Spring设计思想AOP设计基础原理

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0、前言

Spring 提供了AOP(Aspect Oriented Programming) 的支持, 那么,什么是AOP呢?本文将通过一个另外一个角度来诠释AOP的概念,帮助你更好地理解和使用Spring AOP。

读完本文,你将了解到:

《Spring设计思想AOP设计基础原理》

1. Java程序运行在JVM中的特征

当我们在某个类Foo中写好了一个main()方法,然后执行java Foo,你的Java程序之旅就开启了,如下:

  1. publicclass Foo {

  2. publicstaticvoid main(String[] args) {

  3. // your codes begins here

  4. }

  5. }

那么在这个执行的过程中,JVM都为你干了什么呢?

当你执行java Foo 的时候,JVM会创建一个主线程main,这个主线程以上述的main()方法作为入口,开始执行你的代码。每一个线程在内存中都会维护一个属于自己的栈(Stack),记录着整个程序执行的过程。栈里的每一个元素称为栈帧(Stack Frame),栈帧表示着某个方法调用,会记录方法调用的信息;实际上我们在代码中调用一个方法的时候,在内存中就对应着一个栈帧的入栈和出栈。

在某个特定的时间点,一个Main线程内的栈会呈现如下图所示的情况:

《Spring设计思想AOP设计基础原理》

2. Java程序执行流 【了解AOP、连接点(Join Point)、切入点(point cut) 的概念 】

如果从虚拟机线程栈的角度考虑Java程序执行的话,那么,你会发现,真个程序运行的过程就是方法调用的过程。我们按照方法执行的顺序,将方法调用排成一串,这样就构成了Java程序流。

我们将上述的线程栈里的方法调用按照执行流排列,会有如下类似的图:

《Spring设计思想AOP设计基础原理》

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既然AOP是针对切面进行的编程的,那么,你需要选择哪些切面(即 连接点Joint Point)作为你的编程对象呢?

因为切面本质上是每一个方法调用,选择切面的过程实际上就是选择方法的过程。那么,被选择的切面(Aspect)在AOP术语里被称为切入点(Point Cut). 切入点实际上也是从所有的连接点(Join point)挑选自己感兴趣的连接点的过程。

Spring AOP框架中通过 方法匹配表达式来表示切入点(Point Cut),至于详细的表达式语法是什么 不是本文的重点,请读者自行参考Spring相应的说明文档。

既然AOP是针对方法调用(连接点)的编程, 现在又选取了你感兴趣的链接点—切入点(Point Cut)了,那么,AOP能对它做什么类型的编程呢?AOP能做什么呢?

了解这个之前,我们先要知道一个非常重要的问题: 既然AOP是对方法调用进行的编程,那么,AOP如何捕获方法调用的呢? 弄清楚这个问题,你不得不了解设计模式中的代理模式了。下面我们先来了解一下引入了代理模式的Java程序执行流是什么样子的。

3. 引入了代理模式的Java程序执行流(AOP实现的机制)

我们假设在我们的Java代码里,都为实例对象通过代理模式创建了代理对象,访问这些实例对象必须要通过代理,那么,加入了proxy对象的Java程序执行流会变得稍微复杂起来。

我们来看下加入了proxy对象后,Java程序执行流的示意图:

《Spring设计思想AOP设计基础原理》

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由上图可以看出,只要想调用某一个实例对象的方法时,都会经过这个实例对象相对应的代理对象, 即执行的控制权先交给代理对象。

关于代理模式

代理模式属于Java代码中经常用到的、也是比较重要的设计模式。代理模式可以为某些对象除了实现本身的功能外,提供一些额外的功能,大致作用如下图所示:

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Java动态代理机制详解(JDK 和CGLIB,Javassist,ASM)

加入了代理模式的Java程序执行流,使得所有的方法调用都经过了代理对象。对于Spring AOP框架而言,它负责控制着整个容器内部的代理对象。当我们调用了某一个实例对象的任何一个非final的public方法时,整个Spring框架都会知晓。

此时的SpringAOP框架在某种程度上扮演着一个上帝的角色:它知道你在这个框架内所做的任何操作,你对每一个实例对象的非final的public方法调用都可以被框架察觉到!

4. Spring AOP的工作原理

前面已经介绍了AOP编程首先要选择它感兴趣的连接点—-即切入点(Point cut),那么,AOP能对切入点做什么样的编程呢? 我们先将代理模式下的某个连接点细化,你会看到如下这个示意图所表示的过程:

《Spring设计思想AOP设计基础原理》

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为了降低我们对Spring的AOP的理解难度,我在这里将代理角色的职能进行了简化,方便大家理解。(注意:真实的Spring AOP的proxy角色扮演的只能比这复杂的多,这里只是简化,方便大家理解,请不要先入为主)代理模式的代理角色最起码要考虑三个阶段:

1. 在调用真正对象的方法之前,应该需要做什么?

2. 在调用真正对象的方法过程中,如果抛出了异常,需要做什么?

3.在调用真正对象的方法后,返回了结果了,需要做什么?

AOP对这个方法调用的编程,就是针对这三个阶段插入自己的业务代码。

现在我们假设当前RealSubject这个角色的类是 org.luanlouis.springlearning.aop.FooService ,当前这个连接点对应的方法签名是:public void foo()。那么上述的代理对象的三个阶段将会有以下的处理逻辑:

1. 在调用真正对象的方法之前,

proxy会告诉Spring AOP: “我将要调用类org.luanlouis.springlearning.aop.FooService 的public void foo() ,在调用之前,你有什么处理建议吗?”;

Spring AOP这时根据proxy提供的类名和方法签名,然后拿这些信息尝试匹配是否在其感兴趣的切入点内,如果在感兴趣的切入点内,Spring AOP会返回 MethodBeforeAdvice处理建议,告诉proxy应该执行的操作;

2. 在调用真正对象的方法过程中,如果抛出了异常,需要做什么?

proxy告诉Spring AOP: “我调用类org.luanlouis.springlearning.aop.FooService 的public void foo()过程中抛出了异常,你有什么处理建议?”

Spring AOP根据proxy提供的类型和方法签名,确定了在其感兴趣的切入点内,则返回相应的处理建议ThrowsAdvice,告诉proxy这个时期应该采取的操作。

3.在调用真正对象的方法后,返回了结果了,需要做什么?

proxy告诉Spring AOP:”我调用类org.luanlouis.springlearning.aop.FooService 的public void foo()结束了,并返回了结果你现在有什么处理建议?”;

Spring AOP 根据proxy提供的类型名和方法签名,确定了在其感兴趣的切入点内,则返回AfterReturingAdivce处理建议,proxy得到这个处理建议,然后执行建议;

上述的示意图中已经明确表明了Spring AOP应该做什么样的工作:根据proxy提供的特定类的特定方法执行的特定时期阶段给出相应的处理建议。要完成该工作,Spring AOP应该实现:

1.确定自己对什么类的什么方法感兴趣? —–即确定 AOP的切入点(Point Cut),这个可以通过切入点(Point Cut)表达式来完成;

2. 对应的的类的方法的执行特定时期给出什么处理建议?——这个需要Spring AOP提供相应的建议 ,即我们常说的Advice。



    原文作者:AOP
    原文地址: https://blog.csdn.net/weixing2008/article/details/79524426
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