AOP是什么?

软件工程有一个基本原则叫做“关注点分离”(Concern Separation),通俗的理解就是不同的问题交给不同的部分去解决,每部分专注于解决自己的问题。这年头互联网也天天强调要专注嘛!

这其实也是一种“分治”或者“分类”的思想,人解决复杂问题的能力是有限的,所以为了控制复杂性,我们解决问题时通常都要对问题进行拆解,拆解的同时建立各部分之间的关系,各个击破之后整个问题也迎刃而解了。人类的思考,复杂系统的设计,计算机的算法,都能印证这一思想。额,扯远了,这跟AOP有神马关系?

面向切面编程(Aspect Oriented Programming,AOP)其实就是一种关注点分离的技术,在软件工程领域一度是非常火的研究领域。我们软件开发时经常提一个词叫做“业务逻辑”或者“业务功能”,我们的代码主要就是实现某种特定的业务逻辑。但是我们往往不能专注于业务逻辑,比如我们写业务逻辑代码的同时,还要写事务管理、缓存、日志等等通用化的功能,而且每个业务功能都要和这些业务功能混在一起,痛苦!所以,为了将业务功能的关注点和通用化功能的关注点分离开来,就出现了AOP技术。这些通用化功能的代码实现,对应的就是我们说的切面(Aspect)。

业务功能代码和切面代码分开之后,责任明确,开发者就能各自专注解决问题了,代码可以优雅的组织了,设计更加高内聚低耦合了(终极目标啊!)。但是请注意,代码分开的同时,我们如何保证功能的完整性呢? 你的业务功能依然需要有事务和日志等特性,即切面最终需要合并(专业术语叫做织入, Weave)到业务功能中。怎么做到呢? 这里就涉及AOP的底层技术啦,有三种方式:

  1. 编译时织入:在代码编译时,把切面代码融合进来,生成完整功能的Java字节码,这就需要特殊的Java编译器了,AspectJ属于这一类
  2. 类加载时织入:在Java字节码加载时,把切面的字节码融合进来,这就需要特殊的类加载器,AspectJ和AspectWerkz实现了类加载时织入
  3. 运行时织入:在运行时,通过动态代理的方式,调用切面代码增强业务功能,Spring采用的正是这种方式。动态代理会有性能上的开销,但是好处就是不需要神马特殊的编译器和类加载器啦,按照写普通Java程序的方式来就行了!

一个场景

接下来上例子!David对土豪老板定机票的例子比较满意,所以决定继续沿用这个例子。

Boss在订机票时,我们希望能够记录订机票这个操作所消耗的时间,同时记录日志(这里我们简单的在控制台打印预定成功的信息)。

我们来看普通青年的做法吧:

package com.tianmaying.aopdemo;

public class Boss {

    private BookingService bookingService;

    public Boss() {
        this.bookingService = new QunarBookingService();
    }

    //...

    public void goSomewhere() {
        long start = System.currentTimeMillis();

                //订机票
        boolean status = bookingService.bookFlight();

        //查看耗时
        long duration = System.currentTimeMillis() - start;
        System.out.println(String.format("time for booking flight is %d seconds", duration));

        //记录日志
        if (status) {
            System.out.println("booking flight succeeded!");
        } else {
            System.out.println("booking flight failed!");
        }
    }
}

我们看到,在订机票的同时,还要处理查看耗时和记录日志,关注的事情太多了,头大啊。而且项目大了之后,除了订机票之外,很多业务功能都要写类似的代码。让AOP来拯救我们吧!

使用AOP的场景

相比在IoC例子中的代码,我们让BookingServicebookFlight()方法返回一个boolean值,表示是否预定成功。这样我们可以演示如何获取被切方法的返回值。

通过AOP我们怎么做呢,David今天送出独门秘籍,告诉你通过3W方法(What-Where-When)来理解AOP。

  • What:What当然指的时切面啦!首先我们将记录消耗时间和记录日志这两个功能的代码分离出来,我们可以做成两个切面,命名为TimeRecordingAspectLogAspect
  • Where:切面的织入发生在哪呢?切面针对的目标对象Target)是SmartBoss(区别于Boss)!这里还有有一个很关键的概念叫做切入点Pointcut),在这个场景中就是指在SmartBoss调用什么方法的时候的时候应用切面。显然,我们希望增强的是bookFlight()方法,即在bookFlight方法调用的地方,我们加入时间记录和日志。
  • When: 什么时候织入呢?这涉及到织入的时机问题,我们可以在bookFlight()执行前织入,执行后织入,或者执行前后同时切入。When的概念用专业术语来说叫做通知Advice)。

了解了3W之后,来看看代码吧,先上LogAspect:

插入一段,POM文件不要忘记了引入Spring AOP相关的依赖:

    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-context</artifactId>
        <version>4.2.0.RELEASE</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-aop</artifactId>
        <version>4.2.0.RELEASE</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.aspectj</groupId>
        <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
        <version>1.8.5</version>
    </dependency>  
    <dependency>
        <groupId>org.aspectj</groupId>
        <artifactId>aspectjrt</artifactId>
        <version>1.8.5</version>
    </dependency>

LogAspect

package com.tianmaying.aopdemo.aspect;

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

@Aspect //1
@Component
public class LogAspect {

    @Pointcut("execution(* com.tianmaying.aopdemo..*.bookFlight(..))") //2
    private void logPointCut() {
    }

    @AfterReturning(pointcut = "logPointCut()", returning = "retVal") //3
    public void logBookingStatus(boolean retVal) {  //4
        if (retVal) {
            System.out.println("booking flight succeeded!");
        } else {
            System.out.println("booking flight failed!");
        }
    }
}

我们看这段代码:

1通过一个@Apsect标注,表示LogAspect是一个切面,解决了What问题。2通过定义一个标注了@Pointcut的方法,定义了Where的问题,"execution(* com.tianmaying.aopdemo..*.bookFlight(..))"表示在com.tianmaying.aopdemo包或者子包种调用名称为bookFlight的地方就是切入点!定义Pioncut的语法这里不详解了,David这里要告诉你的时它的作用:解决Where的问题!3通过一个@AfterReturning标注表示在bookFlight()调用之后将切面织入,这是一个AfterReturning类型的Advice,注意这里可以通过returning属性获取bookFlight()的返回值。4这里定义了实现切面功能的代码,经过这么一番闪转腾挪,最后写日志的代码跑到这里来了!

再来看TimeRecordingAspect:

TimeRecordingAspect:

package com.tianmaying.aopdemo.aspect;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect
@Component
public class TimeRecordingAspect {

    @Pointcut("execution(* com.tianmaying.aopdemo..*.bookFlight(..))")
    private void timeRecordingPointCut() {
    }

    @Around("timeRecordingPointCut()") //1
    public Object recordTime(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {  //2

        long start = System.currentTimeMillis();
        Object retVal = pjp.proceed(); // 3

        long duration = System.currentTimeMillis() - start;
        System.out.println(String.format(
                "time for booking flight is %d seconds", duration));

        return retVal;
    }
}
  • LogAspect不同,因为要计算bookFlight()的耗时,我们必须在调用前后到切入代码,才能算出来这之间的时间差。因此,在1处,我们定义的是一个Around类型的Advice。
  • 2处是实现AroundAdvice的方法,其方法的参数和返回值是固定写法。
  • 3处也是固定写法,表示对目标方法(即bookFlight())的调用,注意不要漏了,漏掉的话原方法就不会被调用了,通常情况下肯定不是你想要的结果!

回头再看SmartBoss的代码,比Boss简单多了,goSomewhere()方法中只剩下一条语句,酷的掉渣啊,只关注订机票,其他的事情都F**k Off吧!

package com.tianmaying.aopdemo;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class SmartBoss {
    private BookingService bookingService;

        //...

    public void goSomewhere() {
        bookingService.bookFlight();
    }
}

当然,要让代码Run起来,还需要在App类中加上@EnableAspectJAutoProxy标注,这样Spring启动时就去去扫描AOP相关的标注,在创建对象时帮我们去执行织入过程!

回到定义

例子讲完!现在我们再来逐一看看AOP中的那些名词定义,这个时候理解这些概念,你应该不会觉得冷冰冰了,应该要有一种"Ya!"的感觉啦!

  • 切面(Aspect):指的就是通用功能的代码实现,比如我们上面演示的时间记录切面,日志切面,它们都是普通的Java类:TimeRecordingAspectLogAspect

  • 目标对象(Target):要被织入切面的对象,例子中的CtripBookingService,有了AOP,它们可以专注于核心业务逻辑代码了!

  • 切入点(Pointcut):定义通知应该切入到什么地方,Spring支持的切入点就是方法调用,切入点的定义可以使用正则表达式,用以描述什么类型的方法调用。@Pointcut就是用来定义切入点的。

  • 通知(Advice):切面是一个类,而通知就是类里的方法以及这个方法如何织入到目标方法的方式(用@AfterReturning@Around标注的方法)。我们的例子中只展示了两类通知,根据织入到目标方法方式的不同,一共可以分为5种:

    • 前置通知(Before)
    • 后置通知(AfterReturning)
    • 异常通知(AfterThrowing)
    • 最终通知(After)
    • 环绕通知(Around)
  • 织入(Weaving):AOP实现的过程,即将切面应用到目标对象,从而创建一个新的代理对象的过程,对于Spring来说,就是初始化Context中的对象时,完成织入操作。

现在你应该理解Spring中AOP的关键知识和核心原理了,剩下的就是在David给你的3W框架下,去学习每一部分的知识了,比如不同类型通知的写法,PointCut的各种类型的定义方法,切面和目标对象之间参数传递,等等。当然,最关键的还是赶紧实践中用起来!

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David

@冯大圆__渐成胡子渣  两个是不同的AOP技术,一个运行时织入,一个加载时织入,两者当然是可以分开的。

Spring AOP可以支持AspectJ的pointcut描述语法(但是实现方式是不一样的),对其有依赖。

冯大圆__渐成胡子渣

谢谢David的好文章。

一直有个问题,文章的开头说了实现了aop的几个方式。我的理解是aspectj和spring aop是可以分开的。

为什么maven依赖有aspectj 和 weaver 。他们是什么关系?

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