面向切面的Spring

本篇内容说说Spring对切面的支持，如何把普通类声明为一个切面，以及如何使用注解创建切面，主要有以下几点内容：

• 什么是面向切面编程
• 选择连接点
• 使用注解创建切面
• 在XML中声明切面

什么是面向切面编程

切面能帮助模块化横切关注点，横切关注点可以被描述为影响应用多处的功能。如图，直观呈现横切关注点的概念：

上图展现了一个被划分为模块的典型应用。每个模块的核心功能都是为特定业务领域提供服务，但是这些模块都需要类似的辅助功能，例如安全、事务管理、监控日志等。

使用面向切面编程时，在一个地方定义通用功能，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。这样做有两个好处：首先，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的代码，而次要关注点的代码被转移到切面中。

定义AOP术语

描述切面的常用术语有通知（advice）、切点（pointcut）和连接点（join point），这几个概念之间的关联如图所示：

通知（Advice）

 通知定义了切面是什么以及何时使用。Spring切面可应用的通知有5种类型：

• 前置通知（Before）：在目标方法被调用之前调用通知；
• 后置通知（After）：在目标方法完成之后调用通知；
• 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）

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（Pointcut）

切点的定义会匹配通知所要织入的一个或多个连接点。通常是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。

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 —— 是什么，在何时、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和属性。

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。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目标类的字节码。AspectJ 5的加载时织入（load-time weaving，LTW）就支持这种方式织入切面。
• 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。

Spring对AOP的支持

不是所有的AOP框架都是相同的，它们在连接点模型上可能有强弱之分，有些允许在字段修饰符级别应用通知，有些只支持方法调用相关的连接点。它们织入切面的方式和时机也有所不同。总的来说，创建切点来定义切面所织入的连接点是AOP框架的基本功能。

Spring提供了4种类型的AOP支持：

• 基于代理的经典Spring AOP；
• 纯POJO切面；
• @AspectJ注解驱动的切面；
• 注入式AspectJ切面

前三种都是Spring AOP实现的变体，Spring AOP构建在动态代理基础之上，因此，Spring对AOP的支持局限方法拦截。

 Spring的经典AOP编程模型曾经非常棒，但现在Spring提供了更简洁和干净的面向切面编程方式。引入了简单的声明式AOP和基于注解的AOP，Spring经典的AOP看超来显得非常笨重和过于复杂，使用ProxyFactory Bean会让人感到繁琐。所以这里只写简单的声明式AOP和基于注解的AOP。

借助Spring的aop命名空间，可以将纯POJO转换为切面。这些POJO只是提供了满足切点条件时所要调用的方法，它需要XML配置。

Spring借鉴了AspectJ的切面，提供注解驱动的AOP。它不需要XML配置，它虽然是基于代理的AOP，但编程模型与AspectJ注解切面几乎一致。

选择连接点

Spring AOP的AspectJ切点，最重要的一点就是Spring仅支持AspectJ切点指示器（pointcut designator）的一个子集。Spring AOP支持的AspectJ切点指示器如下表：

只有execution指示器是实际执行匹配的，而其它的指示器都是用来限制匹配的。execution指示器是编写切点定义时使用最多的指示器。

编写切点

定义Performance接口作为切面的切点：

package concert;

public interface Performance {

     public void perform();

}

现在展示一个切点表达式，这个表达式能够设置当perform()方法执行时触发通知的调用：

execution(* concert.Performance.perform(..))

使用execution()指示器选择Performance的perform()方法。方法表达式以“*”号开始，表明不关心方法返回值的类型。还指定了全限定类名和方法名，对于方法参数列表，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。

假设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：

execution(* concert.Performance.perform(..)) && within(concert.*)

在切点中选择bean

除了上面所列的指示器外，Spring还引入了一个新的bean()指示器，它允许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的bean。

execution(* concert.Performance.perform(..)) and bean(‘dancer’)

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(‘dancer’)

使用注解创建切面

Aspect提供了五个注解来定义通知：

• @Before: 通知方法会在目标方法调用之前执行
• @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
• @Around: 通知方法会将目标方法封装起来
• @AfterThrowing: 通知方法会在目标方法抛出异常后调用

示例代码

package asp;

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect
@Component
public class RecordAspect {

    @Pointcut("execution(*  asp.P30Phone.call(..))")
    public void excute() {
    }

    @Before("excute()")
    public void before(JoinPoint joinPoint) {
        // 打印请求入参
        System.out.println("parameter:" + JSONObject.toJSONString(joinPoint.getArgs()));
    }

    @Around("excute()")
    public Object around(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable {
        long beginTime = System.currentTimeMillis();
        Object result = proceedingJoinPoint.proceed();
        long endTime = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("result:"+ result+", execute times:" + (endTime - beginTime) + " ms");

        return result;
    }

    @After("excute()")
    public void after(JoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        System.out.println("after:" + joinPoint.toString());
    }
}

@Aspect定义一个切面，@Pointcut 定义命名的切点

package asp;

import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;

@Configuration
@ComponentScan
@EnableAspectJAutoProxy
public class AspConfig {

}

@EnableAspectJAutoProxy 启动AspectJ自动代理

package asp;

public interface HWPhone {
    String call(String user);
}

package asp;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component("p30Phone")
@Qualifier("p30")
public class P30Phone implements HWPhone {
    @Override
    public String call(String user) {
        System.out.println("使用 P30 手机呼叫..."+user);
        return "p30";
    }
}

package asp;

import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AspConfig.class);
        HWPhone hwPhone = (HWPhone) context.getBean("p30Phone");
        hwPhone.call("xiaoming");
    }
}

运行结果：

parameter:["xiaoming"]
使用 P30 手机呼叫...xiaoming
result:p30, execute times:51 ms
after:execution(String asp.HWPhone.call(String))

在XML中声明切面

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

示例代码

<?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"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
           http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.3.xsd
           http://www.springframework.org/schema/aop
           http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-4.3.xsd">
    <bean id="p30Phone" class="asp.P30Phone"/>
    <bean id="recordAspect" class="asp.RecordAspect" />

    <aop:config>
        <aop:aspect ref="recordAspect">
            <aop:pointcut id="execute" expression="execution(*  asp.P30Phone.call(..))"/>
            <aop:before pointcut-ref="execute" method="before" />
            <aop:after pointcut-ref="execute" method="after" />
            <aop:around pointcut-ref="execute" method="around" />
        </aop:aspect>
    </aop:config>

</beans>

package asp;

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;

public class RecordAspect {

    public void before(JoinPoint joinPoint) {
        // 打印请求入参
        System.out.println("parameter:" + JSONObject.toJSONString(joinPoint.getArgs()));
    }

    public Object around(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable {
        long beginTime = System.currentTimeMillis();
        Object result = proceedingJoinPoint.proceed();
        long endTime = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("result:"+ result+", execute times:" + (endTime - beginTime) + " ms");

        return result;
    }

    public void after(JoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        System.out.println("after:" + joinPoint.toString());
    }
}

package asp;

public interface HWPhone {
    String call(String user);
}

package asp;

public class P30Phone implements HWPhone {
    @Override
    public String call(String user) {
        System.out.println("使用 P30 手机呼叫..."+user);
        return "p30";
    }
}

package asp;

import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("asp/application.xml");
        HWPhone hwPhone = (HWPhone) context.getBean("p30Phone");
        hwPhone.call("xiaoming");
    }
}

运行结果：

parameter:["xiaoming"]
使用 P30 手机呼叫...xiaoming
result:p30, execute times:0 ms
after:execution(String asp.HWPhone.call(String))

参考《Spring实战（第4版）》