AOP的两种实现-Spring AOP以及AspectJ

1. 前言

注解是个很奇妙的存在，为什么加上了@Transactional之后，方法会在一个事务的上下文中被执行呢？为什么加上了@Cacheable之后，方法的返回值会被记录到缓存中，从而让下次的重复调用能够直接利用缓存的结果呢？

随着对AOP的逐渐应用和了解，才明白注解只是一个表象，在幕后Spring AOP/AspectJ做了大量的工作才得以实现这些神奇的功能。

2. 基于代理(Proxy)的AOP实现

@Component
public class SampleBean {
  public void advicedMethod() {
  }

  public void invokeAdvicedMethod() {
    advicedMethod();
  }
}

@Aspect
@Component
public class SampleAspect {
  @Before("execution(void advicedMethod())")
  public void logException() {
    System.out.println("Aspect被调用了");
  }
}

sampleBean.invokeAdvicedMethod(); // 会打印出 "Aspect被调用了" 吗？

SampleBean扮演的就是目标方法所在Bean的角色，而SampleAspect扮演的则是Advice的角色。很显然，被AOP修饰过的方法是advicedMethod()，而非invokeAdvicedMethod()。然而，invokeAdvicedMethod()方法在内部调用了advicedMethod()。那么会打印出来Advice中的输出吗？

答案是不会。

这是在使用Spring AOP的时候可能会遇到的一个问题。类似这种间接调用不会触发Advice的原因在于调用发生在目标方法所在Bean的内部，和外面的代理对象可是没有半毛钱的关系哦。我们可以把这个代理想象成一个中介，只有它知道Advice的存在，调用者Bean和目标方法所在Bean知道彼此的存在，但是对于代理或者是Advice却是一无所知的。因此，没有通过代理的调用是绝无可能触发Advice的逻辑的。

3. Spring AOP的两种实现方式

基于接口的动态代理(Dynamic Proxy)
基于子类化的CGLIB代理

我们在使用Spring AOP的时候，一般是不需要选择具体的实现方式的。Spring AOP能根据上下文环境帮助我们选择一种合适的。那么是不是每次都能够这么”智能”地选择出来呢？也不尽然，下面的例子就反映了这个问题：


public interface SampleInterface {}

@Component
public class SampleBean implements SampleInterface {
  public void advicedMethod() {
  }

  public void invokeAdvicedMethod() {
    advicedMethod();
  }
}

在上述代码中，我们为原来的Bean实现了一个新的接口SampleInterface，这个接口中并没有定义任何方法。这个时候，再次运行相关测试代码的时候就会出现异常.从异常信息来看并不明显，实际上这个问题的根源在于Spring AOP在创建代理的时候出现了问题。
这个问题的根源可以在这里得到一些线索：

Spring AOP defaults to using standard JDK dynamic proxies for AOP proxies. This enables any interface (or set of interfaces) to be proxied.
Spring AOP can also use CGLIB proxies. This is necessary to proxy classes rather than interfaces. CGLIB is used by default if a business object does not implement an interface. As it is good practice to program to interfaces rather than classes; business classes normally will implement one or more business interfaces. It is possible to force the use of CGLIB, in those (hopefully rare) cases where you need to advise a method that is not declared on an interface, or where you need to pass a proxied object to a method as a concrete type.

因此，上面异常的原因在于：

It is possible to force the use of CGLIB, in those (hopefully rare) cases where you need to advise a method that is not declared on an interface,

我们需要advise的方法是SampleBean中的advicedMethod方法。而在添加接口后，这个方法并没有被定义在该接口中。所以正如文档所言，我们需要强制使用CGLIB来避免这个问题。

强制使用CGLIB很简单：

@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = true)
@ComponentScan(basePackages = "com.destiny1020")
public class CommonConfiguration {}

向@EnableAspectJAutoProxy注解中添加属性proxyTargetClass = true即可。
CGLIB实现AOP代理的原理是通过动态地创建一个目标Bean的子类来实现的，该子类的实例就是AOP代理，它建立起了目标Bean到Advice的联系。
当然还有另外一种解决方案，那就是将方法定义声明在新创建的接口中并且去掉之前添加的proxyTargetClass = true

@Component
public class SampleBean implements SampleInterface {
  @Override
  public void advicedMethod() {
  }

  @Override
  public void invokeAdvicedMethod() {
    advicedMethod();
  }
}

public interface SampleInterface {
  void invokeAdvicedMethod();
  void advicedMethod();
}

@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy
@ComponentScan(basePackages = "com.destiny1020")
public class CommonConfiguration {}

这样就让业务对象实现了一个接口，从而能够使用基于标准JDK的动态代理来完成Spring AOP代理对象的创建。

关于动态代理和CGLIB这两种方式的简要总结如下：
JDK动态代理(Dynamic Proxy)

基于标准JDK的动态代理功能
只针对实现了接口的业务对象

CGLIB

通过动态地对目标对象进行子类化来实现AOP代理
需要指定@EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = true)来强制使用
当业务对象没有实现任何接口的时候默认会选择CGLIB

4. AspectJ

aspectJ到底是什么？AspectJ是一个java实现的AOP框架，它能够对java代码进行AOP编译（一般在编译期进行），让java代码具有AspectJ的AOP功能（当然需要特殊的编译器），可以这样说AspectJ是目前实现AOP框架中最成熟，功能最丰富的语言，更幸运的是，AspectJ与java程序完全兼容，几乎是无缝关联。

所谓的切点就是那些需要应用切面的方法，如需要在sayHello方法执行前后进行权限验证和日志记录，那么就需要捕捉该方法，而pointcut就是定义这些需要捕捉的方法（常常是不止一个方法的），这些方法也称为目标方法。通知就是那些需要在目标方法前后执行的函数，如before()即前置通知在目标方法之前执行，即在sayHello()方法执行前进行权限验证，另一个是after()即后置通知，在sayHello()之后执行，如进行日志记录。到这里也就可以确定，切面就是切点和通知的组合体，组成一个单独的结构供后续使用。

4.1 AspectJ的织入方式及其原理概要

了解AspectJ应用到java代码的过程（这个过程称为织入），对于织入这个概念，可以简单理解为aspect(切面)应用到目标函数(类)的过程。对于这个过程，一般分为动态织入(两种方式)和静态织入， 动态织入的方式是在运行时动态将要增强的代码织入到目标类中，这样往往是通过动态代理技术完成的，如Java JDK的动态代理(Proxy，底层通过反射实现)或者CGLIB的动态代理(底层通过继承实现)，Spring AOP采用的就是基于运行时增强的代理技术， 这点后面会分析，这里主要重点分析一下静态织入，ApectJ采用的就是静态织入的方式。 ApectJ主要采用的是编译期织入，在这个期间使用AspectJ的acj编译器(类似javac)把aspect类编译成class字节码后，在java目标类编译时织入，即先编译aspect类再编译目标类。

显然AspectJ的织入原理已很明朗了，当然除了编译期织入，还存在链接期(编译后)织入，即将aspect类和java目标类同时编译成字节码文件后，再进行织入处理，这种方式比较有助于已编译好的第三方jar和Class文件进行织入操作，由于这不是本篇的重点，暂且不过多分析，掌握以上AspectJ知识点就足以协助理解Spring AOP了。

4.2 基于Aspect Spring AOP 开发

Spring AOP 与ApectJ 的目的一致， 都是为了统一处理横切业务，但与AspectJ不同的是，Spring AOP 并不尝试提供完整的AOP功能(即使它完全可以实现)，Spring AOP 更注重的是与Spring IOC容器的结合，并结合该优势来解决横切业务的问题，因此在AOP的功能完善方面，相对来说AspectJ具有更大的优势， 同时,Spring注意到AspectJ在AOP的实现方式上依赖于特殊编译器(ajc编译器)，因此Spring很机智回避了这点，转向采用动态代理技术的实现原理来构建Spring AOP的内部机制（动态织入），这是与AspectJ（静态织入）最根本的区别。* 在AspectJ 1.5后，引入@Aspect形式的注解风格的开发，Spring也非常快地跟进了这种方式，因此Spring 2.0后便使用了与AspectJ一样的注解。请注意，Spring 只是使用了与 AspectJ 5 一样的注解，但仍然没有使用 AspectJ 的编译器，底层依是动态代理技术的实现，因此并不依赖于 AspectJ 的编译器。

或者也可以换一个角度描述二者实现AOP的底层原理的区别：

Spring AOP: 基于代理(Proxying)
AspectJ: 基于字节码操作(Bytecode Manipulation)(这个就不太确切因为Spring AOP方式之一cglib也是字节码操作)

4.3 也谈Spring AOP 术语

在AOP的术语概念上Spring AOP与前面分析的AspectJ的AOP术语是一样的，如切点(pointcut)定义需要应用通知的目标函数，通知则是那些需要应用到目标函数而编写的函数体，切面(Aspect)则是通知与切点的结合。织入(weaving)，将aspect类应用到目标函数(类)的过程，只不过Spring AOP底层是通过动态代理技术实现罢了。

4.4 基于注解的Spring AOP开发

定义过滤切入点函数时，可以直接把execution已定义匹配表达式作为值传递给通知类型的如下：

@After(value="execution(* com.zejian.spring.springAop.dao.UserDao.addUser(..))")
public void after(){
    System.out.println("最终通知....");
}

除了上述方式外，还可采用与ApectJ中使用pointcut关键字类似的方式定义切入点表达式如下，使用@Pointcut注解：

/**
 * 使用Pointcut定义切点
 */
@Pointcut("execution(* com.zejian.spring.springAop.dao.UserDao.addUser(..))")
private void myPointcut(){}

/**
 * 应用切入点函数
 */
@After(value="myPointcut()")
public void afterDemo(){
    System.out.println("最终通知....");
}

4.4.1. 切入点指示符

为了方法通知应用到相应过滤的目标方法上，SpringAOP提供了匹配表达式，这些表达式也叫切入点指示符。

4.4.2. 通配符

在定义匹配表达式时，通配符几乎随处可见，如*、.. 、+ ，它们的含义如下：

.. ：匹配方法定义中的任意数量的参数( 只能放在最后 )，此外还匹配类定义中的任意数量包

//任意返回值，任意名称，任意参数的公共方法
execution(public * *(..))
//匹配com.zejian.dao包及其子包中所有类中的所有方法
within(com.zejian.dao..*)

＋：匹配给定类或接口的任意子类

//匹配实现了DaoUser接口的所有子类的方法
within(com.zejian.dao.DaoUser+)

＊：匹配任意数量的字符

//匹配com.zejian.service包及其子包中所有类的所有方法
within(com.zejian.service..*)
//匹配以set开头，参数为int类型，任意返回值的方法
execution(* set*(int))

4.4.3 类型签名表达式

为了方便类型（如接口、类名、包名）过滤方法，Spring AOP 提供了within关键字。其语法格式如下：

within(<type name>)

如：

//匹配com.zejian.dao包及其子包中所有类中的所有方法
@Pointcut("within(com.zejian.dao..*)")

//匹配UserDaoImpl类中所有方法
@Pointcut("within(com.zejian.dao.UserDaoImpl)")

//匹配UserDaoImpl类及其子类中所有方法
@Pointcut("within(com.zejian.dao.UserDaoImpl+)")

//匹配所有实现UserDao接口的类的所有方法
@Pointcut("within(com.zejian.dao.UserDao+)")

4.4.4 方法签名表达式

如果想根据方法签名进行过滤，关键字execution可以帮到我们，语法表达式如下:

//scope ：方法作用域，如public,private,protect
//returnt-type：方法返回值类型
//fully-qualified-class-name：方法所在类的完全限定名称
//parameters 方法参数
execution(<scope> <return-type> <fully-qualified-class-name>.*(parameters))

注意.*是标配

对于给定的作用域、返回值类型、完全限定类名以及参数匹配的方法将会应用切点函数指定的通知，这里给出模型案例：

//匹配UserDaoImpl类中的所有方法
@Pointcut("execution(* com.zejian.dao.UserDaoImpl.*(..))")

//匹配UserDaoImpl类中的所有公共的方法
@Pointcut("execution(public * com.zejian.dao.UserDaoImpl.*(..))")

//匹配UserDaoImpl类中的所有公共方法并且返回值为int类型
@Pointcut("execution(public int com.zejian.dao.UserDaoImpl.*(..))")

//匹配UserDaoImpl类中第一个参数为int类型的所有公共的方法
@Pointcut("execution(public * com.zejian.dao.UserDaoImpl.*(int , ..))")

4.4.5 其他指示符

bean：Spring AOP扩展的，AspectJ没有对于指示符，用于匹配特定名称的Bean对象的执行方法；

//匹配名称中带有后缀Service的Bean。
@Pointcut("bean(*Service)")
private void myPointcut1(){}

this ：用于匹配当前AOP代理对象类型的执行方法；请注意是AOP代理对象的类型匹配，这样就可能包括引入接口也类型匹配

//匹配了任意实现了UserDao接口的代理对象的方法进行过滤
@Pointcut("this(com.zejian.spring.springAop.dao.UserDao)")
private void myPointcut2(){}

target ：用于匹配当前目标对象类型的执行方法；

//匹配了任意实现了UserDao接口的目标对象的方法进行过滤
@Pointcut("target(com.zejian.spring.springAop.dao.UserDao)")
private void myPointcut3(){}

@within：用于匹配所以持有指定注解类型内的方法；请注意与within是有区别的， within是用于匹配指定类型内的方法执行；

//匹配使用了MarkerAnnotation注解的类(注意是类)
@Pointcut("@within(com.zejian.spring.annotation.MarkerAnnotation)")
private void myPointcut4(){}

@annotation(com.zejian.spring.MarkerMethodAnnotation) : 根据所应用的注解进行方法过滤

//匹配使用了MarkerAnnotation注解的方法(注意是方法)
@Pointcut("@annotation(com.zejian.spring.annotation.MarkerAnnotation)")
private void myPointcut5(){}

这里最后说明一点，切点指示符可以使用运算符语法进行表达式的混编，如and、or、not（或者&&、||、！），如下一个简单例子：

//匹配了任意实现了UserDao接口的目标对象的方法并且该接口不在com.zejian.dao包及其子包下
@Pointcut("target(com.zejian.spring.springAop.dao.UserDao) ！within(com.zejian.dao..*)")
private void myPointcut6(){}
//匹配了任意实现了UserDao接口的目标对象的方法并且该方法名称为addUser
@Pointcut("target(com.zejian.spring.springAop.dao.UserDao)&&execution(* com.zejian.spring.springAop.dao.UserDao.addUser(..))")
private void myPointcut7(){}

4.4.6 通知函数以及传递参数

5种通知函数

通知传递参数

参考:
https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/56267036#spring-aop%E7%9A%84%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E5%8E%9F%E7%90%86%E6%A6%82%E8%A6%81
https://blog.csdn.net/dm_vincent/article/details/57526325