1. AOP简介

相信大家或多或少的了解过AOP,都知道它是面向切面编程,在网上搜索可以找到很多的解释。这里我用一句话来总结:AOP是能够让我们在不影响原有功能的前提下,为软件横向扩展功能。 那么横向扩展怎么理解呢,我们在WEB项目开发中,通常都遵守三层原则,包括控制层(Controller)->业务层(Service)->数据层(dao),那么从这个结构下来的为纵向,它具体的某一层就是我们所说的横向。我们的AOP就是可以作用于这某一个横向模块当中的所有方法。

我们在来看一下AOP和OOP的区别:AOP是OOP的补充,当我们需要为多个对象引入一个公共行为,比如日志,操作记录等,就需要在每个对象中引用公共行为,这样程序就产生了大量的重复代码,使用AOP可以完美解决这个问题。

接下来介绍一下提到AOP就必须要了解的知识点:

切面:拦截器类,其中会定义切点以及通知
切点:具体拦截的某个业务点。
通知:切面当中的方法,声明通知方法在目标业务层的执行位置,通知类型如下:

1. 前置通知:@Before 在目标业务方法执行之前执行
2. 后置通知:@After 在目标业务方法执行之后执行
3. 返回通知:@AfterReturning 在目标业务方法返回结果之后执行
4. 异常通知:@AfterThrowing 在目标业务方法抛出异常之后
5. 环绕通知:@Around 功能强大,可代替以上四种通知,还可以控制目标业务方法是否执行以及何时执行

2. 代码中实现举例

上面已经大概的介绍了AOP中需要了解的基本知识,也知道了AOP的好处,那怎么在代码中实现呢?给大家举个例子:我们现在有个学校管理系统,已经实现了对老师和学生的增删改,又新来个需求,说是对老师和学生的每次增删改做一个记录,到时候校长可以查看记录的列表。那么问题来了,怎么样处理是最好的解决办法呢?这里我罗列了三种解决办法,我们来看下他的优缺点。

image.png

-最简单的就是第一种方法,我们直接在每次的增删改的函数当中直接实现这个记录的方法,这样代码的重复度太高,耦合性太强,不建议使用。

-其次就是我们最长使用的,将记录这个方法抽离出来,其他的增删改调用这个记录函数即可,显然代码重复度降低,但是这样的调用还是没有降低耦合性。

-这个时候我们想一下AOP的定义,再想想我们的场景,其实我们就是要在不改变原来增删改的方法,给这个系统增加记录的方法,而且作用的也是一个层面的方法。这个时候我们就可以采用AOP来实现了。

我们来看下代码的具体实现:

  1. 首先我定义了一个自定义注解作为切点
@Target(AnnotationTarget.FUNCTION)  //注解作用的范围,这里声明为函数
@Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)  //声明注解的优先级为最高,假设有多个注解,先执行这个
annotation class Hanler(val handler: HandlerType)  //自定义注解类,HandlerType是一个枚举类型,里面定义的就是学生和老师的增删改操作,在这里就不展示具体内容了
  1. 接下来就是要定义切面类了

    @Aspect   //该注解声明这个类为一个切面类
    @Component
    class HandlerAspect{
     
      @Autowired
     private lateinit var handlerService: HandlerService
     
     @AfterReturning("@annotation(handler)")   //当有函数注释了注解,将会在函数正常返回后在执行我们定义的方法
     fun hanler(hanler: Hanler) {
         handlerService.add(handler.operate.value)   //这里是真正执行记录的方法
     }
    }
  2. 最后就是我们本来的业务方法了

    /**
     * 删除学生方法
     */
    @Handler(operate= Handler.STUDENT_DELETE)   //当执行到删除学生方法时,切面类就会起作用了,当学生正常删除后就会执行记录方法,我们就可以看到记录方法生成的数据
    fun delete(id:String) {
    studentService.delete(id)
    }
    
  3. AOP实现原理
    我们现在了解了代码中如何实现,那么AOP实现的原理是什么呢?之前看了一个博客说到,提到AOP大家都知道他的实现原理是动态代理,显然我之前就是不知道的,哈哈,但是相信阅读文章的你们一定是知道的。

讲到动态代理就不得不说代理模式了, 代理模式的定义:给某一个对象提供一个代理,并由代理对象控制对原对象的引用。代理模式包含如下角色:subject:抽象主题角色,是一个接口。该接口是对象和它的代理共用的接口; RealSubject:真实主题角色,是实现抽象主题接口的类; Proxy:代理角色,内部含有对真实对象RealSubject的引用,从而可以操作真实对象。代理对象提供与真实对象相同的接口,以便代替真实对象。同时,代理对象可以在执行真实对象操作时,附加其他的操作,相当于对真实对象进行封装。如下图所示:

image.png

那么代理又分为静态代理和动态代理,这里写两个小的demo,动态代理采用的就是JDK代理。举个例子就是现在一个班上的学生需要交作业,现在由班长代理交作业,那么班长就是代理,学生就是被代理的对象。

3.1 静态代理
首先,我们创建一个Person接口。这个接口就是学生(被代理类),和班长(代理类)的公共接口,他们都有交作业的行为。这样,学生交作业就可以让班长来代理执行。


/**

 * Created by Mapei on 2018/11/7

 * 创建person接口

 */

public interface Person {

    //交作业

    void giveTask();

}

Student类实现Person接口,Student可以具体实施交作业这个行为


/**

 * Created by Mapei on 2018/11/7

 */

public class Student implements Person {

    private String name;

    public Student(String name) {

        this.name = name;

    }



    public void giveTask() {

        System.out.println(name + "交语文作业");

    }

}

StudentsProxy类,这个类也实现了Person接口,但是还另外持有一个学生类对象,那么他可以代理学生类对象执行交作业的行为。


/**

 * Created by Mapei on 2018/11/7

 * 学生代理类,也实现了Person接口,保存一个学生实体,这样就可以代理学生产生行为

 */

public class StudentsProxy implements Person{

    //被代理的学生

    Student stu;



    public StudentsProxy(Person stu) {

        // 只代理学生对象

        if(stu.getClass() == Student.class) {

            this.stu = (Student)stu;

        }

    }



    //代理交作业,调用被代理学生的交作业的行为

    public void giveTask() {

        stu.giveTask();

    }

}

下面测试一下,看代理模式如何使用:

/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 */
public class StaticProxyTest {

    public static void main(String[] args) {

        //被代理的学生林浅,他的作业上交有代理对象monitor完成

        Person linqian = new Student("林浅");



        //生成代理对象,并将林浅传给代理对象

        Person monitor = new StudentsProxy(linqian);



        //班长代理交作业

        monitor.giveTask();

    }

}

运行结果:

image.png

这里并没有直接通过林浅(被代理对象)来执行交作业的行为,而是通过班长(代理对象)来代理执行了。这就是代理模式。代理模式就是在访问实际对象时引入一定程度的间接性,这里的间接性就是指不直接调用实际对象的方法,那么我们在代理过程中就可以加上一些其他用途。比如班长在帮林浅交作业的时候想告诉老师最近林浅的进步很大,就可以轻松的通过代理模式办到。在代理类的交作业之前加入方法即可。这个优点就可以运用在spring中的AOP,我们能在一个切点之前执行一些操作,在一个切点之后执行一些操作,这个切点就是一个个方法。这些方法所在类肯定就是被代理了,在代理过程中切入了一些其他操作。

3.2 动态代理

动态代理和静态代理的区别是,静态代理的的代理类是我们自己定义好的,在程序运行之前就已经变异完成,但是动态代理的代理类是在程序运行时创建的。相比于静态代理,动态代理的优势在于可以很方便的对代理类的函数进行统一的处理,而不用修改每个代理类中的方法。比如我们想在每个代理方法之前都加一个处理方法,我们上面的例子中只有一个代理方法,如果还有很多的代理方法,就太麻烦了,我们来看下动态代理是怎么去实现的。

首先还是定义一个Person接口:


/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 * 创建person接口
 */
public interface Person {

    //交作业

    void giveTask();

}

接下来是创建需要被代理的实际类,也就是学生类:


/**

 * Created by Mapei on 2018/11/7

 */

public class Student implements Person {

    private String name;

    public Student(String name) {

        this.name = name;

    }



    public void giveTask() {

        System.out.println(name + "交语文作业");

    }

}

创建StuInvocationHandler类,实现InvocationHandler接口,这个类中持有一个被代理对象的实例target。InvocationHandler中有一个invoke方法,所有执行代理对象的方法都会被替换成执行invoke方法。

/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 */
public class StuInvocationHandler<T> implements InvocationHandler {

    //invocationHandler持有的被代理对象

    T target;



    public StuInvocationHandler(T target) {

        this.target = target;

    }



    /**

     * proxy:代表动态代理对象

     * method:代表正在执行的方法

     * args:代表调用目标方法时传入的实参

     */

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        System.out.println("代理执行" +method.getName() + "方法");

        Object result = method.invoke(target, args);

        return result;

    }

}

那么接下来我们就可以具体的创建代理对象了。


/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 * 代理类
 */
public class ProxyTest {

    public static void main(String[] args) {



        //创建一个实例对象,这个对象是被代理的对象

        Person linqian = new Student("林浅");



        //创建一个与代理对象相关联的InvocationHandler

        InvocationHandler stuHandler = new StuInvocationHandler<Person>(linqian);



        //创建一个代理对象stuProxy来代理linqian,代理对象的每个执行方法都会替换执行Invocation中的invoke方法

        Person stuProxy = (Person) Proxy.newProxyInstance(Person.class.getClassLoader(), new Class<?>[]{Person.class}, stuHandler);



        //代理执行交作业的方法

        stuProxy.giveTask();

    }

}

我们执行代理测试类,首先我们创建了一个需要被代理的学生林浅,将林浅传入stuHandler中,我们在创建代理对象stuProxy时,将stuHandler作为参数,那么所有执行代理对象的方法都会被替换成执行invoke方法,也就是说,最后执行的是StuInvocationHandler中的invoke方法。所以在看到下面的运行结果也就理所当然了。

image.png

那么到这里问题就来了,为什么代理对象执行的方法都会通过InvocationHandler中的invoke方法来执行,带着这个问题,我们需要看一下动态代理的源码,对他进行简单的分析。

上面我们使用Proxy类的newProxyInstance方法创建了一个动态代理对象,看一下他的源码:


public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) throws IllegalArgumentException {

        Objects.requireNonNull(h);



        final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();

        final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();

        if (sm != null) {

            checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);

        }



        /*

         * Look up or generate the designated proxy class.

         */

        Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);



        /*

         * Invoke its constructor with the designated invocation handler.

         */

        try {

            if (sm != null) {

                checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);

            }



            final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);

            final InvocationHandler ih = h;

            if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {

                AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {

                    public Void run() {

                        cons.setAccessible(true);

                        return null;

                    }

                });

            }

            return cons.newInstance(new Object[]{h});

        } catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) {

            throw new InternalError(e.toString(), e);

        } catch (InvocationTargetException e) {

            Throwable t = e.getCause();

            if (t instanceof RuntimeException) {

                throw (RuntimeException) t;

            } else {

                throw new InternalError(t.toString(), t);

            }

        } catch (NoSuchMethodException e) {

            throw new InternalError(e.toString(), e);

        }

  }

然后,我们需要重点关注Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs)这句代码,这里产生了代理类,这个类就是动态代理的关键,由于是动态生成的类文件,我们将这个类文件打印到文件中。


 byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0", Student.class.getInterfaces());

        String path = "/Users/mapei/Desktop/okay/65707.class";



        try{

            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path);

            fos.write(classFile);

            fos.flush();

            System.out.println("代理类class文件写入成功");

        }catch (Exception e) {

            System.out.println("写文件错误");

        }

对这个class文件进行反编译,我们看看jdk为我们生成了什么样的内容:

import java.lang.reflect.InvocationHandler;

import java.lang.reflect.Method;

import java.lang.reflect.Proxy;

import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

import proxy.Person;



public final class $Proxy0 extends Proxy implements Person

{

  private static Method m1;

  private static Method m2;

  private static Method m3;

  private static Method m0;

  

  /**

  *注意这里是生成代理类的构造方法,方法参数为InvocationHandler类型,看到这,是不是就有点明白

  *为何代理对象调用方法都是执行InvocationHandler中的invoke方法,而InvocationHandler又持有一个

  *被代理对象的实例,就可以去调用真正的对象实例。

  */

  public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler)

    throws 

  {

    super(paramInvocationHandler);

  }

  

  //这个静态块本来是在最后的,我把它拿到前面来,方便描述

   static

  {

    try

    {

      //看看这儿静态块儿里面的住giveTask通过反射得到的名字m3,其他的先不管

      m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });

      m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);

      m3 = Class.forName("proxy.Person").getMethod("giveTask", new Class[0]);

      m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);

      return;

    }

    catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)

    {

      throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());

    }

    catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)

    {

      throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());

    }

  }

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