使用AOP

AOP是Aspect Oriented Programming，即面向切面编程。

那什么是AOP？

我们先回顾一下OOP：Object Oriented Programming，OOP作为面向对象编程的模式，获得了巨大的成功，OOP的主要功能是数据封装、继承和多态。

而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）。

要理解AOP的概念，我们先用OOP举例，比如一个业务组件BookService，它有几个业务方法：

  • createBook：添加新的Book；
  • updateBook：修改Book；
  • deleteBook：删除Book。

对每个业务方法，例如，createBook()，除了业务逻辑，还需要安全检查、日志记录和事务处理，它的代码像这样：

  1. public class BookService {
  2.     public void createBook(Book book) {
  3.         securityCheck();
  4.         Transaction tx = startTransaction();
  5.         try {
  6.             // 核心业务逻辑
  7.             tx.commit();
  8.         } catch (RuntimeException e) {
  9.             tx.rollback();
  10.             throw e;
  11.         }
  12.         log("created book: " + book);
  13.     }
  14. }

继续编写updateBook()，代码如下：

  1. public class BookService {
  2.     public void updateBook(Book book) {
  3.         securityCheck();
  4.         Transaction tx = startTransaction();
  5.         try {
  6.             // 核心业务逻辑
  7.             tx.commit();
  8.         } catch (RuntimeException e) {
  9.             tx.rollback();
  10.             throw e;
  11.         }
  12.         log("updated book: " + book);
  13.     }
  14. }

对于安全检查、日志、事务等代码，它们会重复出现在每个业务方法中。使用OOP，我们很难将这些四处分散的代码模块化。

考察业务模型可以发现，BookService关系的是自身的核心逻辑，但整个系统还要求关注安全检查、日志、事务等功能，这些功能实际上“横跨”多个业务方法，为了实现这些功能，不得不在每个业务方法上重复编写代码。

一种可行的方式是使用Proxy模式，将某个功能，例如，权限检查，放入Proxy中：

  1. public class SecurityCheckBookService implements BookService {
  2.     private final BookService target;
  4.     public SecurityCheckBookService(BookService target) {
  5.         this.target = target;
  6.     }
  8.     public void createBook(Book book) {
  9.         securityCheck();
  10.         target.createBook(book);
  11.     }
  13.     public void updateBook(Book book) {
  14.         securityCheck();
  15.         target.updateBook(book);
  16.     }
  18.     public void deleteBook(Book book) {
  19.         securityCheck();
  20.         target.deleteBook(book);
  21.     }
  23.     private void securityCheck() {
  24.         ...
  25.     }
  26. }

这种方式的缺点是比较麻烦，必须先抽取接口，然后，针对每个方法实现Proxy。

另一种方法是，既然SecurityCheckBookService的代码都是标准的Proxy样板代码，不如把权限检查视作一种切面（Aspect），把日志、事务也视为切面，然后，以某种自动化的方式，把切面织入到核心逻辑中，实现Proxy模式。

如果我们以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：
  • 权限检查的Aspect；
  • 日志的Aspect；
  • 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。

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：

  • 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；
  • 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”；
  • 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。

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使用AOP - 图1 使用AOP - 图2