轻量级Java EE企业应用开发实战
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6.3　AOP

AOP（Aspect Oriented Programming，面向切面编程）通过提供另一种思考程序结构的方式来补充OOP（Object Oriented Programming，面向对象编程）。OOP模块化的关键单元是类，而在AOP中，模块化的单元是切面。切面可以实现跨多个类型和对象之间的事务管理、日志等方面的模块化。

6.3.1　AOP概述

AOP编程的目标与OOP编程的目标并没有什么不同，都是为了减少重复和专注于业务。相比之下，OOP是婉约派的选择，用继承和组合的方式编制成一套类和对象的体系；而AOP是豪放派的选择，大手一挥，凡某包、某类、某命名方法一并同样处理。也就是说，OOP是“绣花针”，而AOP是“砍柴刀”。

Spring框架的关键组件之一是AOP框架。虽然Spring IoC容器不依赖于AOP，但在Spring应用中经常会使用AOP来简化编程。在Spring框架中使用AOP主要有以下优势：

  • 提供声明式企业服务，特别是作为EJB声明式服务的替代品。重要的是，这种服务是声明式事务管理。
  • 允许用户实现自定义切面。在某些不适合用OOP编程的场景中，采用AOP来补充。
  • 可以对业务逻辑的各个部分进行隔离，从而使业务逻辑各部分之间的耦合度降低，提高程序的可重用性，同时提高开发效率。

要使用Spring AOP需要添加spring-aop模块。

6.3.2　AOP核心概念

AOP概念并非是Spring AOP所特有的，有些概念同样适用于其他AOP框架，如AspectJ。

  • Aspect（切面）：将关注点进行模块化。某些关注点可能会横跨多个对象，如事务管理，它是Java企业级应用中一个关于横切关注点很好的例子。在Spring AOP中，切面可以使用常规类（基于模式的方法）或@Aspect注解的常规类来实现。
  • Join Point（连接点）：在程序执行过程中的某个特定的点，如某方法调用时或处理异常时。在Spring AOP中，一个连接点总是代表一个方法的执行。
  • Advice（通知）：在切面的某个特定的连接点上执行的动作。通知有各种类型，包括around、before和after等。许多AOP框架（包括Spring）都是以拦截器来实现通知模型的，并维护一个以连接点为中心的拦截器链。
  • Pointcut（切入点）：匹配连接点的断言。通知和一个切入点表达式关联，并在满足这个切入点的连接点上运行（如当执行某个特定名称的方法时）。切入点表达式如何和连接点匹配是AOP的核心。Spring默认使用AspectJ切入点语法。
  • Introduction（引入）：声明额外的方法或某个类型的字段。Spring允许引入新的接口（及一个对应的实现）到任何被通知的对象。例如，可以使用一个引入来使bean实现IsModified接口，以便简化缓存机制。在AspectJ社区，Introduction也被称为Inter-type Declaration（内部类型声明）。
  • Target Object（目标对象）：被一个或多个切面所通知的对象。也有人把它称为Advised（被通知）对象。既然Spring AOP是通过运行时代理实现的，那么这个对象永远是一个Proxied（被代理）对象。
  • AOP Proxy（AOP代理）：AOP框架创建的对象用来实现Aspect Contract（切面契约），包括通知方法执行等功能。在Spring中，AOP代理可以是JDK动态代理或CGLIB代理。
  • Weaving（织入）：把切面连接到其他的应用程序类型或对象上，并创建一个Advised（被通知）的对象。这些可以在编译时（如使用AspectJ编译器）、类加载时和运行时完成。

Spring与其他纯Java AOP框架一样，在运行时完成织入。其中有关Advice（通知）的类型主要有以下几种：

  • Before Advice（前置通知）：在某连接点之前执行的通知，但这个通知不能阻止连接点前的执行（除非它抛出一个异常）。
  • After Returning Advice（返回后通知）：在某连接点正常完成后执行的通知，如果一个方法没有抛出任何异常，就正常返回。
  • After Throwing Advice（抛出异常后通知）：在方法抛出异常退出时执行的通知。
  • After（finally）Advice（最后通知）：当某连接点退出时执行的通知（不论是正常返回还是异常退出）。
  • Around Advice（环绕通知）：包围一个连接点的通知，如方法调用。这是很强大的一种通知类型。环绕通知可以在方法调用前后完成自定义的行为，它也会选择是否继续执行连接点，或者直接返回它自己的返回值或抛出异常来结束执行。Around Advice是常用的一种通知类型。与AspectJ一样，Spring提供所有类型的通知，推荐使用尽量简单的通知类型来实现需要的功能。例如，如果只是需要用一个方法的返回值来更新缓存，虽然使用环绕通知也能完成同样的事情，但最好使用After Returning通知，而不是使用环绕通知。用合适的通知类型可以使编程模型变得简单，并且能够避免很多潜在的错误。例如，如果不调用Join Point（用于Around Advice）的proceed()方法，就不会有调用的问题。

在Spring 2.0中，所有的通知参数都是静态类型的，因此可以使用合适的类型（如一个方法执行后的返回值类型）作为通知的参数，而不是使用一个对象数组。切入点和连接点匹配的概念是AOP的关键，这使得AOP不同于其他仅仅提供拦截功能的旧技术。切入点使得通知可独立于OO（Object Oriented，面向对象）层次。例如，一个提供声明式事务管理的Around Advice（环绕通知）可以被应用到一组横跨多个对象的方法上（如服务层的所有业务操作）。

6.3.3　Spring AOP

Spring AOP用纯Java实现，它不需要专门的编译过程。Spring AOP不需要控制类装载器层次，因此它适用于Servlet容器或应用服务器。

Spring目前仅支持方法调用作为连接点之用。虽然可以在不影响Spring AOP核心API的情况下加入对成员变量拦截器的支持，但Spring并没有实现成员变量拦截器。如果需要通知对成员变量的访问和更新连接点，那么可以考虑其他语言，如AspectJ。

Spring实现AOP的方法与其他的框架不同。Spring并不是要尝试提供完整的AOP实现（尽管Spring AOP有这个能力），相反，它其实侧重于提供一种AOP实现和Spring IoC容器的整合，用于解决企业级开发中的常见问题。

因此，Spring AOP通常和Spring IoC容器一起使用。Aspect使用普通的bean定义语法，与其他AOP实现相比，这是一个显著的区别。有些是使用Spring AOP无法轻松或高效完成的，如通知一个细粒度的对象。这时，使用AspectJ是很好的选择。对于大多数在企业级Java应用中遇到的问题，Spring AOP都能提供一个非常好的解决方案。

Spring AOP从来没有打算通过提供一种全面的AOP解决方案来取代AspectJ。它们之间的关系应该是互补，而不是竞争。Spring可以无缝地整合Spring AOP、IoC和AspectJ，使所有的AOP应用完全融入基于Spring的应用体系，这样的集成不会影响Spring AOP API或AOP Alliance API。

Spring AOP保留了向下兼容性，这体现了Spring框架的核心原则——非侵袭性，即Spring框架并不强迫在业务或领域模型中引入框架特定的类和接口。

6.3.4　AOP代理

Spring AOP默认使用标准的JDK动态代理来作为AOP的代理，这样任何接口（或接口的set方法）都可以被代理。

Spring AOP也支持使用CGLIB代理，当需要代理类（而不是代理接口）时，CGLIB代理是很有必要的。如果一个业务对象并没有实现一个接口，就会默认使用CGLIB。面向接口编程是一个很好的实践，业务对象通常会实现一个或多个接口。此外，在那些（希望是罕见的）需要通知一个未在接口中声明的方法的情况下，或者需要传递一个代理对象作为一种具体类型的方法的情况下，还可以强制地使用CGLIB。

6.3.5　实战：使用@AspectJ的例子

@AspectJ是用于切面的常规Java类注解。AspectJ项目引入了@AspectJ风格，作为AspectJ 5版本的一部分。Spring使用了与AspectJ 5相同的用于切入点解析和匹配的注解，但AOP运行时仍然是纯粹的Spring AOP，并不依赖于AspectJ编译器。

1．启用@AspectJ

可以通过XML或Java配置来启用@AspectJ支持。无论在任何情况下都要确保AspectJ的aspectjweaver.jar库在应用程序的类路径中（1.6.8版本或以后）。这个库在AspectJ发布的lib目录中或通过Maven的中央库得到。配置如下：

2．创建应用

下面用一个简单有趣的例子来演示Spring AOP的用法。此例是演绎一段“武松打虎”的故事情节——武松（Fighter）在山里等着老虎（Tiger）出现，只要发现老虎出来，就打老虎。源码可以在aop-aspect目录下找到。

aop-aspect项目的pom.xml文件定义如下：

3．定义业务模型

首先定义了老虎类，代码如下：

老虎类只有一个walk()方法，只要老虎出来，就会触发这个方法。

4．定义切面和配置

那么打虎英雄武松要做什么呢？他主要关注老虎的动向，等着老虎出来活动。所以在Fighter类中定义了一个@Pointcut。同时，在该切入点前后都可以执行相关的方法，定义foundBefore()和foundAfter()。

相应的Spring配置为：

5．定义主应用

主应用定义如下：

6．运行应用

运行应用，可以看到控制台最终输出如下内容：

    Fighter wait for tiger...
    Tiger is walking...
    Fighter fight with tiger...

6.3.6　基于XML的AOP

Spring提供了基于XML的AOP支持，并提供了新的aop命名空间。

在Spring配置中，所有的aspect和advisor元素都必须放置在元素中（应用程序上下文配置中可以有多个元素）。一个元素可以包含pointcut、advisor和aspect三个元素（注意这些元素必须按照这个顺序声明）。

1．声明一个aspect

一个aspect就是在Spring应用程序上下文中定义的一个普通的Java对象。状态和行为被捕获到对象的字段和方法中，pointcut和advice被捕获到XML中。

使用元素声明一个aspect，并使用ref属性引用辅助bean。

2．声明一个pointcut

pointcut可以在元素中声明，从而使pointcut定义可以在几个aspect和advice之间共享。

以下声明代表了服务层中任何业务服务都能执行的切入点的定义。

3．声明advice

与@AspectJ风格支持相同的5种类型的advice，它们具有完全相同的语义。

以下是一个示例：

6.3.7　实战：基于XML的AOP的例子

aop-aspect用于演示基于注解的方式进行AOP编程。本节基于aop-aspect示例进行改造，形成一个新的基于XML的AOP实战例子。新的应用源码可以在aop-aspect-xml目录下找到。

1．定义业务模型

之前所定义的老虎类保持不变。老虎类只有一个walk()方法，只要老虎出来，就会触发这个方法。

之前所定义的武松类保持不变，稍作调整，去除注解，变成一个单纯的POJO。

2．定义切面和配置

所有AOP的配置都在相应的Spring的XML配置中。

3．定义主应用

主应用保持不变，代码如下：

4．运行应用

运行应用，可以看到控制台最终输出如下内容：

    Fighter wait for tiger...
    Tiger is walking...
    Fighter fight with tiger...
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