什么是AOP面向切面编程?怎么简单理解?

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简介: 本文介绍了面向切面编程(AOP)的基本概念和原理,解释了如何通过分离横切关注点(如日志、事务管理等)来增强代码的模块化和可维护性。AOP的核心概念包括切面、连接点、切入点、通知和织入。文章还提供了一个使用Spring AOP的简单示例,展示了如何定义和应用切面。

本文原文地址:什么是AOP面向切面编程?怎么简单理解?

什么是AOP面向切面编程

面向切面编程(AOP)通过将横切关注点(cross-cutting concerns)分离出来,提供了一种增强代码模块化和可维护性的方法。

简单来说,AOP就是将公共的模块封装成公共的方法,然后在需要的时候(这个就是切入点),直接就可以调用,而不用在各个对象里面具体的实现。

AOP是一种新的编程方式,它和OOP不同,OOP把系统看作多个对象的交互,AOP把系统分解为不同的关注点,或者称之为切面(Aspect)。这个可以理解为把系统理解为一个流程,一个对象负责流程上的一个节点。

当然,AOP和公共模块抽取调用的方式的差别在于切入点的调用方式的不同。AOP是通过某种方式(下面AOP原理会解释)自动的调用,而不管是抽取公共方法,还是通过Proxy模式实现调用,都需要在每个业务方法上重复编写调用。

以AOP的视角来编写上述业务,可以依次实现:

  • 核心逻辑,即BookService;
  • 切面逻辑,即:
    1. 权限检查的Aspect;
    2. 日志的Aspect;
    3. 事务的Aspect。

然后,以某种方式,让框架来把上述3个Aspect以Proxy的方式“织入”到BookService中,这样一来,就不必编写复杂而冗长的Proxy模式或者公共方法调用。

AOP原理

如何把切面织入到核心逻辑中?这正是AOP需要解决的问题。换句话说,如果客户端获得了BookService的引用,当调用bookService.createBook()时,如何对调用方法进行拦截,并在拦截前后进行安全检查、日志、事务等处理,就相当于完成了所有业务功能。

在Java平台上,对于AOP的织入,有3种方式:

  1. 编译期:在编译时,由编译器把切面调用编译进字节码,这种方式需要定义新的关键字并扩展编译器,AspectJ就扩展了Java编译器,使用关键字aspect来实现织入;
  2. 类加载器:在目标类被装载到JVM时,通过一个特殊的类加载器,对目标类的字节码重新“增强”;
  3. 运行期:目标对象和切面都是普通Java类,通过JVM的动态代理功能或者第三方库实现运行期动态织入。

最简单的方式是第三种,Spring的AOP实现就是基于JVM的动态代理。由于JVM的动态代理要求必须实现接口,如果一个普通类没有业务接口,就需要通过CGLIB或者Javassist这些第三方库实现。

AOP技术看上去比较神秘,但实际上,它本质就是一个动态代理,让我们把一些常用功能如权限检查、日志、事务等,从每个业务方法中剥离出来。

需要特别指出的是,AOP对于解决特定问题,例如事务管理非常有用,这是因为分散在各处的事务代码几乎是完全相同的,并且它们需要的参数(JDBC的Connection)也是固定的。另一些特定问题,如日志,就不那么容易实现,因为日志虽然简单,但打印日志的时候,经常需要捕获局部变量,如果使用AOP实现日志,我们只能输出固定格式的日志,因此,使用AOP时,必须适合特定的场景。

核心概念

  • 切面(Aspect):切面是封装横切关注点的模块。它定义了在何处以及如何应用这些关注点。
  • 连接点(Join Point):连接点是程序执行过程中可以插入切面的点。例如,方法调用、方法执行、构造函数调用、字段访问等。
  • 切入点(Pointcut):切入点定义了在哪些连接点上应用切面。它通常使用表达式来匹配特定的连接点。
  • 通知(Advice):通知是在特定的切入点上执行的代码。通知可以在方法执行之前、之后或异常抛出时执行。常见的通知类型包括:
    • 前置通知(Before):在方法执行之前执行。
    • 后置通知(After):在方法执行之后执行。
    • 返回通知(After Returning):在方法成功返回之后执行。
    • 异常通知(After Throwing):在方法抛出异常之后执行。
    • 环绕通知(Around):包围方法的执行,可以在方法执行之前和之后自定义行为。
  • 织入(Weaving):织入是将切面应用到目标对象的过程。织入可以在编译时、类加载时或运行时进行。

示例

以下是一个使用 Spring AOP 的简单示例,展示了如何定义和应用切面。

  1. 定义切面
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;

@Aspect
public class LoggingAspect {
   

    @Before("execution(* com.example.service.*.*(..))")
    public void logBeforeMethod() {
   
        System.out.println("Method is about to be executed");
    }
}

在这个示例中,LoggingAspect 是一个切面,它包含一个前置通知 logBeforeMethod。这个通知将在 com.example.service 包中的所有方法执行之前运行。

  1. 配置 Spring AOP
    在 Spring 配置文件中启用 AOP 支持,并注册切面:
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
                           http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
                           http://www.springframework.org/schema/aop
                           http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">

    <aop:aspectj-autoproxy/>

    <bean id="loggingAspect" class="com.example.aspect.LoggingAspect"/>
</beans>
  1. 使用目标对象
package com.example.service;

public class UserService {
   
    public void createUser() {
   
        System.out.println("Creating user");
    }
}
  1. 测试 AOP
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import com.example.service.UserService;

public class Main {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        UserService userService = (UserService) context.getBean("userService");
        userService.createUser();
    }
}

运行这个示例时,输出将会是:

plain text Method is about to be executed Creating user

这表明前置通知在 createUser 方法执行之前被调用了。

AOP 通过将横切关注点分离出来,提供了一种增强代码模块化和可维护性的方法。通过定义切面、连接点、切入点和通知,可以在不修改现有代码的情况下,动态地将横切关注点织入到程序中。

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