一篇文章带你明白AOP思想

骑猪看日落 2022-03-21 07:50 312阅读 0赞

# 一篇文章带你明白AOP思想 #

## 题记 ##

所有java开发都知道三大特性`封装`、`继承`和`多态`；有些人称四大特性`封装`、`继承`、`多态`和`抽象`，为什么提这些东西呢，答案是为了体现`抽象`的重要性。提起抽象，大家可能也都清楚，伟大的`JDK`给我们提供了抽象类和接口，为什么面向对象的`java`有了抽象类还要有接口呢，当然是因为`java`单继承多实现的特性。

在`java`开发中`Spring Framework`的地位十分重要，市面上绝大多数的公司或多或少的使用到了`Spring Framework`，其中最重要的两点就是`IOC`和`AOP`的特性，`IOC`是指把创建对象的权利交给`Spring`进行，`AOP`更侧重的是面向切面编程的思想，虽说不是所有框架中独有的，但是不得不说`Spring`做到了极致。

### 动态代理源码实现 AopProxyFactory ###

public class DefaultAopProxyFactory implements AopProxyFactory, Serializable { 
    
    	@Override
    	public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException { 
    		if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) { 
    			Class<?> targetClass = config.getTargetClass();
    			if (targetClass == null) { 
    				throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +
    						"Either an interface or a target is required for proxy creation.");
    			}
    			if (targetClass.isInterface() || Proxy.isProxyClass(targetClass)) { 
    				// 表示在有接口实现的时候采用JDK动态代理
                    return new JdkDynamicAopProxy(config);
    			}
                // 在没有接口实现的时候采用Cglib动态代理
    			return new ObjenesisCglibAopProxy(config);
    		}
    		else { 
    			return new JdkDynamicAopProxy(config);
    		}
    	}

### Spring中AOP的实现 ###

程序自上而下执行，与主业务逻辑的关系不大的横切性问题，aop面向切面编程，就是将主业务与横切代码分离，做到解耦。

常见实现有：

*  统一日志处理
 *  统一异常处理
 *  Spring事务管理

### 日志处理 ###

log4j加载过程类似，而且分析更简单点，所以本次分析slf4j加载过程。

### `log4j.properties`加载的位置 ###

`static public final String DEFAULT_CONFIGURATION_FILE = "log4j.properties";`

`url = Loader.getResource(DEFAULT_CONFIGURATION_FILE);`在`org.apache.log4j.LogManager`中加载

### 从代码入手 ###

// 从代码日志打印位置开始`getLogger`

`private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LoggerTest.class);`

进入`getLogger`方法

`org.slf4j.LoggerFactory#getILoggerFactory`

//开始执行初始化动作

`org.slf4j.LoggerFactory#performInitialization`

//进入对应的`bind`方法

`org.slf4j.LoggerFactory#performInitialization` \-> `org.slf4j.LoggerFactory#bind`

//从`classpath`找出所有`slf4j`的实现，加载资源路径

`org.slf4j.LoggerFactory#findPossibleStaticLoggerBinderPathSet`

//获取单例`LoggerFactory`对象

`StaticLoggerBinder.getSingleton().getLoggerFactory()`

//通过反射调用获得对应的`logger`实现

`return StaticLoggerBinder.getSingleton().getLoggerFactory();`

以上是`slf4j`对`log`打印的实现，是在容器启动或者是说在类加载的时候通过预先加载配置文件`log4j.properties`，而后使用动态代理的方式为特定的类或者说是对象生成单例的`ILoggerFactory`，最后在字节码顺序执行的时候调用心相应的日志打印方法。

### Spring AOP日志统一打印 ###

实现日志统一打印有两种方法，一种是使用`@Aspect`，拦截相应包下的相应方法，实现更为统一；另一种则是自定义注解方式实现，灵活性更强。

### 第一种实现 ###

/** * @ClassName: LogHandlerInterceptor * @Description: 日志统一处理类 * @Author: 尚先生 * @CreateDate: 2019/1/30 20:11 * @Version: 1.0 */
    @Component
    @Aspect
    public class LogHandlerInterceptor { 
        private final Logger logger = Logger.getLogger(LogHandlerInterceptor.class);
    
        @Pointcut("execution(* com.sxs.demo.springfarmework.controller..*.*(..))")
        public void pointcut() { 
    
        }
    
        @Around("pointcut()")
        public Object doInvoke(ProceedingJoinPoint joinPoint) { 
            long start = System.currentTimeMillis();
    
            Object result = null;
            try { 
                result = joinPoint.proceed();
            } catch (Throwable throwable) { 
                throwable.printStackTrace();
                logger.error(throwable.getMessage(), throwable);
                throw new RuntimeException(throwable);
            } finally { 
                long end = System.currentTimeMillis();
                long costTime = end - start;
    
                printLog(joinPoint, result, costTime);
    
            }
    
            return result;
        }
    
        /** * 打印日志 * @param joinPoint 连接点 * @param result 方法调用返回结果 * @param costTime 方法调用花费时间 */
        private void printLog(ProceedingJoinPoint joinPoint, Object result, long costTime) { 
            Log log = getLog(joinPoint);
            if (null != log) { 
                log.setThreadId(String.valueOf(Thread.currentThread().getId()));
                log.setResult(JSON.toJSONString(result));
                log.setCostTime(costTime);
                logger.info(log.toString());
            }
        }
    
        /** * 获取请求对应的类名，方法名，参数类型，参数值 * @param joinPoint * @return */
        private Log getLog(ProceedingJoinPoint joinPoint) { 
            Signature signature = joinPoint.getSignature();
            String className = signature.getDeclaringTypeName();
            String methodName = signature.getName();
            Object[] args = joinPoint.getArgs();
            Log log = new Log();
            log.setClassName(className);
            log.setMethodName(methodName);
            log.setArguments(args);
            return log;
        }
    }

上述为主要实现代码，旨在拦截`controller`包下面的所有方法，具体实现和依赖可参照下方GitHub地址

### 第二种实现 ###

采用注解实现，通过对某个方法的注解，达到便捷可控的目的

/** * @ClassName: AspectAnnotationHandler * @Description: 拦截器实现 * @Author: 尚先生 * @CreateDate: 2019/1/31 13:10 * @Version: 1.0 */
    public class AspectAnnotationHandler implements HandlerInterceptor { 
    
        private final Logger logger = Logger.getLogger(AspectAnnotationHandler.class);
        public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
                throws Exception { 
            //此处可做鉴权，或者是准入校验 TODO
            if(handler.getClass().isAssignableFrom(HandlerMethod.class)){ 
                // 获取请求路径
                StringBuffer requestURL = request.getRequestURL();
                //本次所做操作是判断是否有自定义注解AspectAnnotation
                HandlerMethod handlerMethod = (HandlerMethod) handler;
                // 获取方法名
                Method method = handlerMethod.getMethod();
                MethodParameter[] methodParameters = handlerMethod.getMethodParameters();
                AspectAnnotation annotation = method.getAnnotation(AspectAnnotation.class);
                if (null != annotation) { 
                    // 获取参数 map
                    Map<String, String[]> map = request.getParameterMap();
                    if (null != map) { 
                        List<String> listValue = new ArrayList<>();
                        List<String> listkey = new ArrayList<>();
    
                        for (Map.Entry<String, String[]> entry : map.entrySet()) { 
                            String key = entry.getKey();
                            listkey.add(key);
                            String[] value = entry.getValue();
                            listValue = Arrays.asList(value);
                        }
    
                        logger.info("请求URL: " + requestURL + " 请求方法：" + method + " 请求参数名: "
                                + listkey.toString() + " 请求参数: " + listValue.toString());
                    }else { 
                        logger.info("请求URL: " + requestURL + " 请求方法：" + method);
                    }
                }
            }
            return true;
        }
    }

自定义注解类

/** * @ClassName: AspectAnnotation * @Description: 自定义切面注解 * @Author: 尚先生 * @CreateDate: 2019/1/31 13:07 * @Version: 1.0 */
    @Target({ ElementType.METHOD})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Indexed
    public @interface AspectAnnotation { 
        /** 添加注解描述信息 **/
        String value() default "";
        /** 判断注解是否生效，默认生效 **/
        boolean flag() default true;
    }

实现拦截器的织入

/** * @ClassName: LoggerTest * @Description: 分析spring在什么时候加载log4j * @Author: 尚先生 * @CreateDate: 2019/1/30 17:01 * @Version: 1.0 */
    @Configuration
    @EnableWebMvc
    public class WebMvcConfig implements WebMvcConfigurer { 
    
        @Bean
        public ViewResolver viewResolver() { 
            InternalResourceViewResolver viewResolver = new InternalResourceViewResolver();
            viewResolver.setViewClass(JstlView.class);
            viewResolver.setPrefix("/WEB-INF/jsp/");
            viewResolver.setSuffix(".jsp");
            return viewResolver;
        }
    
        @Override
        public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) { 
            // 自定义统一日志管理器
            registry.addInterceptor(new AspectAnnotationHandler());
        }
    }

### 测试 ###

测试方法编写

/** * 非必输参数，根据flag真假模拟测试事务的成功与否 * @param flag * @return */
        @AspectAnnotation
        @RequestMapping("/transaction")
        public String transaction(@RequestParam(required = false) String flag) { 
            logger.info("请求/transaction到达...");
            String msg = helloWorldService.transaction(flag);
            return msg;
        }

测试结果（浏览器输入：[http://localhost:8081/transaction?flag=true）][http_localhost_8081_transaction_flag_true]

注解实现输出结果
    请求URL: http://localhost:8081/transaction 请求方法：public java.lang.String com.sxs.demo.springfarmework.controller.HelloWorldController.transaction(java.lang.String) 请求参数名: [flag] 请求参数: [true]
    
    请求/transaction到达...
    执行第一个原子操作...
    执行第二个原子操作...
    执行第三个原子操作...
        
    @Aspect实现输出结果
    Log{ threadId='40', className='com.sxs.demo.springfarmework.controller.HelloWorldController', methodName='transaction', arguments=[true], result='"successful"', costTime=3}

### 异常处理 ###

（浏览器输入：[http://localhost:8081/transaction）可模拟自定义异常处理实现][http_localhost_8081_transaction]  
部分源码

/** * @ClassName: ExceptionHandler * @Description: 异常处理拦截器， * 同理可在com.sxs.demo.springfarmework.config.WebMvcConfig#addInterceptors实现 * @Author: 尚先生 * @CreateDate: 2019/1/30 18:44 * @Version: 1.0 */
    @ControllerAdvice(basePackages = "com.sxs.demo.springfarmework.controller")
    public class ExceptionHandler { 
    
        private final Logger logger = Logger.getLogger(ExceptionHandler.class);
    
    
        @org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler(value = RuntimeException.class)
        public String exceptionHandler(RuntimeException exception){ 
            logger.error("系统调用异常,异常信息：[{}]",exception.getCause());
            return "fail";
        }
    }

### 事务管理 ###

由于事务管理`Spring Framework`自身提供了实现，这里不再过多赘述，实现思路跟注解实现日志公共输出类似。

源码导读`@Transactional`

由`@Transactional` 从`SpringTransactionAnnotationParser#parseTransactionAnnotation()`入手

// 解析含有@Transactional注解的类或者方法
    public TransactionAttribute parseTransactionAnnotation(AnnotatedElement element) { 
    		AnnotationAttributes attributes = AnnotatedElementUtils.findMergedAnnotationAttributes(
    				element, Transactional.class, false, false);
    		if (attributes != null) { 
    			return parseTransactionAnnotation(attributes);
    		}
    		else { 
    			return null;
    		}
    	}

在`TransactionAspectSupport#invokeWithinTransaction`找到对应调用方法，可标记处理类，也可以标记处理方法

protected Object invokeWithinTransaction(Method method, @Nullable Class<?> targetClass,
    			final InvocationCallback invocation) throws Throwable { 
    		// 当获取不到TransactionAttribute时默认没有实现事务控制.
    		TransactionAttributeSource tas = getTransactionAttributeSource();
    		final TransactionAttribute txAttr = (tas != null ? tas.getTransactionAttribute(method, targetClass) : null);
    		final PlatformTransactionManager tm = determineTransactionManager(txAttr);
    		final String joinpointIdentification = methodIdentification(method, targetClass, txAttr);
    
    		if (txAttr == null || !(tm instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager)) { 
    			// 标准的事务控制 commit/rollback 调用实现.
    			TransactionInfo txInfo = createTransactionIfNecessary(tm, txAttr, joinpointIdentification);
    			Object retVal = null;
    			try { 
    				// 处理拦截器中对应的方法
    				retVal = invocation.proceedWithInvocation();
    			}
    			
    		else { 
    			final ThrowableHolder throwableHolder = new ThrowableHolder();
    
    			// callback
    			try { 
    				Object result = ((CallbackPreferringPlatformTransactionManager) tm).execute(txAttr, status -> { 
    					TransactionInfo txInfo = prepareTransactionInfo(tm, txAttr, joinpointIdentification, status);
    					try { 
    						return invocation.proceedWithInvocation();
    					}
    					
    				// 检查返回结果状态，根据结果状态处理后续逻辑.
    				if (throwableHolder.throwable != null) { 
    					throw throwableHolder.throwable;
    				}
    				return result;
    			}
    		}
    	}

最终的调用方`TransactionInterceptor#invoke`通过动态代理的方式，反射调用实现拦截处理

//public abstract class TransactionAspectSupport implements BeanFactoryAware, //InitializingBean 该类实现BeanFactoryAware接口
    public class TransactionInterceptor extends TransactionAspectSupport implements MethodInterceptor, Serializable { 
    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable { 
        ...
    		return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, invocation::proceed);
    	}
        ...
    }

### 结语 ###

至此文中所描述的的所有`AOP`功能均已实现，当然`AOP`在`Spring Framework`中的体现远不止于此，笔者所做的也就是抛砖引玉，仅此而已，相互分享，相互学习共同进步！

### 完整代码及详情 ###

具体依赖及相关源码参照

https://github.com/dwyanewede/spring-farmework/tree/master/src/main/java/com/sxs/demo/springfarmework

[http_localhost_8081_transaction_flag_true]: http://localhost:8081/transaction?flag=true%EF%BC%89
[http_localhost_8081_transaction]: http://localhost:8081/transaction%EF%BC%89%E5%8F%AF%E6%A8%A1%E6%8B%9F%E8%87%AA%E5%AE%9A%E4%B9%89%E5%BC%82%E5%B8%B8%E5%A4%84%E7%90%86%E5%AE%9E%E7%8E%B0