五、Spring AOP面向切面编程

本章概要

  • 场景设定和问题复现
  • 解决技术代理模式
  • 面向切面编程思维（AOP）
  • Spring AOP框架介绍和关系梳理

5.1 场景设定和问题复现

  1. 准备AOP项目

项目名：spring-aop-annotation
pom.xml

<dependencies>
  <!--spring context依赖-->
  <!--当你引入Spring Context依赖之后，表示将Spring的基础依赖引入了-->
  <dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context</artifactId>
    <version>6.0.6</version>
  </dependency>

  <!--junit5测试-->
  <dependency>
    <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
    <artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>
    <version>5.3.1</version>
  </dependency>
  <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-test</artifactId>
        <version>6.0.6</version>
        <scope>test</scope>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>jakarta.annotation</groupId>
        <artifactId>jakarta.annotation-api</artifactId>
        <version>2.1.1</version>
    </dependency>
</dependencies>
  1. 声明接口
/**
 *       + - * / 运算的标准接口!
 */
public interface Calculator {

    int add(int i, int j);

    int sub(int i, int j);

    int mul(int i, int j);

    int div(int i, int j);

}
  1. 接口实现package com.atguigu.proxy;
/**
 * 实现计算接口,单纯添加 + - * / 实现! 掺杂其他功能!
 */
public class CalculatorPureImpl implements Calculator {

    @Override
    public int add(int i, int j) {

        int result = i + j;

        return result;
    }

    @Override
    public int sub(int i, int j) {

        int result = i - j;

        return result;
    }

    @Override
    public int mul(int i, int j) {

        int result = i * j;

        return result;
    }

    @Override
    public int div(int i, int j) {

        int result = i / j;

        return result;
    }
}

声明带日志接口
实现新需求： 需要在每个方法中，添加控制台输出，输出参数和输出计算后的返回值！

在这里插入图片描述

/**
 * 在每个方法中,输出传入的参数和计算后的返回结果!
 */
public class CalculatorLogImpl implements Calculator {

    @Override
    public int add(int i, int j) {

        System.out.println("参数是：" + i + "," + j);
        int result = i + j;
        System.out.println("方法内部 result = " + result);

        return result;
    }

    @Override
    public int sub(int i, int j) {

        System.out.println("参数是：" + i + "," + j);

        int result = i - j;

        System.out.println("方法内部 result = " + result);
        return result;
    }

    @Override
    public int mul(int i, int j) {

        System.out.println("参数是：" + i + "," + j);

        int result = i * j;

        System.out.println("方法内部 result = " + result);

        return result;
    }

    @Override
    public int div(int i, int j) {

        System.out.println("参数是：" + i + "," + j);

        int result = i / j;

        System.out.println("方法内部 result = " + result);

        return result;
    }
}
  1. 代码问题分析
  • 代码缺陷
    • 对核心业务功能有干扰，导致程序员在开发核心业务功能时分散了精力
    • 附加功能代码重复，分散在各个业务功能方法中！冗余，且不方便统一维护！
  • 解决思路核心就是：解耦。我们需要把附加功能从业务功能代码中抽取出来。将重复的代码统一提取，并且[[动态插入]]到每个业务方法！
  • 技术困难解决问题的困难：提取重复附加功能代码到一个类中，可以实现但是如何将代码插入到各个方法中，我们不会，我们需要引用新技术！！！

5.2 解决技术代理模式

  1. 代理模式

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。

无代理场景：
在这里插入图片描述

有代理场景：
在这里插入图片描述

生活中的代理：

  • 广告商找大明星拍广告需要经过经纪人
  • 合作伙伴找大老板谈合作要约见面时间需要经过秘书
  • 房产中介是买卖双方的代理
  • 太监是大臣和皇上之间的代理相关术语：
  • 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。(中介)
    • 动词：指做代理这个动作，或这项工作
    • 名词：扮演代理这个角色的类、对象、方法
  • 目标：被代理“套用”了核心逻辑代码的类、对象、方法。(房东)代理在开发中实现的方式具体有两种：静态代理，[动态代理技术]
  1. 静态代理

主动创建代理类：

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;
    }

    @Override
    public 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("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("方法内部 result = " + addResult);

        return addResult;
    }
}

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。就拿日志功能来说，将来其他地方也需要附加日志，那还得再声明更多个静态代理类，那就产生了大量重复的代码，日志功能还是分散的，没有统一管理。

提出进一步的需求：将日志功能集中到一个代理类中，将来有任何日志需求，都通过这一个代理类来实现。这就需要使用动态代理技术了。

  1. 动态代理

动态代理技术分类

  • JDK动态代理：JDK原生的实现方式，需要被代理的目标类必须实现接口！他会根据目标类的接口动态生成一个代理对象！代理对象和目标对象有相同的接口！（拜把子）
  • cglib：通过继承被代理的目标类实现代理，所以不需要目标类实现接口！（认干爹）

JDK动态代理技术实现（了解）

在这里插入图片描述

代理工程：基于jdk代理技术，生成代理对象

import org.springframework.cglib.proxy.InvocationHandler;
import org.springframework.cglib.proxy.Proxy;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;

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() {
            @Override
            public 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);
    }
}

测试代码：

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

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  1. 代理总结

代理方式可以解决附加功能代码干扰核心代码和不方便统一维护的问题！

他主要是将附加功能代码提取到代理中执行，不干扰目标核心代码！但是我们也发现，无论使用静态代理和动态代理(jdk,cglib)，程序员的工作都比较繁琐！需要自己编写代理工厂等！但是，我们在实际开发中，不需要编写代理代码，我们可以使用[Spring AOP]框架，他会简化动态代理的实现！！！

5.3 面向切面编程思维（AOP）

  1. 面向切面编程思想AOP

AOP：Aspect Oriented Programming 面向切面编程

AOP 可以说是 OOP（Object Oriented Programming，面向对象编程）的补充和完善。

OOP引入封装、继承、多态等概念来建立一种对象层次结构，用于模拟公共行为的一个集合。

不过OOP允许开发者定义纵向的关系，但并不适合定义横向的关系，例如日志功能。

日志代码往往横向地散布在所有对象层次中，而与它对应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都是如此，这种散布在各处的无关的代码被称为横切（cross cutting），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。

在这里插入图片描述

AOP技术恰恰相反，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，并将其命名为"Aspect"，即切面。

所谓"切面"，简单说就是那些与业务无关，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，降低模块之间的耦合度，并有利于未来的可操作性和可维护性。

使用AOP，可以在不修改原来代码的基础上添加新功能。

在这里插入图片描述

  1. AOP思想主要的应用场景

AOP（面向切面编程）是一种编程范式，它通过将通用的横切关注点（如日志、事务、权限控制等）与业务逻辑分离，使得代码更加清晰、简洁、易于维护。AOP可以应用于各种场景，以下是一些常见的AOP应用场景：

  • 日志记录：在系统中记录日志是非常重要的，可以使用AOP来实现日志记录的功能，可以在方法执行前、执行后或异常抛出时记录日志。
  • 事务处理：在数据库操作中使用事务可以保证数据的一致性，可以使用AOP来实现事务处理的功能，可以在方法开始前开启事务，在方法执行完毕后提交或回滚事务。
  • 安全控制：在系统中包含某些需要安全控制的操作，如登录、修改密码、授权等，可以使用AOP来实现安全控制的功能。可以在方法执行前进行权限判断，如果用户没有权限，则抛出异常或转向到错误页面，以防止未经授权的访问。
  • 性能监控：在系统运行过程中，有时需要对某些方法的性能进行监控，以找到系统的瓶颈并进行优化。可以使用AOP来实现性能监控的功能，可以在方法执行前记录时间戳，在方法执行完毕后计算方法执行时间并输出到日志中。
  • 异常处理：系统中可能出现各种异常情况，如空指针异常、数据库连接异常等，可以使用AOP来实现异常处理的功能，在方法执行过程中，如果出现异常，则进行异常处理（如记录日志、发送邮件等）。
  • 缓存控制：在系统中有些数据可以缓存起来以提高访问速度，可以使用AOP来实现缓存控制的功能，可以在方法执行前查询缓存中是否有数据，如果有则返回，否则执行方法并将方法返回值存入缓存中。
  • 动态代理：AOP的实现方式之一是通过动态代理，可以代理某个类的所有方法，用于实现各种功能。综上所述，AOP可以应用于各种场景，它的作用是将通用的横切关注点与业务逻辑分离，使得代码更加清晰、简洁、易于维护。
  1. AOP术语名词介绍

1-横切关注点

从每个方法中抽取出来的同一类非核心业务。在同一个项目中，我们可以使用多个横切关注点对相关方法进行多个不同方面的增强。

这个概念不是语法层面天然存在的，而是根据附加功能的逻辑上的需要：有十个附加功能，就有十个横切关注点。
在这里插入图片描述

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，而各处基本相似，比如权限认证、日志、事务、异常等。

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。

2-通知(增强)

每一个横切关注点上要做的事情都需要写一个方法来实现，这样的方法就叫通知方法。

  • 前置通知：在被代理的目标方法前执行
  • 返回通知：在被代理的目标方法成功结束后执行（寿终正寝）
  • 异常通知：在被代理的目标方法异常结束后执行（死于非命）
  • 后置通知：在被代理的目标方法最终结束后执行（盖棺定论）
  • 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

在这里插入图片描述

3-连接点 joinpoint

这也是一个纯逻辑概念，不是语法定义的。指那些被拦截到的点。

在 Spring 中，可以被动态代理拦截目标类的方法

在这里插入图片描述

4-切入点 pointcut

定位连接点的方式，或者可以理解成被选中的连接点！是一个表达式，比如execution(* com.spring.service.impl…(…))。符合条件的每个方法都是一个具体的连接点。

5-切面 aspect

切入点和通知的结合。是一个类。
在这里插入图片描述

6-目标 target

被代理的目标对象。

7-代理 proxy

向目标对象应用通知之后创建的代理对象。

8-织入 weave

指把通知应用到目标上，生成代理对象的过程。可以在编译期织入，也可以在运行期织入，Spring采用后者。

5.4 Spring AOP框架介绍和关系梳理

  1. AOP一种区别于OOP的编程思维，用来完善和解决OOP的非核心代码冗余和不方便统一维护问题！
  2. 代理技术（动态代理|静态代理）是实现AOP思维编程的具体技术，但是自己使用动态代理实现代码比较繁琐！
  3. Spring AOP框架，基于AOP编程思维，封装动态代理技术，简化动态代理技术实现的框架！SpringAOP内部帮助我们实现动态代理，我们只需写少量的配置，指定生效范围即可,即可完成面向切面思维编程的实现！

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