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Spring面向切面编程

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1. 面向切面编程

AOP通过提供另一种思考程序结构的方式来补充了面向对象编程(OOP)。OOP中模块化的基本单元是类(class),而AOP中模块化的基本单元是切面(aspect)。可以这么理解,OOP是解决了纵向的代码复用问题,AOP是解决了横向的代码复用问题。

Spring的关键组件之一是AOP框架。虽然Spring IOC容器不依赖于AOP,意味着如果你不想使用AOP,则可以不使用AOP,但AOP补充了Spring IOC以提供一个非常强大的中间件解决方案。

2. AOP核心概念

Spring AOP包括以下类型的增强:

3. AOP的实现

AOP的两种实现方式:静态织入(以AspectJ为代表)和动态代理(Spring AOP实现)

AspectJ是一个采用Java实现的AOP框架,它能够对代码进行编译(在编译期进行),让代码具有AspectJ的AOP功能,当然它也可支持动态代理的方式;

Spring AOP实现:通过动态代理技术来实现,Spring2.0集成了AspectJ,主要用于PointCut的解析和匹配,底层的技术还是使用的Spring1.x中的动态代理来实现。

 Spring AOP采用了两种混合的实现方式:JDK动态代理和CGLib动态代理。

JDK动态代理:Spring AOP的首选方法。每当目标对象实现一个接口时,就会使用JDK动态代理。目标对象必须实现接口。

CGLIB:如果目标对象没有实现接口,则可以使用CGLIB代理。 

4. Spring 对AOP支持

Spring可以使用两种方式来实现AOP:基于注解式配置和基于XML配置

下面介绍基于注解配置的形式

4.1 支持@Aspect

如果是Spring Framework,需要使用aspectjweaver.jar包,然后创建我们自己的AppConfig,如下,并加上@EnableAspectJAutoProxy注解开启AOP代理自动配置(Spring Boot默认是开启的,则不需要增加配置),

如下:

@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy
public class AppConfig {
 
}

4.2 声明一个切面

@Aspect //告诉Spring 这是一个切面
@Component  //交给Spring容器管理
public class MyAspect {
 
}

可以使用@Aspect来定义一个类作为切面,但是这样,该类并不会自动被Spring加载,还是需要加上@Component注解

4.3 声明一个切入点

一个切入点的生命包含两个部分:一个包含名称和任何参数的签名和一个切入点的表达式,这个表达式确定了我们对哪些方法的执行感兴趣。

我们以拦截Controller层中的MyController中的test方法为例子,代码如下:

@RestController
@RequestMapping("/my")
public class MyController {
 
    @GetMapping("/test")
    public void test() {
        System.out.println("test 方法");
    }
}

下面定义一个名为controller的切入点,该切入点与上述的test方法相匹配,切入点需要用@Pointcut注解来标注,如下:

  //表达式
  @Pointcut("execution (public * com.yc.springboot.controller.MyController.test())")
  public void controller(){}; //签名

切入点表达式的格式如下:

execution(modifiers-pattern? ret-type-pattern declaring-type-pattern?name-pattern(param-pattern) throws-pattern?)
execution(方法修饰符(可选) 返回类型 类路径 方法名 参数 异常模式(可选))

AspectJ描述符如下:

AspectJ描述符描述
arg()限制连接点匹配参数为指定类型的执行方法
@args()限制连接点匹配参数由指定注解标注的执行方法
execution()用于匹配是连接点的执行方法
this()限制连接点匹配的AOP代理的bean引用为指定类型的类
target限制连接点匹配目标对象为指定类型的类
@target()限制连接点匹配特定的执行对象,这些对象对应的类要具有指定类型的注解
within()限制连接点匹配指定的类型
@within()限制连接点匹配指定注解所标注的类型
@annotationn限定匹配带有指定注解的连接点

常用的主要是:execution()

AspectJ类型匹配的通配符:

within()限制连接点匹配指定的类型
@within()限制连接点匹配指定注解所标注的类型
@annotationn限定匹配带有指定注解的连接点

常用的匹配规则:

表达式内容
execution(public * *(..))  匹配所有public方法
execution(* set*(..))匹配所有方法名开头为set的方法
execution(* com.xyz.service.AccountService.*(..))匹配AccountService下的所有方
execution(* com.xyz.service.*.*(..))匹配service包下的所有方法
execution(* com.xyz.service..*.*(..))匹配service包或其子包下的所有方法
@annotation(org.springframework.transaction.annotation.Transactional)匹配所有打了@Transactional注解的方法
bean(*Service)匹配命名后缀为Service的类的方法

4.4 声明增强

增强与切点表达式相关联,并且在与切点匹配的方法之前、之后或者前后执行。

在3当中已经对各类增强做了绍,这里就不详细展开了,下面直接罗列了各种增强的声明,用于拦截MyController中的各个方法

 
@Aspect //告诉Spring 这是一个切面
@Component  //告诉Spring容器需要管理该对象
public class MyAspect {
 
    //通过规则确定哪些方法是需要增强的
    @Pointcut("execution (public * com.yc.springboot.controller.MyController.*(..))")
    public void controller() {
    }
 
    //前置增强
    @Before("controller()")
    public void before(JoinPoint joinPoint) {
        System.out.println("before advice");
    }
 
    //返回增强
    @AfterReturning(
            pointcut = "controller()",
            returning = "retVal"
    )
    public void afterReturning(Object retVal) {
        System.out.println("after returning advice, 返回结果 retVal:" + retVal);
    }
 
    //异常增强
    @AfterThrowing(
            pointcut = "controller()",
            throwing = "ex"
    )
    public void afterThrowing(Exception ex) {
        System.out.println("after throwing advice, 异常 ex:" + ex.getMessage());
    }
 
    //后置增强
    @After("controller()")
    public void after(JoinPoint joinPoint) {
        System.out.println("after advice");
    }
 
    //环绕增强
    @Around("controller()")
    public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        System.out.println("before advice");
        //相当于是before advice
        Object reVal = null;
        try {
            reVal = joinPoint.proceed();
        } catch (Exception e) {
            //相当于afterthrowing advice
            System.out.println("afterthrowing advice");
        }
        //相当于是after advice
        System.out.println("after advice");
        return reVal;
    }
}

需要注意的是:

下面为Mycontroller测试类:

@RestController
@RequestMapping("/my")
public class MyController {
 
    @GetMapping("/testBefore")
    public void testBefore() {
        System.out.println("testBefore 业务方法");
    }
 
    @GetMapping("/testAfterReturning")
    public String testAfterReturning() {
        System.out.println("testAfterReturning 业务方法");
        return "我是一个返回值";
    }
 
    @GetMapping("/testAfterThrowing")
    public void testAfterThrowing() {
        System.out.println("testAfterThrowing 业务方法");
        int a = 0;
        int b = 1 / a;
    }
 
    @GetMapping("/testAfter")
    public void testAfter() {
        System.out.println("testAfter 业务方法");
    }
 
    @GetMapping("/around")
    public void around() {
        System.out.println("around 业务方法");
    }
}

5. 用AOP实现日志拦截

5.1 一般的实现

打印日志是AOP的一个常见应用场景,我们可以对Controller层向外提供的接口做统一的日志拦截,用日志记录请求参数、返回参数、请求时长以及异常信息,方便我们线上排查问题,下面是核心类LogAspect的实现

/**
 * 日志的切面
 */
@Aspect
@Component
public class LogAspect {
 
    @Resource
    private IdWorker idWorker;
 
    @Pointcut("execution (public * com.yc.core.controller.*.*(..))")
    public void log(){}
 
    /**
     * 使用环绕增强实现日志打印
     * @param joinPoint
     * @return
     * @throws Throwable
     */
    @Around("log()")
    public Object logAround(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        //获得执行方法的类和名称
        String className = joinPoint.getTarget().getClass().getName();
        //获得方法名
        MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        String methodName = signature.getMethod().getName();
        //获得参数
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        long requestId = idWorker.nextId();
        //打印参数
        LogHelper.writeInfoLog(className, methodName, "requestId:" + requestId + ",params:" + JSONObject.toJSONString(args));
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        //执行业务方法
        Object result = null;
        try {
            result = joinPoint.proceed();
        } catch (Exception e) {
            LogHelper.writeErrLog(className, methodName, "requestId:" + requestId + ",异常啦:" + LogAspect.getStackTrace(e));
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        //打印结果
        LogHelper.writeInfoLog(className, methodName, "requestId:" + requestId + ",耗时:" + (endTime - startTime) +  "ms,result:" + JSONObject.toJSONString(result));
        //返回
        return result;
    }
 
    /**
     * 获取异常的堆栈信息
     * @param throwable
     * @return
     */
    public static String getStackTrace(Throwable throwable)
    {
        StringWriter sw = new StringWriter();
        PrintWriter pw = new PrintWriter(sw);
        try
        {
            throwable.printStackTrace(pw);
            return sw.toString();
        } finally
        {
            pw.close();
        }
    }
}

5.2 仅拦截需要的方法

但是上面的日志是针对所有controller层中的方法进行了日志拦截,如果我们有些方法不想进行日志输出,比如文件上传的接口、大量数据返回的接口,这个时候定义切入点的时候可以使用@annotation描述符来匹配加了特定注解的方法,步骤如下:

1. 先定义一个日志注解Log

/**
 * 自定义日志注解
 */
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Log {
}

2.用@annotation定义切入点

    @Pointcut("@annotation(com.yc.core.annotation.Log)")
    public void logAnnotation(){}

3.在想做日志输出的方法上使用注解Log

    @Log
    @PostMapping(value = "testannotation")
    public AOPTestVO testannotation(@RequestBody AOPTestDTO aopTestDTO) {
        AOPTestVO aopTestVO = new AOPTestVO();
        aopTestVO.setCode(1);
        aopTestVO.setMsg("哈哈哈");
        return aopTestVO;
    }

这样,我们就可以自定义哪些方法需要日志输出了

5.3 requestId传递

后来有同事提到,如果这是针对Controller层的拦截,但是Service层也有自定义的日志输出,怎么在Service层获取到上述的requestId呢?

其实就是我们拦截之后,是否可以针对方法的参数进行修改呢?其实注意是看

result = joinPoint.proceed();

我们发现ProceedingJoinPoint还有另外一个带有参数的proceed方法,定义如下:

public Object proceed(Object[] args) throws Throwable;

我们可以利用这个方法,在环绕增强中去增加requestId,这样后面的增强方法或业务方法中就能获取到这个requestId了。

首先,我们先定义一个基类AOPBaseDTO,只有一个属性requestId

@Data
@ApiModel("aop参数基类")
public class AOPBaseDTO {
    @ApiModelProperty(value = "请求id", hidden = true)
    private long requestId;
}

然后我们让Controller层接口的参数AOPTestDTO继承上述AOPBaseDTO,如下:

@Data
@ApiModel("aop测试类")
public class AOPTestDTO extends AOPBaseDTO{
 
    @ApiModelProperty(value = "姓名")
    private String name;
 
    @ApiModelProperty(value = "年龄")
    private int age;
}

最后在环绕的增强中添加上requestId,如下:

    /**
     * 使用环绕增强实现日志打印
     * @param joinPoint
     * @return
     * @throws Throwable
     */
    @Around("logAnnotation()")
    public Object logAround(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        //获得执行方法的类和名称
        String className = joinPoint.getTarget().getClass().getName();
        //获得方法名
        MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        String methodName = signature.getMethod().getName();
        //获得参数
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        long requestId = idWorker.nextId();
        for(int i = 0; i < args.length; i++) {
            if (args[i] instanceof AOPBaseDTO) {
                //增加requestId
                ((AOPBaseDTO) args[i]).setRequestId(requestId);
            }
        }
        //打印参数
        LogHelper.writeInfoLog(className, methodName, "requestId:" + requestId + ",params:" + JSONObject.toJSONString(args));
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        //执行业务方法
        Object result = null;
        try {
            result = joinPoint.proceed(args);
        } catch (Exception e) {
            LogHelper.writeErrLog(className, methodName, "requestId:" + requestId + ",异常啦:" + LogAspect.getStackTrace(e));
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        //打印结果
        LogHelper.writeInfoLog(className, methodName, "requestId:" + requestId + ",耗时:" + (endTime - startTime) +  "ms,result:" + JSONObject.toJSONString(result));
        //返回
        return result;
    }

我们运行起代码,访问一下,下面是运行结果:

可以看到,我们的业务方法中已经能获取到requestId,如果Service层需要,可以通过传递AOPTestDTO,从中获取。

5.4 关于增强执行的顺序

6. 思考

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