Spring AOP与代理模式

AOP介绍
AOP（Aspect Oriented Programming）：⾯向切⾯编程，它是⼀种思想，它是对某⼀类事情的集中处理。⽐如⽤户登录权限的效验，没学 AOP 之前，我们所有需要判断⽤户登录的⻚⾯（中的⽅法），都要各⾃实现或调⽤⽤户验证的⽅法，然⽽有了 AOP 之后，我们只需要在某⼀处配置⼀下，所有需要判断⽤户登录⻚⾯（中的⽅法）就全部可以实现⽤户登录验证了，不再需要每个⽅法中都写相同的⽤户登录验证了。

⽽ AOP 是⼀种思想，⽽ Spring AOP 是⼀个框架，提供了⼀种对 AOP 思想的实现，它们的关系和IoC 与 DI 类似.

为什要⽤ AOP？

想象⼀个场景，我们在做后台系统时，除了登录和注册等⼏个功能不需要做⽤户登录验证之外，其他⼏乎所有⻚⾯调⽤的前端控制器（ Controller）都需要先验证⽤户登录的状态，那这个时候我们要怎么处理呢？
我们的处理⽅式是每个 Controller 都要写⼀遍⽤户登录验证，然⽽当你的功能越来越多，那么你要写的登录验证也越来越多，⽽这些⽅法⼜是相同的，这么多的⽅法就会代码修改和维护的成本。那有没有简单的处理⽅案呢？答案是有的，对于这种功能统⼀，且使⽤的地⽅较多的功能，就可以考虑 AOP来统⼀处理了。
除了统⼀的⽤户登录判断之外，AOP 还可以实现：

• 统⼀⽇志记录
• 统⼀⽅法执⾏时间统计
• 统⼀的返回格式设置
• 统⼀的异常处理
• 事务的开启和提交等

也就是说使⽤ AOP 可以扩充多个对象的某个能⼒，所以 AOP 可以说是 OOP（Object Oriented Programming，⾯向对象编程）的补充和完善。

Spring AOP 学习主要分为以下 3 个部分：

1. 学习 AOP 是如何组成的？也就是学习 AOP 组成的相关概念。
2. 学习 Spring AOP 使⽤。
3. 学习 Spring AOP 实现原理。

AOP 组成

切⾯（Aspect）

切⾯由切点（Pointcut）和通知（Advice）组成，它既包含了横切逻辑的定义，也包括了连接点的定义。
切⾯是包含了：通知、切点和切⾯的类，相当于 AOP 实现的某个功能的集合

连接点（Join Point）

应⽤执⾏过程中能够插⼊切⾯的⼀个点，这个点可以是⽅法调⽤时，抛出异常时，甚⾄修改字段时。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。
连接点相当于需要被增强的某个 AOP 功能的所有⽅法

切点（Pointcut）

Pointcut 是匹配 Join Point 的谓词。
Pointcut 的作⽤就是提供⼀组规则（使⽤ AspectJ pointcut expression language 来描述）来匹配 Join Point，给满⾜规则的 Join Point 添加 Advice。
切点相当于保存了众多连接点的⼀个集合（如果把切点看成⼀个表，⽽连接点就是表中⼀条⼀条的数据）

通知（Advice）

切⾯也是有⽬标的 ——它必须完成的⼯作。在 AOP 术语中，切⾯的⼯作被称之为通知。
通知：定义了切⾯是什么，何时使⽤，其描述了切⾯要完成的⼯作，还解决何时执⾏这个⼯作的问题。
Spring 切⾯类中，可以在⽅法上使⽤以下注解，会设置⽅法为通知⽅法，在满⾜条件后会通知本⽅法进⾏调⽤：

• 前置通知使⽤ @Before：通知⽅法会在⽬标⽅法调⽤之前执⾏。
• 后置通知使⽤ @After：通知⽅法会在⽬标⽅法返回或者抛出异常后调⽤。
• 返回之后通知使⽤ @AfterReturning：通知⽅法会在⽬标⽅法返回后调⽤。
• 抛异常后通知使⽤ @AfterThrowing：通知⽅法会在⽬标⽅法抛出异常后调⽤。
• 环绕通知使⽤ @Around：通知包裹了被通知的⽅法，在被通知的⽅法通知之前和调⽤之后执⾏⾃定义的⾏为。

Spring AOP 实现

Spring AOP 来实现⼀下 AOP 的功能，完成的⽬标是拦截所有 UserController ⾥⾯的⽅法，每次调⽤ UserController 中任意⼀个⽅法时，都执⾏相应的通知事件。
Spring AOP 的实现步骤如下：

1. 添加 Spring AOP 框架⽀持。
2. 定义切⾯和切点。
3. 定义通知

添加 AOP 框架⽀持 ,在 pom.xml 中添加如下配置：

<dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
        </dependency>

定义切⾯和切点
切点指的是具体要处理的某⼀类问题，⽐如⽤户登录权限验证就是⼀个具体的问题，记录所有⽅法的执⾏⽇志就是⼀个具体的问题，切点定义的是某⼀类问题。
Spring AOP 切点的定义如下，在切点中我们要定义拦截的规则，具体实现如下

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Slf4j
//@Component  //演示统一功能, 暂时先去掉
@Aspect //定义了一个切面
public class LoginAspect {
    
    
@Pointcut("execution(* com.example.demo.controller.UserController.*(..))")
    public void pointcut(){
    
     }
}

其中 pointcut ⽅法为空⽅法，它不需要有⽅法体，此⽅法名就是起到⼀个“标识”的作⽤，标识下⾯的通知⽅法具体指的是哪个切点（因为切点可能有很多个）

切点表达式说明

AspectJ ⽀持三种通配符

• ：匹配任意字符，只匹配⼀个元素（包，类，或⽅法，⽅法参数）
  … ：匹配任意字符，可以匹配多个元素 ，在表示类时，必须和 * 联合使⽤。

• ：表示按照类型匹配指定类的所有类，必须跟在类名后⾯，如 com.cad.Car+ ,表示继承该类的所有⼦类包括本身
  切点表达式由切点函数组成，其中 execution() 是最常⽤的切点函数，⽤来匹配⽅法，语法为：

execution(<修饰符><返回类型><包.类.⽅法(参数)><异常>)

表达式示例

execution(* com.cad.demo.User.(…)) ：匹配 User 类⾥的所有⽅法。
execution( com.cad.demo.User+.(…)) ：匹配该类的⼦类包括该类的所有法。
execution( com.cad..(…)) ：匹配 com.cad 包下的所有类的所有⽅法。
execution(* com.cad….(…)) ：匹配 com.cad 包下、⼦孙包下所有类的所有法。
execution(* addUser(String, int)) ：匹配 addUser ⽅法，且第⼀个参数类型是 String，第⼆个参数类型是 int。

3. 定义通知

@Slf4j
//@Component  //演示统一功能, 暂时先去掉
@Aspect //定义了一个切面
public class LoginAspect {
    
    
    @Pointcut("execution(* com.example.demo.controller.UserController.*(..))")
    public void pointcut(){
    
     }

    @Before("pointcut()")
    public void doBefore(){
    
    
        log.info("do before....");
    }
    @After("pointcut()")
    public void doAfter(){
    
    
        log.info("do after...");
    }
    @AfterReturning("pointcut()")
    public void doAfterReturning(){
    
    
        log.info("do after returning...");
    }
    @AfterThrowing("pointcut()")
    public void doAfterThrowing(){
    
    
        log.info("do after throwing");
    }

//    @Around("pointcut()")
//    public Object doAround(ProceedingJoinPoint joinPoint){
    
    
//        Object oj = null;
//        log.info("环绕通知执行之前...");
//        log.info(joinPoint.getSignature().toLongString());
//        try {
    
    
//            oj = joinPoint.proceed();//调用目标方法
//        } catch (Throwable e) {
    
    
//            throw new RuntimeException(e);
//        }
//        log.info("环绕通知执行之后....");
//        return oj;
//    }

    /**
     * 使用 AOP 统计 UserController 每个方法的执行时间。
     * @param joinPoint 连接点
     * @return
     */
    @Around("pointcut()")
    public Object doAround(ProceedingJoinPoint joinPoint){
    
    
        Object oj = null;
        long start = System.currentTimeMillis();
        try {
    
    
            oj = joinPoint.proceed();//调用目标方法
        } catch (Throwable e) {
    
    
            throw new RuntimeException(e);
        }
        log.info(joinPoint.getSignature().toString()+"耗时:"+(System.currentTimeMillis()-start));
        return oj;
    }

    @Before("execution(* com.example.demo.controller.TestController.*(..))")
    public void before2(){
    
    
        log.info("before2....");
    }
}

Spring AOP 实现原理

Spring AOP 是构建在动态代理基础上，因此 Spring 对 AOP 的⽀持局限于⽅法级别的拦截。
Spring AOP ⽀持 JDK Proxy 和 CGLIB ⽅式实现动态代理。默认情况下，实现了接⼝的类，使⽤ AOP 会基于 JDK ⽣成代理类，没有实现接⼝的类，会基于 CGLIB ⽣成代理类

织⼊（Weaving）：代理的⽣成时机
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。AspectJ5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⼀时刻被织⼊。⼀般情况下，在织⼊切⾯时，AOP容器会为⽬标对象动态创建⼀个代理对象。SpringAOP就是以这种⽅式织⼊切⾯的。
此种实现在设计模式上称为动态代理模式，在实现的技术⼿段上，都是在 class 代码运⾏期，动态的织⼊字节码。
我们学习 Spring 框架中的AOP，主要基于两种⽅式：JDK 及 CGLIB 的⽅式。这两种⽅式的代理⽬标都是被代理类中的⽅法，在运⾏期，动态的织⼊字节码⽣成代理类。

• CGLIB是Java中的动态代理框架，主要作⽤就是根据⽬标类和⽅法，动态⽣成代理类。
• Java中的动态代理框架，⼏乎都是依赖字节码框架（如 ASM，Javassist 等）实现的。
• 字节码框架是直接操作 class 字节码的框架。可以加载已有的class字节码⽂件信息，修改部分信息，或动态⽣成⼀个 class。

代理模式

定义：为其他对象提供⼀种代理以控制对这个对象的访问。在某些情况下，⼀个对 象不适合或者不能直接引⽤另⼀个对象，⽽代理对象可以在客户端和⽬标对象之间起到中介的作⽤。
代理模式分为静态代理和动态代理

静态代理

静态代理中，我们对⽬标对象的每个⽅法的增强都是⼿动完成的，⾮常不灵活（⽐如接⼝⼀旦新增加⽅法，⽬标对象和代理对象都要进⾏修改）且麻烦(需要对每个⽬标类都单独写⼀个代理类）。 实际应⽤场景⾮常⾮常少，⽇常开发⼏乎看不到使⽤静态代理的场景。
上⾯我们是从实现和应⽤⻆度来说的静态代理，从 JVM 层⾯来说， 静态代理在编译时就将接⼝、实现类、代理类这些都变成了⼀个个实际的 class ⽂件。
静态代理实现步骤:

1. 定义⼀个接⼝及其实现类；
2. 创建⼀个代理类同样实现这个接⼝
3. 将⽬标对象注⼊进代理类，然后在代理类的对应⽅法调⽤⽬标类中的对应⽅法。
   这样的话，我们就可以通过代理类屏蔽对⽬标对象的访问，并且可以在⽬标⽅法执⾏前后做⼀些⾃⼰想做的事情。

public interface PayService {
    
    
    void pay();
}

public class AliPayService implements PayService{
    
    
    @Override
    public void pay() {
    
    
        System.out.println("ali pay....");
    }
}

public class StaticProxy implements PayService{
    
    
    private final PayService payService;

    public StaticProxy(PayService payService) {
    
    
        this.payService = payService;
    }

    @Override
    public void pay() {
    
    
        System.out.println("before...");
        payService.pay();
        System.out.println("after...");
    }
}

    public static void main(String[] args) {
    
    
        PayService service = new AliPayService();
        PayService proxy = new StaticProxy(service);
        proxy.pay();
    }

动态代理

相⽐于静态代理来说，动态代理更加灵活。我们不需要针对每个⽬标类都单独创建⼀个代理类，并且也不需要我们必须实现接⼝，我们可以直接代理实现类( CGLIB 动态代理机制)。
从 JVM ⻆度来说，动态代理是在运⾏时动态⽣成类字节码，并加载到 JVM 中的。
说到动态代理，不得不提的是Spring AOP，它的实现依赖了动态代理。动态代理在我们⽇常开发中使⽤的相对较少，但是在框架中的⼏乎是必⽤的⼀⻔技术。学会了动态代理之后，对于我们理解和学习各种框架的原理也⾮常有帮助。
就 Java 来说，动态代理的实现⽅式有很多种，⽐如 JDK 动态代理、CGLIB 动态代理等等。

JDK 动态代理实现

public class JDKInvocationHandler implements InvocationHandler {
    
    

    //目标对象即就是被代理对象
    private Object target;

    public JDKInvocationHandler(Object target) {
    
    
        this.target = target;
    }
    //proxy代理对象

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    
    
        //1.安全检查
        System.out.println("安全检查");
        //2.记录日志
        System.out.println("记录日志");
        //3.时间统计开始
        System.out.println("记录开始时间");
        //通过反射调用被代理类的方法
        Object retVal = method.invoke(target, args);

        //4.时间统计结束
        System.out.println("记录结束时间");
        return retVal;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    
    
        PayService target=  new AliPayService();
        //创建一个代理类：通过被代理类、被代理实现的接口、方法调用处理器来创建
        PayService proxy = (PayService) Proxy.newProxyInstance(
                target.getClass().getClassLoader(),
                new Class[]{
    
    PayService.class},
                new JDKInvocationHandler(target)
        );
        proxy.pay();
    }

CGLIB 动态代理实现

public class CGLIBInterceptor implements MethodInterceptor {
    
    

    //被代理对象
    private Object target;

    public CGLIBInterceptor(Object target){
    
    
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
    
    
        //1.安全检查
        System.out.println("安全检查");
        //2.记录日志
        System.out.println("记录日志");
        //3.时间统计开始
        System.out.println("记录开始时间");

        //通过cglib的代理方法调用
        Object retVal = methodProxy.invoke(target, args);

        //4.时间统计结束
        System.out.println("记录结束时间");
        return retVal;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    
    
        PayService target=  new AliPayService();//目标对象
        PayService proxy= (PayService) Enhancer.create(target.getClass(),new CGLIBInterceptor(target));//创建代理对象
        proxy.pay();
    }

JDK 和 CGLIB 实现的区别

1. JDK 实现，要求被代理类必须实现接⼝，之后是通过 InvocationHandler 及 Proxy，在运⾏时动态的在内存中⽣成了代理类对象，该代理对象是通过实现同样的接⼝实现（类似静态代理接⼝实现的⽅式），只是该代理类是在运⾏期时，动态的织⼊统⼀的业务逻辑字节码来完成。
2. CGLIB 实现，被代理类可以不实现接⼝，是通过继承被代理类，在运⾏时动态的⽣成代理类对象。