深入理解面向切面的程式設計AOP、AspectJ、Spring

阿新 • • 發佈：2019-01-04

Spring：是一個開源框架，Spring是於2003 年興起的一個輕量級的Java 開發框架。Spring提供的AOP功能，方便進行面向切面的程式設計，許多不容易用傳統OOP實現的功能可以通過AOP輕鬆應付。

AspectJ：是一個面向切面的框架，它擴充套件了Java語言。AspectJ定義了AOP語法，所以它有一個專門的編譯器用來生成遵守Java位元組編碼規範的Class檔案.

一、AOP介紹

1. 初看aop,上來就是一大堆術語，而且還有個拉風的名字，面向切面程式設計。一下子讓你不知所措，心想著：怪不得很多人都和我說aop多難多難。當我看進去以後，我才發現：它就是一些java基礎上的樸實無華的應用，包括ioc，包括許許多多這樣的名詞，都是萬變不離其宗而已。

2.為什麼用aop

就是為了方便，因為他把自己做的事情都讓程式做了。用了aop能讓你少寫很多程式碼，就是為了更清晰的邏輯，可以讓你的業務邏輯去關注自己本身的業務，而不去想一些其他的事情，這些其他的事情包括：安全，事物，日誌等。

3.那些aop的術語

（1）.通知（Advice）

就是你想要的功能，也就是上面說的安全，事物，日誌等。通知是在切面的某個特定的連線點（Joinpoint）上執行的程式碼。通知共有5種類型：

前置通知（Before advice）：在某連線點（join point）之前執行的通知，但這個通知不能阻止連線點前的執行（除非它丟擲一個異常）。
返回後通知（After returning advice）：在某連線點（join point）正常完成後執行的通知：例如，一個方法沒有丟擲任何異常，正常返回。

丟擲異常後通知（After throwing advice）：在方法丟擲異常退出時執行的通知。
後通知（After (finally) advice）：當某連線點退出的時候執行的通知（不論是正常返回還是異常退出）。
環繞通知（Around Advice）：包圍一個連線點（join point）的通知，如方法呼叫。這是最強大的一種通知型別。環繞通知可以在方法呼叫前後完成自定義的行為。它也會選擇是否繼續執行連線點或直接返回它們自己的返回值或丟擲異常來結束執行。環繞通知是最常用的一種通知型別。大部分基於攔截的AOP框架，例如Nanning和JBoss4，都只提供環繞通知。

（2).連線點（JoinPoint）

這個更好解釋了，就是允許你使用通知的地方，那可真就多了，基本每個方法的前，後（兩者都有也行），或丟擲異常時都可以是連線點，spring只支援方法連線點.其他如aspectJ還可以讓你在構造器或屬性注入時都行，不過那不是咱關注的，只要記住，和方法有關的前前後後（丟擲異常），都是連線點。

（3).切入點（Pointcut）

上面說的連線點的基礎上，來定義切入點，你的一個類裡，有15個方法，那就有幾十個連線點了對把，但是你並不想在所有方法附近都使用通知（使用叫織入，以後再說），你只想讓其中的幾個，在呼叫這幾個方法之前，之後或者丟擲異常時乾點什麼，那麼就用切點來定義這幾個方法，讓切點來篩選連線點，選中那幾個你想要的方法。

（4).切面（Aspect）

切面是通知和切入點的結合。現在發現了吧，沒連線點什麼事情，連線點就是為了讓你好理解切點，搞出來的，明白這個概念就行了。通知說明了幹什麼和什麼時候幹（什麼時候通過方法名中的before,after，around等就能知道），而切入點說明了在哪幹（指定到底是哪個方法），這就是一個完整的切面定義。

（5).引入（introduction）

允許我們向現有的類新增額外的方法或者某個型別的欄位。這不就是把切面（也就是新方法屬性：通知定義的）用到目標類中嗎

（6).目標（target）

被一個或者多個切面（aspect）所通知（advise）的物件。引入中所提到的目標類，也就是要被通知的物件，也就是真正的業務邏輯，他可以在毫不知情的情況下，被咱們織入切面。而自己專注於業務本身的邏輯。

4.我所理解的AOP原理

spring用代理類包裹切面，把他們織入到Spring管理的bean中。也就是說代理類偽裝成目標類，它會擷取對目標類中方法的呼叫，讓呼叫者對目標類的呼叫都先變成呼叫偽裝類，偽裝類中就先執行了切面，再把呼叫轉發給真正的目標bean。現在可以自己想一想，怎麼搞出來這個偽裝類，才不會被呼叫者發現（過JVM的檢查，JAVA是強型別檢查，哪裡都要檢查型別）：

（1）.實現和目標類相同的介面

我也實現和你一樣的介面，反正上層都是介面級別的呼叫，這樣我就偽裝成了和目標類一樣的類（實現了同一介面，咱是兄弟了），也就逃過了型別檢查，到java執行期的時候，利用多型的後期繫結（所以spring採用執行時），偽裝類（代理類）就變成了介面的真正實現，而他裡面包裹了真實的那個目標類，最後實現具體功能的還是目標類，只不過偽裝類在之前幹了點事情（寫日誌，安全檢查，事物等）。

這就好比，一個人讓你辦件事，每次這個時候，你弟弟就會先出來，當然他分不出來了，以為是你，你這個弟弟雖然辦不了這事，但是他知道你能辦，所以就答應下來了，並且收了點禮物（寫日誌），收完禮物了，給把事給人家辦了啊，所以你弟弟又找你這個哥哥來了，最後把這是辦了的還是你自己。但是你自己並不知道你弟弟已經收禮物了，你只是專心把這件事情做好。順著這個思路想，要是本身這個類就沒實現一個介面呢，你怎麼偽裝我，我就壓根沒有機會讓你搞出這個雙胞胎的弟弟，那麼就用第2種代理方式，建立一個目標類的子類，生個兒子，讓兒子偽裝我

（2）.生成子類呼叫

這次用子類來做為偽裝類，當然這樣也能逃過JVM的強型別檢查，我繼承的嗎，當然查不出來了，子類重寫了目標類的所有方法，當然在這些重寫的方法中，不僅實現了目標類的功能，還在這些功能之前，實現了一些其他的（寫日誌，安全檢查，事物等）。

這次的對比就是，兒子先從爸爸那把本事都學會了，所有人都找兒子辦事情，但是兒子每次辦和爸爸同樣的事之前，都要收點小禮物（寫日誌），然後才去辦真正的事。當然爸爸是不知道兒子這麼幹的了。這裡就有件事情要說，某些本事是爸爸獨有的(final的)，兒子學不了，學不了就辦不了這件事，辦不了這個事情，自然就不能收人家禮了。

前一種兄弟模式，spring會使用JDK的java.lang.reflect.Proxy類，它允許Spring動態生成一個新類來實現必要的介面，織入通知，並且把對這些介面的任何呼叫都轉發到目標類。後一種父子模式，spring使用CGLIB庫生成目標類的一個子類，在建立這個子類的時候，spring織入通知，並且把對這個子類的呼叫委託到目標類。相比之下，還是兄弟模式好些，他能更好的實現鬆耦合，尤其在今天都高喊著面向介面程式設計的情況下，父子模式只是在沒有實現介面的時候，也能織入通知，應當做一種例外。

二、Android AspectJ例項講解
1、如何織入程式碼：MethedTrace.java是AspectJ程式碼，需要織入切面程式碼到MainActivity.java

// MainActivity.java
package org.sdet.aspectj;

public class MainActivity extends Activity {
  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
  }  
}

// MethodTracer.java
package org.sdet.aspectj;

import android.util.Log;

@Aspect
public class MethodTracer {

  private static final String TAG = MethodTracer.class.getSimpleName();

  @Before("execution (protected void org.sdet.aspectj.MainActivity.onCreate(android.os.Bundle))")
  public void adviceOnCreate(JoinPoint joinPoint) {
    Log.v(TAG, joinPoint.toString());
  }
}

執行下面的命令列：

java -cp <classpath> org.aspectj.tools.ajc.Main -inpath <MainActivity.class path> -aspectpath <MethodTracer.class path>

新生成的MainActivity.class，用Java bytecode decompile工具開啟，如下：

import org.sdet.aspectj.MethodTracer;
import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.aspectj.lang.JoinPoint.StaticPart;
import org.aspectj.runtime.reflect.Factory;

public class MainActivity extends Activity {

  private static final JoinPoint.StaticPart ajc$tjp_0;

  private static void ajc$preClinit() {
    Factory localFactory = new Factory("MainActivity.java", MainActivity.class);
    ajc$tjp_0 = localFactory.makeSJP("method-execution", localFactory.makeMethodSig("4", "onCreate", "org.sdet.aspectj.MainActivity", "android.os.Bundle", "savedInstanceState", "", "void"), 13);   
  }

  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    Bundle localBundle = savedInstanceState;
    // BEGIN - 織入的程式碼
    JoinPoint localJoinPoint = Factory.makeJP(ajc$tjp_0, this, this, localBundle);
    MethodTracer.aspectOf().adviceOnCreate(localJoinPoint);
    // END - 織入的程式碼
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(2130903040);
  }
}

相關API解讀：

//  org.aspectj.runtime.reflect.Factory.java
public MethodSignature makeMethodSig(
  java.lang.String modifiers,        // public: 1, private: 2, protected: 4
  java.lang.String   methodName,     // 函式名: onCreate
  java.lang.String   declaringType,  // 類名: org.sdet.aspectj.MainActivity
  java.lang.String[] paramTypes,     // 引數型別: [android.os.Bundle, ]
  java.lang.String[] paramNames,     // 引數名: [savedInstanceState,]
  java.lang.String[] exceptionTypes, // 異常型別: ""
  java.lang.String   returnType)     // 返回型別: void
)

public JoinPoint.StaticPart makeSJP(
  java.lang.String kind,           //
  Signature sig,                   //
  int l                            // 程式碼行號
 )

call和execution的區別：

// MethodTracer.java
@Aspect
public class MethodTracer {

  @Before("execution (private void org.sdet.aspectj.MainActivity.method4Execution(..))")
  public void adviceOnExecution(JoinPoint joinPoint) {
    Log.v(TAG, joinPoint.toString());
  }

  @Before("call (private void org.sdet.aspectj.MainActivity.method4Call(..))")
  public void adviceOnCall(JoinPoint joinPoint) {
    Log.v(TAG, joinPoint.toString());
  }
}

public class MainActivity extends Activity {

  private static final JoinPoint.StaticPart ajc$tjp_0;
  private static final JoinPoint.StaticPart ajc$tjp_1;

  private static void ajc$preClinit() {
    Factory localFactory = new Factory("MainActivity.java", MainActivity.class);
    ajc$tjp_0 = localFactory.makeSJP("method-call", localFactory.makeMethodSig("2", "method4Call", "org.sdet.aspectj.MainActivity", "", "", "", "void"), 16);
    ajc$tjp_1 = localFactory.makeSJP("method-execution", localFactory.makeMethodSig("2", "method4Execution", "org.sdet.aspectj.MainActivity", "", "", "", "void"), 42);
  }

  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(2130903040);
    method4Execution();
    // call織入的位置
    MainActivity localMainActivity = this;
    JoinPoint localJoinPoint = Factory.makeJP(ajc$tjp_0, this, localMainActivity);
    MethodTracer.aspectOf().adviceOnCall(localJoinPoint);
    localMainActivity.method4Call();
  }

  private void method4Execution() {
    // execution織入的位置
    JoinPoint localJoinPoint = Factory.makeJP(ajc$tjp_1, this, this);
    MethodTracer.aspectOf().adviceOnExecution(localJoinPoint);
    System.out.println("in method method4Execution");
  }

  private void method4Call() {
    System.out.println("in method method4Call");
  }
}

withincode
假設方法functionA, functionB都呼叫了dummy，但只想在functionB呼叫dummy時織入程式碼。

//  MainActivity.java
public class MainActivity extends Activity {

  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
    functionA();
    functionB();
  }

  private void functionA() { dummy(); }
  private void functionB() { dummy(); }
  private void dummy() { }
}

// MethodTracer.java
@Aspect
public class MethodTracer {
  // withincode: 在functionB方法內
  @Pointcut("withincode(void org.sdet.aspectj.MainActivity.functionB(..))")
  public void invokeFunctionB() {}

  // call: 呼叫dummy方法
  @Pointcut("call(void org.sdet.aspectj.MainActivity.dummy(..))")
  public void invokeDummy() {}

  // 在functionB內呼叫dummy方法
  @Pointcut("invokeDummy() && invokeFunctionB()")
  public void invokeDummyInsideFunctionB() {}

  @Before("invokeDummyInsideFunctionB()")
  public void beforeInvokeDummyInsideFunctionB(JoinPoint joinPoint) {
    System.out.printf("Before.InvokeDummyInsideFunctionB.advice() called on '%s'", joinPoint);
  }
}

// MainActivity.java

public class MainActivity extends Activity {

  private static final JoinPoint.StaticPart ajc$tjp_0;

  private static void ajc$preClinit() {
    Factory localFactory = new Factory("MainActivity.java", MainActivity.class);
    ajc$tjp_0 = localFactory.makeSJP("method-call", localFactory.makeMethodSig("2", "dummy", "org.sdet.aspectj.MainActivity", "", "", "", "void"), 56);
  }

  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(2130903040);    
    functionA();
    functionB();
  }

  private void functionA() {
    dummy();
  }

  // 只有functionB呼叫dummy時才會織入程式碼
  private void functionB() {
    MainActivity localMainActivity = this;
    JoinPoint localJoinPoint = Factory.makeJP(ajc$tjp_0, this, localMainActivity);
    MethodTracer.aspectOf().beforeInvokeDummyInsideFunctionB(localJoinPoint);
    localMainActivity.dummy();
  }

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