处理程序的处理过程。切入点定义了哪些方法是需要被拦截或增强的，是 AOP 中最重要的概念之一。切入点通常以方法的形式被定义，比如某个类的所有方法、某个包下的所有方法等等。在 AOP 中，通常会使用表达式语言定义切入点，如使用 Spring AOP 中的 @Pointcut 注解定义。

二、代理模式

概述

​ 代理模式是一种结构型设计模式，它使得代理对象可以代表另一个对象进行访问。它是二十三种设计模式中的一种，属于结构型模式。它的作用就是通过提供一个代理类，让我们在调用目标方法的时候，不再是直接对目标方法进行调用，而是通过代理类间接调用。让不属于目标方法核心逻辑的代码从目标方法中剥离出来——解耦。调用目标方法时先调用代理对象的方法，减少对目标方法的调用和打扰，同时让附加功能能够集中在一起也有利于统一维护。

代理：将非核心逻辑剥离出来以后，封装这些非核心逻辑的类、对象、方法

2.1、静态代理

在静态代理中，代理类是在编译时期创建的，代理类和委托类实现相同的接口或继承相同的类，并在代理类中实现委托类中的方法，在调用委托类的方法之前或之后执行一些附加操作

public class CalculatorStaticProxy implements Calculator {// 将被代理的目标对象声明为成员变量private Calculator target;public CalculatorStaticProxy(Calculator target) {this.target = target;}@Overridepublic int add(int i, int j) {// 附加功能由代理类中的代理方法来实现System.out.println("[日志] add 方法开始了，参数是：" + i + "," + j);// 通过目标对象来实现核心业务逻辑int addResult = target.add(i, j);System.out.println("[日志] add 方法结束了，结果是：" + addResult);return addResult;}
}

说明：

静态代理确实实现了解耦，但是由于代码都写死了，完全不具备任何的灵活性

2.2、动态代理

1. 定义

​ 在动态代理中，代理类是在运行时期动态创建的。它不需要事先知道委托类的接口或实现类，而是在运行时期通过 Java 反射机制动态生成代理类

2. 分类

动态代理分类

• 基于接口的代理（有接口情况）
• 基于类的代理（无接口情况）

说明：

AspectJ：是AOP思想的一种实现。本质上是静态代理，将代理逻辑“织入”被代理的目标类编译得到的字节码文件，所以最终效果是动态的。weaver就是织入器。Spring只是借用了AspectJ中的注解。

说明：

• 当动态代理是基于接口的代理情况时，此种方式是JDK原生的实现方式。需要被代理的目标类必须实现接口。因为这个技术要求代理对象和目标对象实现同样的接口
• 当动态代理是基于类的代理情况时，通过继承被代理的目标类实现代理。因此不需要目标类实现接口
  补充：

• JDK动态代理动态生成的代理类会在com.sun.proxy包下，类名为$proxy1，和目标类实现相同的接口
• cglib动态代理动态生成的代理类会和目标在在相同的包下，会继承目标类

2.3、基本用例-实现动态代理

步骤一：创建ProxyFactory类

public class ProxyFactory {private Object target;public ProxyFactory(Object target) {this.target = target;}public Object getProxy(){/*** newProxyInstance()：创建一个代理实例* 其中有三个参数：* 1、classLoader：加载动态生成的代理类的类加载器* 2、interfaces：目标对象实现的所有接口的class对象所组成的数组* 3、invocationHandler：设置代理对象实现目标对象方法的过程，即代理类中如何重写接口中的抽象方法*/ClassLoader classLoader = target.getClass().getClassLoader();Class<?>[] interfaces = target.getClass().getInterfaces();InvocationHandler invocationHandler = new InvocationHandler() {@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {/*** proxy：代理对象* method：代理对象需要实现的方法，即其中需要重写的方法* args：method所对应方法的参数*/Object result = null;try {System.out.println("[动态代理][日志] "+method.getName()+"，参数："+ Arrays.toString(args));result = method.invoke(target, args);System.out.println("[动态代理][日志] "+method.getName()+"，结果："+ result);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();System.out.println("[动态代理][日志] "+method.getName()+"，异常："+e.getMessage());} finally {System.out.println("[动态代理][日志] "+method.getName()+"，方法执行完毕");}return result;}};return Proxy.newProxyInstance(classLoader, interfaces, invocationHandler);}
}

说明：

• 动态代理需要使用Proxy.newProxyInstance()方法
• 需要设置代理对象实现目标对象的方法过程\

步骤二：演示

@Test
public void testDynamicProxy(){ProxyFactory factory = new ProxyFactory(new CalculatorLogImpl());Calculator proxy = (Calculator) factory.getProxy();proxy.div(1,0);//proxy.div(1,1);
}

三、切入点表达式

在 AOP 中，切入点表达式指定了哪些方法需要被织入增强逻辑。它是一个表达式，用于匹配目标对象中的方法，并提供切入点的精确定义

说明：

在切入点表达式语法中，用*号代替“权限修饰符”和“返回值”部分表示“权限修饰符”和“返回值”不限

四、基于注解的AOP

基于注解的AOP是一种AOP的实现方式，它通过在Java类、方法、参数等上添加注解的方式来实现切面的定义和应用，相比于传统的XML配置方式更加便捷和灵活

4.1、基本用例-注解实现AOP

步骤一：导入依赖

 <!--spring aop依赖--><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-aop</artifactId><version>6.0.2</version></dependency><!--spring aspects依赖--><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-aspects</artifactId><version>6.0.2</version></dependency>

步骤二：创建接口以及实现类

1.接口

public interface Calculator {int add(int i, int j); 
}

2.实现类

@Component
public class CalculatorImpl implements Calculator {@Overridepublic int add(int i, int j) {int result = i + j;System.out.println("方法内部 result = " + result);return result;}
}

说明：

此实现类，也需要添加@Component注解，便于Spring容器进行管理

步骤三：创建切面类

@Aspect
@Component
public class LogAspect {// 前置通知// 异常通知// 返回通知// 后置通知// 环绕通知……
}

注意：

此处需要配置切面类的通知方式！

说明：

• @Aspect表示这个类是一个切面类
• @Component注解保证这个切面类能够放入IOC容器

步骤四：配置Spring配置文件

<?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:context="http://www.springframework.org/schema/context"xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsdhttp://www.springframework.org/schema/contexthttp://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsdhttp://www.springframework.org/schema/aophttp://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd"><!--基于注解的AOP的实现：1、将目标对象和切面交给IOC容器管理（注解+扫描）2、开启AspectJ的自动代理，为目标对象自动生成代理3、将切面类通过注解@Aspect标识--><context:component-scan base-package="com.atguigu.aop.annotation"></context:component-scan><aop:aspectj-autoproxy />
</beans>

补充：

当学习了SpringBoot后，通过SpringBoot来实现AOP，可省略此文件。因为SpringBoot以实现包扫描和切面标识

步骤五：演示

@Test
public void testAdd(){ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");Calculator calculator = ac.getBean( Calculator.class);int add = calculator.add(1, 1);
}

说明：

4.2、通知方式

4.2.1、前置通知

使用@Before注解标识，在被代理的目标方法前执行

@Before("execution(public int com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))")
public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint){// getSignature（）获取连接点签名，getName（）获取连接点名称String methodName = joinPoint.getSignature().getName();String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());System.out.println("Logger-->前置通知，方法名："+methodName+"，参数："+args);
}

说明：

• @Before注解内为切入点表达式
• JoinPoint 是指程序执行过程中明确的点，比如方法的调用或异常的处理。JoinPoint 提供了一个可供切面通知获取方法的关键信息的方式

4.2.2、异常通知

使用@AfterThrowing注解标识，在被代理的目标方法异常结束后执行

@AfterThrowing(value = "execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))", throwing = "ex")
public void afterThrowingMethod(JoinPoint joinPoint, Throwable ex){String methodName = joinPoint.getSignature().getName();System.out.println("Logger-->异常通知，方法名："+methodName+"，异常："+ex);
}

说明：

@AfterThrowing注解内为切入点表达式

4.2.3、返回通知

使用@AfterReturning注解标识，在被代理的目标方法成功结束后执行

@AfterReturning(value = "execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))", returning = "result")
public void afterReturningMethod(JoinPoint joinPoint, Object result){String methodName = joinPoint.getSignature().getName();System.out.println("Logger-->返回通知，方法名："+methodName+"，结果："+result);
}

说明：

@AfterReturning注解内为切入点表达式

4.2.4、后置通知

使用@After注解标识，在被代理的目标方法最终结束后执行

  @After("execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))")public void afterMethod(JoinPoint joinPoint){String methodName = joinPoint.getSignature().getName();System.out.println("Logger-->后置通知，方法名："+methodName);}

说明：

@After注解内为切入点表达式

4.2.5、环绕通知

使用@Around注解标识，使用try…catch…finally结构围绕整个被代理的目标方法，包括上面四种通知对应的所有位置

@Around("execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))")
public Object aroundMethod(ProceedingJoinPoint joinPoint){String methodName = joinPoint.getSignature().getName();String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());Object result = null;try {System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行之前");//目标对象（连接点）方法的执行result = joinPoint.proceed();System.out.println("环绕通知-->目标对象方法返回值之后");} catch (Throwable throwable) {throwable.printStackTrace();System.out.println("环绕通知-->目标对象方法出现异常时");} finally {System.out.println("环绕通知-->目标对象方法执行完毕");}return result;
}

说明：

• @Around注解内为切入点表达式
• ProceedingJoinPoint 继承自 JoinPoint 接口，是用于环绕通知的特殊类型的 JoinPoint，它可以用于在通知中控制目标方法的执行。在环绕通知中，ProceedingJoinPoint 提供了一个 proceed() 方法，该方法会执行目标方法，并返回其结果。

4.3、获取通知信息

4.3.1、获取连接点信息

在任何通知方式中，获取连接点信息可以在通知方法的参数位置设置JoinPoint类型的形参

@Before("execution(public int com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))")
public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint){//获取连接点的签名信息String methodName = joinPoint.getSignature().getName();//获取目标方法到的实参信息String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());System.out.println("Logger-->前置通知，方法名："+methodName+"，参数："+args);
}

4.3.2、获取目标方法的返回值

@AfterReturning中的属性returning，用来将通知方法的某个形参，接收目标方法的返回值

@AfterReturning(value = "execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))", returning = "result")
public void afterReturningMethod(JoinPoint joinPoint, Object result){String methodName = joinPoint.getSignature().getName();System.out.println("Logger-->返回通知，方法名："+methodName+"，结果："+result);
}

4.3.3、获取目标方法的异常

@AfterThrowing中的属性throwing，用来将通知方法的某个形参，接收目标方法的异常

@AfterThrowing(value = "execution(* com.atguigu.aop.annotation.CalculatorImpl.*(..))", throwing = "ex")
public void afterThrowingMethod(JoinPoint joinPoint, Throwable ex){String methodName = joinPoint.getSignature().getName();System.out.println("Logger-->异常通知，方法名："+methodName+"，异常："+ex);
}

4.4、重用切入点表达式

说明：

切入点表达式可参考本节面向切面：AOP中的概述部分

简化切入点的书写

• 声明

  @Pointcut("execution(* com.atguigu.aop.annotation.*.*(..))")
  public void pointCut(){}

• 同切面使用

  @Before("pointCut()")
  public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint){String methodName = joinPoint.getSignature().getName();String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());System.out.println("Logger-->前置通知，方法名："+methodName+"，参数："+args);
  }

• 不同切面使用

  @Before("com.atguigu.aop.CommonPointCut.pointCut()")
  public void beforeMethod(JoinPoint joinPoint){String methodName = joinPoint.getSignature().getName();String args = Arrays.toString(joinPoint.getArgs());System.out.println("Logger-->前置通知，方法名："+methodName+"，参数："+args);
  }

五、基于XML的AOP

<context:component-scan base-package="com.atguigu.aop.xml"></context:component-scan><aop:config><!--配置切面类--><aop:aspect ref="loggerAspect"><aop:pointcut id="pointCut" expression="execution(* com.atguigu.aop.xml.CalculatorImpl.*(..))"/><aop:before method="beforeMethod" pointcut-ref="pointCut"></aop:before><aop:after method="afterMethod" pointcut-ref="pointCut"></aop:after><aop:after-returning method="afterReturningMethod" returning="result" pointcut-ref="pointCut"></aop:after-returning><aop:after-throwing method="afterThrowingMethod" throwing="ex" pointcut-ref="pointCut"></aop:after-throwing><aop:around method="aroundMethod" pointcut-ref="pointCut"></aop:around></aop:aspect>
</aop:config>