AOP
软件开发中,散布于应用中多处的功能被称为横切关注点(cross-cutting concern)。通常来讲,这些横切关注点从概念上是与应用的业务逻辑相分离的(但是往往会直接嵌入到应用的业务逻辑之中)。把这些横切关注点与业务逻辑相分离正是面向切面编程(AOP)所要解决的问题。DI有助于应用对象之间的解耦,而AOP可以实现横切关注点与它们所影响的对象之间的解耦。
在使用面向切面编程时,我们仍然在一个地方定义通用功能,但是可以通过声明的方式定义这个功能要以何种方式在何处应用,而无需修改受影响的类。横切关注点可以被模块化为特殊的类,这些类被称为切面(aspect)。这样做有两个好处:首先,现在每个关注点都集中于一个地方,而不是分散到多处代码中;其次,服务模块更简洁,因为它们只包含主要关注点(或核心功能)的代码,而次要关注点的代码被转移到切面中了。
通过在代理类中包裹切面,Spring在运行期把切面织入到Spring管理的bean中。代理类封装了目标类,并拦截被通知方法的调用,再把调用转发给真正的目标bean。当代理拦截到方法调用时,在调用目标bean方法之前,会执行切面逻辑。
Spring基于动态代理,所以Spring只支持方法连接点。这与一些其他的AOP框架是不同的,例如AspectJ和JBoss,除了方法切点,它们还提供了字段和构造器接入点。Spring缺少对字段连接点的支持,无法让我们创建细粒度的通知,例如拦截对象字段的修改。而且它不支持构造器连接点,我们就无法在bean创建时应用通知。
但是方法拦截可以满足绝大部分的需求。如果需要方法拦截之外的连接点拦截功能,那么我们可以利用Aspect来补充Spring AOP的功能。
术语
通知(Advice)
在AOP术语中,切面的工作被称为通知。
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?之前和之后都调用?还是只在方法抛出异常时调用?
Spring切面可以应用5种类型的通知:
- 前置通知(Before):在目标方法被调用之前调用通知功能;
- 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。
连接点(Join point)
我们的应用可能也有数以千计的时机应用通知。这些时机被称为连接点。连接点是在应用执行过程中能够插入切面的一个点。这个点可以是调用方法时、抛出异常时、甚至修改一个字段时。切面代码可以利用这些点插入到应用的正常流程之中,并添加新的行为。
切点(Poincut)
一个切面并不需要通知应用的所有连接点。切点有助于缩小切面所通知的连接点的范围。
如果说通知定义了切面的“什么”和“何时”的话,那么切点就定义了“何处”。切点的定义会匹配通知所要织入的一个或多个连接点。我们通常使用明确的类和方法名称,或是利用正则表达式定义所匹配的类和方法名称来指定这些切点。有些AOP框架允许我们创建动态的切点,可以根据运行时的决策(比如方法的参数值)来决定是否应用通知。
切面(Aspect)
切面是通知和切点的结合。通知和切点共同定义了切面的全部内容——它是什么,在何时和何处完成其功能。
引入(Introduction)
引入允许我们向现有的类添加新方法或属性。例如,我们可以创建一个Auditable通知类,该类记录了对象最后一次修改时的状态。这很简单,只需一个方法,setLastModified(Date),和一个实例变量来保存这个状态。然后,这个新方法和实例变量就可以被引入到现有的类中,从而可以在无需修改这些现有的类的情况下,让它们具有新的行为和状态。
织入(Weaving)
织入是把切面应用到目标对象并创建新的代理对象的过程。切面在指定的连接点被织入到目标对象中。在目标对象的生命周期里有多个点可以进行织入:
-
编译期:切面在目标类编译时被织入。这种方式需要特殊的编译器。AspectJ的织入编译器就是以这种方式织入切面的。
-
类加载期:切面在目标类加载到JVM时被织入。这种方式需要特殊的类加载器(
ClassLoader),它可以在目标类被引入应用之前增强该目标类的字节码。AspectJ 5的加载时织入(load-time weaving,LTW)就支持以这种方式织入切面。 -
运行期:切面在应用运行的某个时刻被织入。一般情况下,在织入切面时,AOP容器会为目标对象动态地创建一个代理对象。Spring AOP就是以这种方式织入切面的。
通知包含了需要用于多个应用对象的横切行为;连接点是程序执行过程中能够应用通知的所有点;切点定义了通知被应用的具体位置(在哪些连接点)。其中关键的概念是切点定义了哪些连接点会得到通知。
编写切点
切点用于准确定位应该在什么地方应用切面的通知,在Spring AOP中,要使用AspectJ的切点表达式语言来定义切点(切点实际上就由切点表达式定义),因此要使用AspectJ特有的表达式语言来进行AOP。为了阐述Spring中的切面,我们需要有个主题来定义切面的切点。为此,我们定义一个Performance接口:
package concert;
public interface Performance {
public void perform();
}
指示器execcution
假设我们想编写Performance的perform()方法触发的通知。execution用于匹配切点,这个表达式能够设置当perform()方法执行时触发通知的调用。
我们使用execution()指示器选择Performance的perform()方法。方法表达式以“*”号开始,表明了我们不关心方法返回值的类型。然后,我们指定了全限定类名和方法名。对于方法参数列表,我们使用两个点号(..)表明切点要选择任意的perform()方法,无论该方法的入参是什么。
指示器within
现在假设我们需要配置的切点仅匹配concert包。在此场景下,可以使用within()指示器来限制匹配
使用“&&”操作符把execution()和within()指示器连接在一起形成与(and)关系(切点必须匹配所有的指示器)。类似地,我们可以使用“||”操作符来标识或(or)关系,而使用“!”操作符来标识非(not)操作。
因为“&”在XML中有特殊含义,所以在Spring的XML配置里面描述切点时,我们可以使用and来代替“&&”。同样,or和not可以分别用来代替“||”和“!”。
指示器bean
bean()指示器允许我们在切点表达式中使用bean的ID来标识bean。bean()使用bean ID或bean名称作为参数来限制切点只匹配特定的bean。
execution(* concert.Performance.perform())
and bean('woodstock')
在这里,我们希望在执行Performance的perform()方法时应用通知,但限定bean的ID为woodstock。
在某些场景下,限定切点为指定的bean或许很有意义,但我们还可以使用非操作为除了特定ID以外的其他bean应用通知:
execution(* concert.Performance.perform())
and !bean('woodstock')
在此场景下,切面的通知会被编织到所有ID不为woodstock的bean中。
编写切面
使用AspecJ注解来定义切面。
Audience类使用@AspectJ注解进行了标注。该注解表明Audience不仅仅是一个POJO,还是一个切面。Audience类中的方法都使用注解来定义切面的具体行为。
Audience有四个方法,定义了一个观众在观看演出时可能会做的事情。在演出之前,观众要就坐(takeSeats())并将手机调至静音状态(silenceCellPhones())。如果演出很精彩的话,观众应该会鼓掌喝彩(applause())。不过,如果演出没有达到观众预期的话,观众会要求退款(demandRefund())。
可以看到,这些方法都使用了通知注解来表明它们应该在什么时候调用。AspectJ提供了五个注解来定义通知
| 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封装起来 |
@Before |
通知方法会在目标方法调用之前执行 |
@Pointcut复用切点表达式
对于重复的切点表达式可以使用注解@Pointcut进行复用
performance()方法的实际内容并不重要,在这里它实际上应该是空的。其实该方法本身只是一个标识,供@Pointcut注解依附。
需要注意的是,除了注解和没有实际操作的performance()方法,Audience类依然是一个POJO。我们能够像使用其他的Java类那样调用它的方法,它的方法也能够独立地进行单元测试,这与其他的Java类并没有什么区别。Audience只是一个Java类,只不过它通过注解表明会作为切面使用而已,像其他的Java类一样,它可以装配为Spring中的bean:
@Bean
public Audience audience() {
return new Audience();
}
如果你就此止步的话,Audience只会是Spring容器中的一个bean。即便使用了AspectJ注解,但它并不会被视为切面,这些注解不会解析,也不会创建将其转换为切面的代理。
声明开启AOP
使用JavaConfig的话,可以在配置类的类级别上通过使用EnableAspectJ-AutoProxy注解启用自动代理功能。
使用XML来装配bean的话,那么需要使用Spring aop命名空间中的<aop:aspectj-autoproxy>元素。
不管是使用JavaConfig还是XML,AspectJ自动代理都会为使用@Aspect注解的bean创建一个代理,这个代理会围绕着所有该切面的切点所匹配的bean。需要记住的是,Spring的AspectJ自动代理仅仅使用@AspectJ作为创建切面的指导,切面依然是基于代理的。在本质上,它依然是Spring基于代理的切面。这一点非常重要,因为这意味着尽管使用的是@AspectJ注解,但我们仍然限于代理方法的调用。如果想利用AspectJ的所有能力,我们必须在运行时使用AspectJ并且不依赖Spring来创建基于代理的切面。
使用环绕通知
环绕通知是最为强大的通知类型。它能够让你所编写的逻辑将被通知的目标方法完全包装起来。实际上就像在一个通知方法中同时编写前置通知和后置通知。
这里,@Around注解表明watchPerformance()方法会作为performance()切点的环绕通知。在这个通知中,观众在演出之前会将手机调至静音并就坐,演出结束后会鼓掌喝彩。像前面一样,如果演出失败的话,观众会要求退款。可以看到,这个通知所达到的效果与之前的前置通知和后置通知是一样的。但是,现在它们位于同一个方法中,不像之前那样分散在四个不同的通知方法里面。
处理通知中的参数
切面能访问和使用传递给被通知方法的参数吗,看一个样例。play()方法会循环所有的磁道并调用playTrack()方法。但是,我们也可以通过playTrack()方法直接播放某一个磁道中的歌曲。
假设你想记录每个磁道被播放的次数。一种方法就是修改playTrack()方法,直接在每次调用的时候记录这个数量。但是,记录磁道的播放次数与播放本身是不同的关注点,因此不应该属于playTrack()方法。看起来,这应该是切面要完成的任务。
为了记录每个磁道所播放的次数,我们创建了TrackCounter类,它是通知playTrack()方法的一个切面。
指示器args
需要关注的是切点表达式中的args(trackNumber)限定符。它表明传递给playTrack()方法的int类型参数也会传递到通知中去。参数的名称trackNumber也与切点方法签名中的参数相匹配。
这个参数会传递到通知方法中,这个通知方法是通过@Before注解和命名切点trackPlayed(trackNumber)定义的。切点定义中的参数与切点方法中的参数名称是一样的,这样就完成了从命名切点到通知方法的参数转移。
使用XML声明AOP
在Spring的aop命名空间中,提供了多个元素用来在XML中声明切面
aop命名空间的其他元素能够让我们直接在Spring配置中声明切面,而不需要使用注解。例如,我们重新看一下Audience类,这一次我们将它所有的AspectJ注解全部移除掉:
package concert;
public class Audience {
public void silenceCellPhones() {
System.out.println("Silencing cell phones");
}
public void takeSeats() {
System.out.println("Taking seats");
}
public void applause() {
System.out.println("CLAP CLAP CLAP!!!");
}
public void demandRefund() {
System.out.println("Demanding a refund");
}
}
正如你所看到的,Audience类并没有任何特别之处,它就是有几个方法的简单Java类。我们可以像其他类一样把它注册为Spring应用上下文中的bean。尽管看起来并没有什么差别,但Audience已经具备了成为AOP通知的所有条件。我们再稍微帮助它一把,它就能够成为预期的通知了。
在<aop:config>元素内,我们可以声明一个或多个通知器、切面或者切点。使用<aop:aspect>元素声明了一个简单的切面。ref元素引用了一个POJO bean,该bean实现了切面的功能——在这里就是audience。ref元素所引用的bean提供了在切面中通知所调用的方法。
使用<aop:pointcut>可以复用切点表达式
来源:<<Spring实战(第四版)>>