Spring Boot2.x教程：（九）AOP基本概念与示例

1、概述

Aspect-Oriented Programming (AOP) 是一种编程范式，旨在将横切关注点（如日志记录、事务管理等）从业务逻辑中分离出来。Spring Boot 提供了强大的 AOP 支持，使开发者能够轻松实现这些功能。本文将探讨 AOP 的基本机制及其在 Spring Boot 中的应用。

2、概念

在面向切面编程中（AOP），连接点（Joinpoint）、切点（Pointcut）、通知、切面、织入是两个关键概念，它们共同构成了AOP的核心机制。

2.1、什么是连接点

连接点（Joinpoint）是程序执行中的一个具体时刻，比如方法调用前、方法调用后、方法抛出异常时等。在Spring AOP中，连接点主要指的是方法的执行。想象你开车经过一条高速公路，这条高速公路有多个出口，每个出口都可以视为一个连接点，虽然所有这些出口都是可以选择的，但你只会选择一个特定的出口来驶离高速，这就像在程序中，所有满足条件的时机都是连接点，但你只会在特定的连接点上应用通知。

2.2、什么是切点

切点（Pointcut）是AOP中用于定义在哪些连接点（Joinpoint）上应用通知的机制。它通过切点表达式来匹配特定的方法或连接点。举例说明换一下，

@Pointcut("@annotation(org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping)")

如上定义了一个切点，它可以匹配所有被@GetMapping注解修饰的方法。

2.3、切点的作用

切点用户指定哪些方法或连接点需要被增强，通过不同的表达式，开发者可以灵活选择需要拦截的方法。

2.4、切点不能单独执行

注意，切点是不能单独执行的，这与它的设计目的有关，切点只是用于匹配连接点的工具，它的设计目的是为了与通知结合使用。只有当切点匹配到某个连接点时，相应的通知才会被执行，从而实现具体任务。

2.5、什么是通知

通知（Advice）是与切点关联的实际执行逻辑，它定义了在特定连接点上要执行的操作。AOP有多种类型的通知，包括：
前置通知（@Before注解）：在目标方法执行之前执行。
后置通知（@After注解）：在目标方法执行之后执行。
环绕通知（@Around注解）：在目标方法执行之前和之后都可以执行自定义逻辑。

2.6、通知的作用

增强功能：通知可以用来实现日志记录、性能监控、权限检查等横切关注点。
代码解耦：通过将横切关注点与业务逻辑分离，提高了代码的可维护性和科扩展性。

2.7、切点与通知的关系

切点与通知是相辅相成的：
依赖关系：切点本身并不包括任何执行逻辑，它只是一个匹配规则，没有通知，切点无法触发任何操作。
结合使用：通常情况下，开发者会定义多个切点和相应的通知，以实现灵活和可重用的横切关注点处理。

2.8、连接点与切点的关系

切点是用于定义哪些连接点需要被增强的表达式。它可以看作是从众多连接点中筛选出特定的一部分。例如，如果你只想在某个特定的方法调用前执行一些逻辑，你就会定义各一个切点来匹配那个方法。

2.9、什么是切面

切面是一个模块化的单元，专门用于处理那些与业务逻辑无关但又在多个地方需要的功能，比如日志记录、事务管理、安全控制，通过将这些功能抽象为切面，开发者可以将他们从核心业务逻辑中分离出来，从而提高代码的可维护性和清晰度。

2.10、切面的组成

切面通常由两个主要部分组成：
切点（Pointcut）：定义在哪些连接点（如方法调用）上应用通知。切点通过表达式来描述，例如，可以匹配特定包中的所有方法。
通知（Advice）：在切点匹配到的连接点上执行的具体代码。

2.11、切面的作用

解耦：通过将横切关注点与业务逻辑分离，切面使得代码更加模块化；
复用：同一切面可以在多个地方被重用，而不需要重写代码；
集中管理：所有横切关注点的处理逻辑集中在切面中，便于统一管理和修改。

2.12 织入

织入（Weaving）是将切面应用到目标对象的过程，可以在编译期、类加载期或运行期进行。在 Spring AOP 中，通常使用动态代理来实现织入。

3、示例演示

只看理论未免显得有些乏味，下面结合示例来体会一下。
在Spring Boot项目中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>

定义一个UserService类：

package com.xxx.service;

import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {
    public void addUser(String name) {
        System.out.println("User " + name + " added.");
    }
}

定义切面：

package com.xxx.service.component;

import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {

    @Pointcut("execution(* com.xxx.service.UserService.*(..))")
    public void pointcut() {

    }
    @Before("pointcut()")
    public void logBefore(JoinPoint joinPoint) {
        String name = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("A method in UserService is about to be called.");
    }
}

然后再定义Controller：

package com.xxx.controller;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequestMapping("/log")
public class LogController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @RequestMapping("/test")
    public void test() {
        userService.addUser("Peter");
    }
}

3.1、程序的执行流程

当请求接口/log/test时，控制器方法内部会调用userService.addUser(name)， 此时Spring AOP会检查是否有与该方法相关的切点。在上面的示例中，切面LoggingAspect定义了一个切点（@Pointcut(“execution(* com.xxx.service.UserService.*(…))”)），这个切点匹配了UserService类中的所有方法，因此addUser()方法的切点匹配成功。切点匹配成功后，Spring AOP将执行与该切点关联的前置通知，在这里会执行logBefore()方法，由于传入了JoinPoint参数，可以获取到被调用方法的信息。此时控制台将输出：

A method in UserService is about to be called: addUser

前置通知执行完毕后，控制器方法继续执行，调用UserService.addUser()方法。
注意，在AOP中，切点（Pointcut）并不是绝对必要的，虽然他们通常用于定义在哪些连接点上应用通知，确实可以在没有显式定义切点的方法上直接使用通知，所以上面发的例子中切面类也可以这样写：

package com.xxx.service.component;

import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {
    @Before("execution(* com.xxx.service.UserService.*(..))")
    public void logBefore(JoinPoint joinPoint) {
        String name = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println("A method in UserService is about to be called.");
    }
}

4、总结

AOP 是一种强大的编程范式，通过将横切关注点与业务逻辑分离，提高了代码的可维护性和可扩展性。Spring Boot 提供了便捷的 AOP 支持，使得开发者能够轻松实现日志记录、事务管理等功能。通过理解切点、通知、连接点和织入等基本概念，开发者可以更有效地利用 AOP 来优化应用程序架构。
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