spring源代码分析之AOP面向切面编程

朱雀 2022-08-27 14:45 223阅读 0赞

1 AOP概念 Aspect-Oriented Programming ，指的是面向切面编程。Aspect是一种新的模块化机制，用来描述分散在对象，类或者函数中的横切关注点。从关注点分散出横切关注点是面向切面程序设计的核心概念。分离点使得解决特定领域问题的代码可以从业务逻辑中分离出来，业务逻辑不再含有针对特定领域问题的代码的调用，业务逻辑和特定领域问题的关系通过方面来封装和维护，这样使得原本分散在整个应用程序的变动很好地管理起来。

2 AOP和OOP的区别

面向切面编程和面向对象编程虽然在字面上很相似，但是它们属于两种不同领域的设计思想。面向对象编程针对业务处理过程中的实体，属性和行为进行封装，以后的更加清晰的逻辑划分。面向切面编程是针对业务处理过程的切面进行提取，它所面对的是处理过程中的某个阶段和过程，以获得业务处理过程中各部分之间的低耦合性的隔离效果。

3 AOP常用的技术以及实现：

常用的AOP技术有：

3.1 AspectJ：源代码和字节码级别的方面编织器，用户需要使用不同于java的新语言。

3.2AspectWerkz：AOP框架，使用字节码动态编织器和XML配置。

3.3JBoss-AOP：基于拦截器和元数据的AOP框架，运行在JBoss应用服务器上。

AOP中使用的一些实现技术有：、

3.4BCEL：Byte-Code Engineering Library，Java字节码操作类库。

3.5 Javassist：Java字节码操作类库，JBoss的一个子项目。

4 面向切面编程的常用术语

4.1 切面Aspect：切面Aspect类似于Java的类声明，在Aspect中包含着一些切入点PointCut以及对切入点进行相应的通知Advice

4.2 连接点 Joint Point：表示在程序中明确表示的点，典型中包括方法的调用和类的成员访问以及异常程序的处理等等，它自身可以嵌套其他的连接点

4.3 切入点PointCut：表示一组连接点，这些连接点通过逻辑关系连接起来，或者是通过通配，正则表达式等方式集中起来，它定义了相应的Advice将要发生的地方。

4.4 通知Advice：定义了切入点中要具体做的操作处理和操作，它通过before，around，after来区分在什么时候执行相应的操作。

4.5 目标对象Target：切面要被应用到的对象

4.6 织入Weave：指将切面应用到目标对象，并导致代理对象创建的过程。

5 AOP的体系结构

![SouthEast][]

层次3 语言和开发环境 ：

基础指的是增强对象或者是目标对象；

切面：通常包含对于基础的增强应用；

配置：可以看作是一种编织，通过在AOP这个体系中提供这个配置环境，可以把基础和切面联系起来，从而完成切面对目标程序的编织实现

层次2面向方面系统：

配置模型，配置逻辑和AOP模型是为上策的语言和开发环境所提供的，

主要功能是将需要的增强目标对象，切面和配置使用AOP的API转换，抽象，封装成面向切面的逻辑模型。

层次1：底层编织实现模块

主要是将面向方面系统抽象封装的AOP模型编织进待增强的目标对象的实现技术

6 Advice通知

Advice通知是AOP联盟定义的一个接口，定义当拦截到连接点应做的相应的操作，为切面增强提供织入接口。在Spring AOP中，通知主要描述Spring AOP围绕方法调用而注入切面的行为，Spring AOP的通知扩展了AOP联盟的通知接口，提供了前置通知BeforeAdvice、后置通知AfterReturnAdvice、最终通知AfterAdvice和例外通知ThrowAdvice等。

6.1 Spring中的通知类型

public 返回类型 方法名(参数列表){ ——>环绕通知  
           方法前处理代码    ——>     前置通知  
    try{  
           方法具体实现(方法体)…….  
           方法后处理代码    ——>     后置通知  
    }Catch(异常类型 e){  
           异常处理……       ——>     例外通知  
    }finally{  
          最后处理代理……       ——>     最终通知  
    }  
    }

6.2 前置通知BeforeAdvice

前置通知的源码如下

package org.springframework.aop;
    import org.aopalliance.aop.Advice;
    public interface BeforeAdvice extends Advice {
    }

前置通知子接口方法前置通知MethodBeforeAdvice

在前置通知BeforeAdvice的继承关系中，定义了为代增强目标方法设置的前置增强接口方法前置通知MethodBeforeAdvice，源码如下：

public interface MethodBeforeAdvice extends BeforeAdvice {
    	//前置方法通知的回调方法，在目标对象方法被调用之前调用
    	//method参数是目标方法的反射对象，args是目标方法的输入参数数组
    	void before(Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable;
    }

前置方法通知实现类CountingBeforeAdvice：

public class CountingBeforeAdvice extends MethodCounter implements MethodBeforeAdvice {
    	//实现方法前置通知MethodBeforeAdvice接口的方法
    	public void before(Method m, Object[] args, Object target) throws Throwable {
    	//以目标对象方法作为参数，调用父类MethodCounter的count方法统计方法调用次数
    		count(m);
    	}
    }
    CountingBeforeAdvice的父类MethodCounter的源码如下：
    public class MethodCounter implements Serializable {
    	//方法名—>方法调用次数的map集合，存储方法的调用次数
    	private HashMap<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
    	//所有方法的总调用次数
    	private int allCount;
    	//统计方法调用次数，CountingBeforeAdvice的调用入口
    	protected void count(Method m) {
    		count(m.getName());
    	}
    	//统计指定名称方法的调用次数
    	protected void count(String methodName) {
    		//从方法名—>方法调用次数集合中获取指定名称方法的调用次数
    		Integer i = map.get(methodName);
    //如果调用次数不为null，则将调用次数加1，如果调用次数为null，则设置调用次数为1
    		i = (i != null) ? new Integer(i.intValue() + 1) : new Integer(1);
    		//重新设置集合中保存的方法调用次数
    		map.put(methodName, i);
    		//所有方法总调用次数加1
    		++allCount;
    	}
    	//获取指定名称方法的调用次数
    	public int getCalls(String methodName) {
    		Integer i = map.get(methodName);
    		return (i != null ? i.intValue() : 0);
    	}
    	//获取所有方法的总调用次数
    	public int getCalls() {
    		return allCount;
    	}
    	public boolean equals(Object other) {
    		return (other != null && other.getClass() == this.getClass());
    	}
    	public int hashCode() {
    		return getClass().hashCode();
    	}
    }

最终通知AfterAdvice的源码：

public interface AfterAdvice extends Advice {
    }

最终通知的继承体系中，后置通知AfterReturningAdvice接口继承了最终通知接口，源码如下：

public interface AfterReturningAdvice extends AfterAdvice {
    //后置通知的回调方法，在目标方法对象调用结束并成功返回之后调用
    // returnValue参数为目标方法对象的返回值，method参数为目标方法对象，args为
    	//目标方法对象的输入参数
    	void afterReturning(Object returnValue, Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable;
    }

后置通知接口AfterReturningAdvice的实现类也比较多，我们以CountingAfterReturningAdvice类为例，分析后置通知的具体操作：

public class CountingAfterReturningAdvice extends MethodCounter implements AfterReturningAdvice {
    	//实现后置通知AfterReturningAdvice的回调方法
    	public void afterReturning(Object o, Method m, Object[] args, Object target) throws Throwable {
    		//调用父类MethodCounter的count方法，统计方法的调用次数
    		count(m);
    	}
    }

例外通知ThrowAdvice接口也继承自最终通知AfterAdvice，其源码如下：

public interface ThrowsAdvice extends AfterAdvice {
    }

例外通知并没有指定需要实现的接口方法，它在抛出异常时被回调，这个回调是AOP利用JDK的反射机制来完成的，我们以其实现类CountingThrowsAdvice为例分析例外通知的用法，源码如下：

public static class CountingThrowsAdvice extends MethodCounter implements ThrowsAdvice {
    		//当抛出IO类型的异常时的回调方法，统计异常被调用的次数
    		public void afterThrowing(IOException ex) throws Throwable {
    			count(IOException.class.getName());
    		}
    		//当抛出UncheckedException类型异常时的回调方法，统计异常被调用的次数
    		public void afterThrowing(UncheckedException ex) throws Throwable {
    			count(UncheckedException.class.getName());
    		}
    	}

7 PointCut

PointCut切入点决定通知Advice应该作用于那个连接点，即通过PointCut切入点来定义目标对象中需要使用AOP增强的方法集合，这些集合的选取可以按照一定的规则来完成 PointCut通常意味着标志方法，这些需要的增强方法可以被某个正则表达式，或者是根据指定的方法名来匹配

Pointcut切入点源码：

public interface Pointcut {
    	//获取类过滤器
    	ClassFilter getClassFilter();
    	//获取匹配切入点的方法	
    	MethodMatcher getMethodMatcher();
    //总匹配的标准切入点实例
    	Pointcut TRUE = TruePointcut.INSTANCE;
    }

查看Pointcut切入点的继承体系，发现Pointcut切入点的实现类非常的多，如针对注解配置的AnnotationMatchingPointcut、针对正则表达式的JdkRegexpMethodPointcut等等，我们以JdkRegexpMethodPointcut为例，分析切入点匹配的具体实现，源码如下：

public class JdkRegexpMethodPointcut extends AbstractRegexpMethodPointcut {
    	//要编译的正则表达式模式
    	private Pattern[] compiledPatterns = new Pattern[0];
    	//编译时要排除的正则表达式模式
    	private Pattern[] compiledExclusionPatterns = new Pattern[0];
    //将给定的模式字符串数组初始化为编译的正则表达式模式
    	protected void initPatternRepresentation(String[] patterns) throws PatternSyntaxException {
    		this.compiledPatterns = compilePatterns(patterns);
    	}
    //将给定的模式字符串数组初始化为编译时要排除的正则表达式模式
    	protected void initExcludedPatternRepresentation(String[] excludedPatterns) throws PatternSyntaxException {
    		this.compiledExclusionPatterns = compilePatterns(excludedPatterns);
    	}
    //使用正则表达式匹配给定的名称
    	protected boolean matches(String pattern, int patternIndex) {
    		Matcher matcher = this.compiledPatterns[patternIndex].matcher(pattern);
    		return matcher.matches();
    	}
    	//使用要排除的正则表达式匹配给定的名称
    	protected boolean matchesExclusion(String candidate, int patternIndex) {
    		Matcher matcher = this.compiledExclusionPatterns[patternIndex].matcher(candidate);
    		return matcher.matches();
    	}
    //将给定的字符串数组编译为正则表达的模式
    	private Pattern[] compilePatterns(String[] source) throws PatternSyntaxException {
    		Pattern[] destination = new Pattern[source.length];
    		for (int i = 0; i < source.length; i++) {
    			destination[i] = Pattern.compile(source[i]);
    		}
    		return destination;
    	}
    }

8 Advisor通知器当完成对目标对象方法的增强行为操作(Advice)和切入点Point的设计开发之后，需要一个对象将目标对象、增强行为和切入点三者结合起来，通知器Advisor就是一个实现这个功能的对象，即通过Advisor通知器，可以定义那些目标对象的那些方法在什么地方使用这些增加的行为。

Advisor

public interface Advisor {
    	//获取切面的通知Advice
    	Advice getAdvice();
    	//判断这个通知是否和某个特定的实例对象相关
    	boolean isPerInstance();
    }

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