Spring-AOP面试必问的知识点,你学废了吗?

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什么是AOP?

        AOP(Aspect-Oriented Programming,面向方面编程),可以说是OOP(Object-Oriented Programing,面向对象编程)的补充和完善。OOP引入封装、继承和多态性等概念来建立一种对象层次结构,用以模拟公共行为的一个集合。当我们需要为分散的对象引入公共行为的时候,OOP则显得无能为力。也就是说,OOP允许你定义从上到下的关系,但并不适合定义从左到右的关系。例如日志功能。日志代码往往水平地散布在所有对象层次中,而与它所散布到的对象的核心功能毫无关系。对于其他类型的代码,如安全性、异常处理和透明的持续性也是如此。这种散布在各处的无关的代码被称为横切(cross-cutting)代码,在OOP设计中,它导致了大量代码的重复,而不利于各个模块的重用。

       而AOP技术则恰恰相反,它利用一种称为“横切”的技术,剖解开封装的对象内部,并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块,并将其名为“Aspect”,即方面。所谓“方面”,简单地说,就是将那些与业务无关,却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来,便于减少系统的重复代码,降低模块间的耦合度,并有利于未来的可操作性和可维护性。AOP代表的是一个横向的关系,如果说“对象”是一个空心的圆柱体,其中封装的是对象的属性和行为;那么面向方面编程的方法,就仿佛一把利刃,将这些空心圆柱体剖开,以获得其内部的消息。而剖开的切面,也就是所谓的“方面”了。然后它又以巧夺天功的妙手将这些剖开的切面复原,不留痕迹。

        使用“横切”技术,AOP把软件系统分为两个部分:核心关注点和横切关注点。业务处理的主要流程是核心关注点,与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是,他们经常发生在核心关注点的多处,而各处都基本相似。比如权限认证、日志、事务处理。Aop 的作用在于分离系统中的各种关注点,将核心关注点和横切关注点分离开来。正如Avanade公司的高级方案构架师Adam Magee所说,AOP的核心思想就是“将应用程序中的商业逻辑同对其提供支持的通用服务进行分离。”

AOP能干什么?

       AOP主要用于横切关注点分离和织入,因此需要理解横切关注点和织入:

  • 关注点:可以认为是所关注的任何东西,比如上边的支付组件;
  • 关注点分离:将问题细化从而单独部分,即可以理解为不可再分割的组件,如上边的日志组件和支付组件;
  • 横切关注点:一个组件无法完成需要的功能,需要其他组件协作完成,如日志组件横切于支付组件;
  • 织入:横切关注点分离后,需要通过某种技术将横切关注点融合到系统中从而完成需要的功能,因此需要织入,织入可能在编译期、加载期、运行期等进行。

应用场景

  • 用于横切关注点的分离和织入横切关注点到系统;比如上边提到的日志等等;
  • 完善OOP;
  • 降低组件和模块之间的耦合性;
  • 使系统容易扩展;
  • 而且由于关注点分离从而可以获得组件的更好复用。

AOP使用相关技术点

  • 连接点(Jointpoint):表示需要在程序中插入横切关注点的扩展点,连接点可能是类初始化、方法执行、方法调用、字段调用或处理异常等等,Spring只支持方法执行连接点,在AOP中表示为“在哪里干”;
  • 切入点(Pointcut):选择一组相关连接点的模式,即可以认为连接点的集合,Spring支持perl5正则表达式和AspectJ切入点模式,Spring默认使用AspectJ语法,在AOP中表示为“在哪里干的集合”;
  • 通知(Advice):在连接点上执行的行为,通知提供了在AOP中需要在切入点所选择的连接点处进行扩展现有行为的手段;包括前置通知(before advice)、后置通知(after advice)、环绕通知(around advice),在Spring中通过代理模式实现AOP,并通过拦截器模式以环绕连接点的拦截器链织入通知;在AOP中表示为“干什么”;
  • 方面/切面(Aspect):横切关注点的模块化,比如上边提到的日志组件。可以认为是通知、引入和切入点的组合;在Spring中可以使用Schema和@AspectJ方式进行组织实现;在AOP中表示为“在哪干和干什么集合”;
  • 引入(inter-type declaration):也称为内部类型声明,为已有的类添加额外新的字段或方法,Spring允许引入新的接口(必须对应一个实现)到所有被代理对象(目标对象),在AOP中表示为“干什么(引入什么)”;
  • 目标对象(Target Object):需要被织入横切关注点的对象,即该对象是切入点选择的对象,需要被通知的对象,从而也可称为“被通知对象”;由于Spring AOP 通过代理模式实现,从而这个对象永远是被代理对象,在AOP中表示为“对谁干”;
  • 织入(Weaving):织入是一个过程,是将切面应用到目标对象从而创建出AOP代理对象的过程,织入可以在编译期、类装载期、运行期进行。

通知类型

  • 前置通知(Before Advice):在切入点选择的连接点处的方法之前执行的通知,该通知不影响正常程序执行流程(除非该通知抛出异常,该异常将中断当前方法链的执行而返回)。
  • 后置通知(After Advice):在切入点选择的连接点处的方法之后执行的通知,包括如下类型的后置通知:
  • 后置返回通知(After returning Advice):在切入点选择的连接点处的方法正常执行完毕时执行的通知,必须是连接点处的方法没抛出任何异常正常返回时才调用后置通知。
  • 后置异常通知(After throwing Advice): 在切入点选择的连接点处的方法抛出异常返回时执行的通知,必须是连接点处的方法抛出任何异常返回时才调用异常通知。
  • 后置最终通知(After finally Advice): 在切入点选择的连接点处的方法返回时执行的通知,不管抛没抛出异常都执行,类似于Java中的finally块。
  • 环绕通知(Around Advices):环绕着在切入点选择的连接点处的方法所执行的通知,环绕通知可以在方法调用之前和之后自定义任何行为,并且可以决定是否执行连接点处的方法、替换返回值、抛出异常等等。

AOP的实现原理

       Spring使用动态代理实现AOP,实现的技术为:JDK提供的动态代理技术和CHLIB(动态字节码增强技术)。

JDK动态代理

  • JDK动态代理是面向接口的,必须提供一个委托类和代理类都要实现的接口,只有接口中的方法才能够被代理。
  • JDK动态代理的实现主要使用java.lang.reflect包里的Proxy类和InvocationHandler接口。

CGLIB动态代理

       CGLIB采用非常底层的字节码技术,可以为一个类创建一个子类,并在子类中采用方法拦截的技术拦截所有父类方法的调用,并顺势植入横切逻辑。其实就是继承被代理对象,然后Override需要被代理的方法,在覆盖该方法时,自然是可以插入我们自己的代码的。因为需要Override被代理对象的方法,所以自然用CGLIB技术实现AOP时,就必须要求需要被代理的方法不能是final方法,因为final方法不能被子类覆盖。

JDK代理和CGLIB代理的总结

       CGLIB所创建的动态代理对象的性能比JDK所创建的动态代理对象的性能高很多,但创建动态代理对象时比JDK创建动态代理对象要花费更长的时间。 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,实现接口就用CGLIB代理。

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