Spring AOP 的底层实现(spring官网描述)

1.AOP全称（Aspect Oriented Programming）

面向切面编程的简称,而Spring AOP 只是aop其中一种实现的方式,这里我们着重看一下spring aop.

1.1 AOP 使用场景

1、AOP框架种类
AspectJ
JBoss AOP
Spring AOP
2、使用 AOP 场景
性能监控：在方法调用前后记录调用事件，方法执行太长或超时报警。
缓存代理：缓存某方法的返回值，下次执行该方法时，直接从缓存里获取。
软件破解：使用AOP修改软件的验证类的判断逻辑。
记录日志：在方法执行前后记录系统日志。
工作流系统：工作流系统需要将业务代码和流畅引擎代码混合在一起执行，那么可以使用 AOP 将其分离，并动态挂载业务。
权限验证：方法执行前验证是否有权限执行当前方法，没有则抛出没有权限执行异常，由业务代码捕获。

2.官网介绍: 

在spring官网-Spring Framework-Core中, Aspect Oriented Programming with Spring这一节对spring aop做了详细描述如下: 

2.1 spring中的面向切面(aspect)编程

面向切面编程(AOP)通过提供另一种思考程序结构的方法，补充了面向对象编程(OOP)。面向对象的模块化的关键单位是类，而面向方面的模块化单位是方面。方面支持跨多个类型和对象的关注点(如事务管理)的模块化。(这种关注点在AOP文献中通常称为“横切”关注点。)

Spring的关键组件之一是AOP框架。虽然Spring IoC容器不依赖于AOP(这意味着如果您不想使用AOP，则不需要使用)，但AOP对Spring IoC进行了补充，从而提供了一个功能非常强大的中间件解决方案。

AOP在Spring框架中被用于:

1.提供声明式企业服务。最重要的服务是声明式事务管理。

2.让用户实现自定义方面，用AOP来补充他们对OOP的使用。

2.2 AOP概念

切面(Aspect): 跨越多个类的关注点的模块化。事务管理是企业Java应用程序中横切关注点的一个很好的例子。在Spring AOP中，方面是通过使用常规类(基于模式的方法)或使用@Aspect注释(@AspectJ风格)注释的常规类实现的。

连接点(Join point): 程序执行期间的一个点，如方法的执行或异常的处理。在Spring AOP中，连接点总是表示一个方法执行。

通知(Advice):方面在特定连接点上采取的动作。不同类型的建议包括“大约”、“之前”和“之后”的建议。(通知类型将在后面讨论。)许多AOP框架(包括Spring)将通知建模为拦截器，并维护连接点周围的拦截器链

切点(Pointcut):匹配连接点的谓词。通知与切入点表达式相关联，并在与切入点匹配的任何连接点上运行(例如，具有特定名称的方法的执行)。由切入点表达式匹配的连接点的概念是AOP的核心，Spring默认使用AspectJ切入点表达式语言。

引入（Introduction）: 代表类型声明额外的方法或字段。Spring AOP允许您向任何被建议的对象引入新的接口(和相应的实现)。例如，您可以使用介绍使bean实现IsModified接口，以简化缓存。(在AspectJ社区中，引入称为类型间声明。)

目标对象(Target object):由一个或多个方面通知的对象。也称为“建议对象”。因为Spring AOP是通过使用运行时代理实现的，所以这个对象总是一个代理对象。

AOP代理(AOP proxy):AOP框架为实现方面契约(通知方法执行等)而创建的对象。在Spring框架中，AOP代理是JDK动态代理或CGLIB代理

织入(Weaving) :将方面与其他应用程序类型或对象链接，以创建被建议的对象。这可以在编译时(例如，使用AspectJ编译器)、加载时或运行时完成。与其他纯Java AOP框架一样，Spring AOP在运行时执行编织。

2.2.1 Spring AOP包括以下类型的通知:

前置通知(Before advice) :在连接点之前运行的通知，但它不能够阻止执行流进行到连接点(除非它引发异常)。

后置通知(After returning advice):在连接点正常完成后运行的通知(例如，如果方法返回而没有抛出异常)。

抛出异常通知(After throwing advice): 如果方法通过抛出异常退出，则运行的建议

最终通知(After (finally) advice): 不管连接点退出的方式是什么(正常或异常返回)，都要运行的通知

环绕通知(Around advice): 围绕连接点(如方法调用)的通知。这是最有力的建议。Around通知可以在方法调用之前和之后执行自定义行为。它还负责选择是继续到连接点，还是通过返回自己的返回值或抛出异常来缩短建议的方法执行。

2.3 Spring AOP 的功能和目标

Spring AOP是用纯Java实现的。不需要特殊的编译过程。Spring AOP不需要控制类装入器层次结构，因此适合在servlet容器或应用程序服务器中使用。

Spring AOP目前只支持方法执行连接点(建议在Spring bean上执行方法)。没有实现字段拦截，尽管可以在不破坏核心Spring AOP api的情况下添加对字段拦截的支持。如果您需要通知字段访问和更新连接点，可以考虑使用AspectJ这样的语言。

Spring AOP的AOP方法不同于大多数其他AOP框架。其目的不是提供最完整的AOP实现(尽管Spring AOP相当有能力)。相反，其目的是提供AOP实现和Spring IoC之间的紧密集成，以帮助解决企业应用程序中的常见问题。

Spring框架的AOP功能通常与Spring IoC容器一起使用。方面是通过使用普通的bean定义语法来配置的(尽管这允许强大的“自动代理”功能)。这是与其他AOP实现的一个关键区别。使用Spring AOP，您无法轻松或有效地做一些事情，例如通知非常细粒度的对象(通常是域对象)。在这种情况下，AspectJ是最佳选择。然而，我们的经验是Spring AOP为企业Java应用中的大多数问题提供了一个优秀的解决方案

2.4  AOP代理(AOP Proxies)

Spring AOP默认为AOP代理使用标准JDK动态代理。这允许代理任何接口(或接口集)

Spring AOP也可以使用CGLIB代理。这对于代理类而不是代理接口是必要的。默认情况下，如果业务对象没有实现接口，则使用CGLIB。由于针对接口而不是类编程是一种好的实践，业务类通常实现一个或多个业务接口。强制使用CGLIB是可能的，在这些情况下(希望很少发生)，您需要通知一个没有在接口上声明的方法，或者需要将代理对象作为具体类型传递给方法

2.5 @AspectJ支持(@AspectJ support)

@AspectJ是一种将方面声明为使用注释注释的常规Java类的风格。@AspectJ样式是由AspectJ项目作为AspectJ 5版本的一部分引入的。Spring解释与AspectJ 5相同的注释，使用AspectJ提供的用于切入点解析和匹配的库。AOP运行时仍然是纯Spring AOP，并且不依赖于AspectJ编译器或编织器。

2.5.1 使用Java配置启用@AspectJ支持

使用Java @Configuration启用@AspectJ支持:

@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy
public class AppConfig {
 
}

2.5.2 声明一个切面(Declaring an Aspect)

启用了@AspectJ支持后，在您的应用程序上下文中定义的任何带有@AspectJ方面(具有@Aspect注释)类的bean都将被Spring自动检测并用于配置Spring AOP

package org.xyz;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
 
@Aspect
public class NotVeryUsefulAspect {
 
}

2.5.3 声明一个切入点(Declaring a Pointcut)

下面的示例定义了一个名为anyOldTransfer的切入点，它与任何名为transfer的方法的执行相匹配:

@Pointcut("execution(* transfer(..))") // the pointcut expression
private void anyOldTransfer() {} // the pointcut signature

2.5.4 声明通知(Declaring Advice)

 前置通知(Before Advice): 你可以使用@Before注释在方面的advice之前声明:

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;
 
@Aspect
public class BeforeExample {
 
    @Before("com.xyz.myapp.CommonPointcuts.dataAccessOperation()")
    public void doAccessCheck() {
        // ...
    }
}

后置通知(After Returning Advice): 

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.AfterReturning;
 
@Aspect
public class AfterReturningExample {
 
    @AfterReturning("com.xyz.myapp.CommonPointcuts.dataAccessOperation()")
    public void doAccessCheck() {
        // ...
    }
}

抛出异常后通知(After Throwing Advice):

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.AfterThrowing;
 
@Aspect
public class AfterThrowingExample {
 
    @AfterThrowing("com.xyz.myapp.CommonPointcuts.dataAccessOperation()")
    public void doRecoveryActions() {
        // ...
    }
}

最终通知(After (Finally) Advice )

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.After;
 
@Aspect
public class AfterFinallyExample {
 
    @After("com.xyz.myapp.CommonPointcuts.dataAccessOperation()")
    public void doReleaseLock() {
        // ...
    }
}

2.6 通知参数(Advice Parameters)

访问当前连接点(Access to the Current JoinPoint)

JoinPoint接口提供了许多有用的方法:

• getArgs(): Returns the method arguments.返回方法参数

• getThis(): Returns the proxy object.返回代理对象

• getTarget(): Returns the target object.返回目标对象

• getSignature(): Returns a description of the method that is being advised.返回被建议的方法的描述

• toString(): Prints a useful description of the method being advised. 打印被建议的方法的有用描述

2.7 多个切点的执行顺序

@Aspect
public class ConcurrentOperationExecutor implements Ordered {
 
    private static final int DEFAULT_MAX_RETRIES = 2;
 
    private int maxRetries = DEFAULT_MAX_RETRIES;
    private int order = 1;
 
    public void setMaxRetries(int maxRetries) {
        this.maxRetries = maxRetries;
    }
 
    public int getOrder() {
        return this.order;
    }
 
    public void setOrder(int order) {
        this.order = order;
    }
 
    @Around("com.xyz.myapp.CommonPointcuts.businessService()")
    public Object doConcurrentOperation(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        int numAttempts = 0;
        PessimisticLockingFailureException lockFailureException;
        do {
            numAttempts++;
            try {
                return pjp.proceed();
            }
            catch(PessimisticLockingFailureException ex) {
                lockFailureException = ex;
            }
        } while(numAttempts <= this.maxRetries);
        throw lockFailureException;
    }
}

上面的例子中，定义了order=3，重新创建一个切面，定义order=6，执行的结果是：

@Around:进入方法---环绕通知--order=3
@Before:开始添加--order=3
@Around:进入方法---环绕通知--order=6
@Before:开始添加--order=6
============执行业务方法findUser,查找的用户是：张三=============
@Around:退出方法---环绕通知--order=6
@After:最终通知--order=6
@AfterReturning:后置通知--order=6
---张三---
@Around:退出方法---环绕通知--order=3
@After:最终通知--order=3
@AfterReturning:后置通知--order=3
---张三---
 
 
@Around:进入方法---环绕通知--order=3
@Before:开始添加--order=3
@Around:进入方法---环绕通知--order=6
@Before:开始添加--order=6
============执行业务方法addUser=============
@After:最终通知--order=6
@AfterThrowing:例外通知--order=6
null
@After:最终通知--order=3
@AfterThrowing:例外通知--order=3
null

 

3.Spring AOP 代理机制( Proxying Mechanisms)

Spring AOP使用JDK动态代理或CGLIB为给定的目标对象创建代理。JDK动态代理内置在JDK中，而CGLIB是一个通用的开源类定义库(重新打包到spring-core中)。

如果要代理的目标对象实现了至少一个接口，则使用JDK动态代理。目标类型实现的所有接口都是代理的。如果目标对象没有实现任何接口，则创建CGLIB代理

1、JDK 动态代理
JDK动态代理主要涉及到java.lang.reflect包中的两个类：Proxy和InvocationHandler。InvocationHandler是一个接口，通过实现该接口定义横切逻辑，并通过反射机制调用目标类的代码，动态将横切逻辑和业务逻辑编制在一起。
Proxy利用InvocationHandler动态创建一个符合某一接口的实例，生成目标类的代理对象。
2、CGLib动态代理
CGLib全称为Code Generation Library，是一个强大的高性能，高质量的代码生成类库，可以在运行期扩展Java类与实现Java接口，CGLib封装了asm，可以再运行期动态生成新的class。和JDK动态代理相比较：JDK创建代理有一个限制，就是只能为接口创建代理实例，而对于没有通过接口定义业务方法的类，则可以通过CGLib创建动态代理。