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面向切面编程(AOP)

面向切面编程(AOP)

首先 AOP 是一种编程方式

为了理解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:

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public class BookService {
public void createBook(Book book) {
securityCheck();
Transaction tx = startTransaction();
try {
// 核心业务逻辑
tx.commit();
} catch (RuntimeException e) {
tx.rollback();
throw e;
}
log("created book: " + book);
}
}

继续编写updateBook(),代码如下:

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public class BookService {
public void updateBook(Book book) {
securityCheck();
Transaction tx = startTransaction();
try {
// 核心业务逻辑
tx.commit();
} catch (RuntimeException e) {
tx.rollback();
throw e;
}
log("updated book: " + book);
}
}

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关心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。

对于这种问题我们可以使用鉴权中间件的方式,统一检查权限。但是日志和 try catch 这就没法用中间件解决了。

另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:

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public class SecurityCheckBookService implements BookService {
private final BookService target;

public SecurityCheckBookService(BookService target) {
this.target = target;
}

public void createBook(Book book) {
securityCheck();
target.createBook(book);
}

public void updateBook(Book book) {
securityCheck();
target.updateBook(book);
}

public void deleteBook(Book book) {
securityCheck();
target.deleteBook(book);
}

private void securityCheck() {
...
}
}

也就是先把核心代码写出来,然后再抽象出一个代理执行的类,对原先的类都加上统一的处理。这样做就很麻烦,原来一个类的事现在要先设计方法,然后拆分成 2 个类来写。但是其实每个方法要做的鉴权还是都要再写一遍。

然后我们就会想,反正鉴权,日志,错误处理这些事每个方法每个类都要做的,那不如把这些抽离出来,单独编写,然后再代码编译的时候,再自动的加进去,不需要程序员一个个写。::这就是面向切面编程了。::

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:

  1. 核心逻辑,即BookService;
  2. 切面逻辑,即:
    1. 权限检查的Aspect;
    2. 日志的Aspect;
    3. 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。这个植入的过程当然是用代码自动化的方式实现,不需要程序员去写,也不会表现在核心逻辑的代码里。

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:

  1. 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;
  2. 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”;
  3. 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。