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《深入理解 AOP》

news 来源：原创 2025/4/26 1:50:20

一、AOP 是什么

AOP（Aspect Oriented Programming），即面向切面编程，是软件开发中一种重要的编程范式。它通过横向抽取机制，将那些与业务逻辑本身无关、却为业务模块所共同调用的逻辑或责任（如事务处理、日志管理、权限校验等）封装起来，然后通过“动态植入”的方式嵌入到业务逻辑的指定位置，从而实现业务逻辑的隔离与解耦。

AOP 是面向对象编程（OOP）的补充。在 OOP 中，我们通过类和继承来组织代码，但在某些情况下，会遇到一些问题。例如，当需要为多个不具有继承关系的对象添加公共方法时，如日志记录、性能监控等，如果采用 OOP 的方式，就需要在每个对象中都添加相同的方法，这会导致大量的重复代码，增加维护成本。而 AOP 则可以很好地解决这个问题，它将这些公共逻辑抽取出来，集中管理，避免了重复代码的产生。

二、AOP 的优势

减少重复代码：将公共逻辑集中到切面中，避免了在多个地方重复编写相同的代码。
提高开发效率：开发者可以专注于业务逻辑的实现，而无需在每个地方都处理那些公共的、与业务逻辑无关的逻辑。
方便维护：当需要修改公共逻辑时，只需修改切面中的代码，而无需修改每个使用该逻辑的地方。

三、AOP 的技术要点

（一）通知（Advice）

通知定义了“什么时候”和“做什么”。它包含了需要用于多个应用对象的横切行为。根据通知的执行时机，可以分为以下几种类型：

前置通知（@Before）：在目标方法调用之前调用通知。
后置通知（@After）：在目标方法完成之后调用通知。
环绕通知（@Around）：在被通知的方法调用之前和调用之后执行自定义的方法。需要注意的是，目标对象的方法需要手动执行。
返回通知（@AfterReturning）：在目标方法成功执行之后调用通知。
异常通知（@AfterThrowing）：在目标方法抛出异常之后调用通知。

（二）连接点（Join Point）

连接点是程序执行过程中能够应用通知的所有点。在 Spring 中，连接点指的是方法，因为 Spring 只支持方法类型的连接点。

（三）切点（Pointcut）

切点定义了在“什么地方”进行切入，哪些连接点会得到通知。切点表达式用于明确指定方法的返回类型、类名、方法名和参数名等与方法相关的部件。常用的切点表达式格式为：execution([修饰符] 返回值类型包名.类名.方法名(参数))。其中，修饰符可以省略，返回值类型、包名、类名、方法名和参数都可以使用通配符（* 或 ..）来表示。

（四）切面（Aspect）

切面是通知和切点的结合。通知和切点共同定义了切面的全部内容——是什么、何时、何地完成功能。

（五）引入（Introduction）

引入允许我们向现有的类中添加新方法或者属性。

（六）织入（Weaving）

织入是把切面应用到目标对象并创建新的代理对象的过程。织入分为编译期织入、类加载期织入和运行期织入。

四、AOP的底层原理

一、AOP 的底层原理概述

在 Spring 框架中，AOP 的实现依赖于动态代理技术。动态代理技术允许在运行时动态地创建代理对象，并在代理对象上调用方法时插入额外的逻辑（即通知）。Spring AOP 主要使用两种动态代理技术：JDK 动态代理和 CGLIB 代理。

二、JDK 动态代理技术

JDK 动态代理是 Java 提供的一种标准代理机制，它依赖于 Java 的反射机制。JDK 动态代理的核心是 java.lang.reflect.Proxy 类和 InvocationHandler 接口。以下是 JDK 动态代理的实现步骤：

（一）为接口创建代理类的字节码文件

定义接口：首先，需要定义一个接口，目标对象和代理对象都将实现这个接口。例如：
```
public interface UserService {void save();
}
```

实现目标类：目标类实现了上述接口，并提供了具体的业务逻辑。例如：

public class UserServiceImpl implements UserService {@Overridepublic void save() {System.out.println("业务层：保存用户...");}
}

创建代理类：通过 java.lang.reflect.Proxy 类动态生成代理类。代理类实现了与目标类相同的接口，并在方法调用时插入额外的逻辑。例如：

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {private final Object target;public MyInvocationHandler(Object target) {this.target = target;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {// 在目标方法执行前插入逻辑System.out.println("前置通知：记录日志");// 执行目标方法Object result = method.invoke(target, args);// 在目标方法执行后插入逻辑System.out.println("后置通知：记录日志");return result;}
}

生成代理实例：通过 Proxy.newProxyInstance 方法动态生成代理实例。例如：

UserService userService = (UserService) Proxy.newProxyInstance(UserService.class.getClassLoader(), // 目标类的类加载器new Class<?>[]{UserService.class}, // 目标类实现的接口new MyInvocationHandler(new UserServiceImpl()) // 自定义的 InvocationHandler
);

（二）使用 ClassLoader 将字节码文件加载到 JVM

类加载器的作用：ClassLoader 负责加载字节码文件到 JVM 中。在 JDK 动态代理中，Proxy.newProxyInstance 方法会使用目标类的类加载器来加载生成的代理类。
动态生成字节码：Proxy 类会在运行时动态生成代理类的字节码，并通过类加载器加载到 JVM 中。代理类的字节码是基于目标类实现的接口动态生成的。

（三）创建代理类实例对象，执行对象的目标方法

代理类实例：通过 Proxy.newProxyInstance 方法生成的代理类实例对象，可以像普通对象一样调用接口方法。
方法调用：当调用代理类实例的方法时，实际上会调用 InvocationHandler 的 invoke 方法。在 invoke 方法中，可以插入前置通知、后置通知等逻辑，并最终调用目标方法。

三、CGLIB 代理技术

CGLIB（Code Generation Library）是一个强大的字节码生成库，它可以在运行时动态生成目标类的子类，并覆盖目标类的方法。CGLIB 代理主要用于那些没有实现接口的类，或者需要代理类的方法而不是接口的方法。

（一）CGLIB 代理的基本原理

动态生成子类：CGLIB 通过字节码操作库（如 ASM）动态生成目标类的子类。生成的子类继承了目标类，并覆盖了目标类的方法。
方法拦截：在覆盖的方法中，CGLIB 提供了一个 MethodInterceptor 接口，用于拦截方法调用。在拦截器中，可以插入额外的逻辑，并最终调用目标方法。

（二）CGLIB 代理的实现步骤

定义目标类：目标类不需要实现接口，例如：

public class UserServiceImpl {public void save() {System.out.println("业务层：保存用户...");}
}

创建拦截器：实现 MethodInterceptor 接口，定义拦截逻辑。例如：

public class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor {@Overridepublic Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {// 在目标方法执行前插入逻辑System.out.println("前置通知：记录日志");// 执行目标方法Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);// 在目标方法执行后插入逻辑System.out.println("后置通知：记录日志");return result;}
}

生成代理实例：通过 Enhancer 类动态生成代理实例。例如：

Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(UserServiceImpl.class); // 设置目标类
enhancer.setCallback(new MyMethodInterceptor()); // 设置拦截器
UserServiceImpl userService = (UserServiceImpl) enhancer.create();

使用代理实例：通过代理实例调用方法时，实际上会调用拦截器的 intercept 方法，在其中插入额外的逻辑，并最终调用目标方法。

四、JDK 动态代理与 CGLIB 代理的比较

表格

特性	JDK 动态代理	CGLIB 代理
适用场景	目标类必须实现接口	目标类可以没有接口
代理方式	通过接口代理	通过生成子类代理
性能	相对较好，因为基于接口调用	稍差，因为需要生成子类并覆盖方法
灵活性	只能代理接口方法	可以代理类的方法，更灵活
实现机制	基于 Java 反射和 `InvocationHandler`	基于字节码操作库（如 ASM）