《深入理解 AOP》

一、AOP 是什么

AOP（Aspect Oriented Programming），即面向切面編程，是軟件開發中一種重要的編程范式。它通過橫向抽取機制，將那些與業務邏輯本身無關、卻為業務模塊所共同調用的邏輯或責任（如事務處理、日志管理、權限校驗等）封裝起來，然后通過“動態植入”的方式嵌入到業務邏輯的指定位置，從而實現業務邏輯的隔離與解耦。

AOP 是面向對象編程（OOP）的補充。在 OOP 中，我們通過類和繼承來組織代碼，但在某些情況下，會遇到一些問題。例如，當需要為多個不具有繼承關系的對象添加公共方法時，如日志記錄、性能監控等，如果采用 OOP 的方式，就需要在每個對象中都添加相同的方法，這會導致大量的重復代碼，增加維護成本。而 AOP 則可以很好地解決這個問題，它將這些公共邏輯抽取出來，集中管理，避免了重復代碼的產生。

二、AOP 的優勢

減少重復代碼：將公共邏輯集中到切面中，避免了在多個地方重復編寫相同的代碼。
提高開發效率：開發者可以專注于業務邏輯的實現，而無需在每個地方都處理那些公共的、與業務邏輯無關的邏輯。
方便維護：當需要修改公共邏輯時，只需修改切面中的代碼，而無需修改每個使用該邏輯的地方。

三、AOP 的技術要點

（一）通知（Advice）

通知定義了“什么時候”和“做什么”。它包含了需要用于多個應用對象的橫切行為。根據通知的執行時機，可以分為以下幾種類型：

前置通知（@Before）：在目標方法調用之前調用通知。
后置通知（@After）：在目標方法完成之后調用通知。
環繞通知（@Around）：在被通知的方法調用之前和調用之后執行自定義的方法。需要注意的是，目標對象的方法需要手動執行。
返回通知（@AfterReturning）：在目標方法成功執行之后調用通知。
異常通知（@AfterThrowing）：在目標方法拋出異常之后調用通知。

（二）連接點（Join Point）

連接點是程序執行過程中能夠應用通知的所有點。在 Spring 中，連接點指的是方法，因為 Spring 只支持方法類型的連接點。

（三）切點（Pointcut）

切點定義了在“什么地方”進行切入，哪些連接點會得到通知。切點表達式用于明確指定方法的返回類型、類名、方法名和參數名等與方法相關的部件。常用的切點表達式格式為：execution([修飾符] 返回值類型包名.類名.方法名(參數))。其中，修飾符可以省略，返回值類型、包名、類名、方法名和參數都可以使用通配符（* 或 ..）來表示。

（四）切面（Aspect）

切面是通知和切點的結合。通知和切點共同定義了切面的全部內容——是什么、何時、何地完成功能。

（五）引入（Introduction）

引入允許我們向現有的類中添加新方法或者屬性。

（六）織入（Weaving）

織入是把切面應用到目標對象并創建新的代理對象的過程。織入分為編譯期織入、類加載期織入和運行期織入。

四、AOP的底層原理

一、AOP 的底層原理概述

在 Spring 框架中，AOP 的實現依賴于動態代理技術。動態代理技術允許在運行時動態地創建代理對象，并在代理對象上調用方法時插入額外的邏輯（即通知）。Spring AOP 主要使用兩種動態代理技術：JDK 動態代理和 CGLIB 代理。

二、JDK 動態代理技術

JDK 動態代理是 Java 提供的一種標準代理機制，它依賴于 Java 的反射機制。JDK 動態代理的核心是 java.lang.reflect.Proxy 類和 InvocationHandler 接口。以下是 JDK 動態代理的實現步驟：

（一）為接口創建代理類的字節碼文件

定義接口：首先，需要定義一個接口，目標對象和代理對象都將實現這個接口。例如：
```
public interface UserService {void save();
}
```

實現目標類：目標類實現了上述接口，并提供了具體的業務邏輯。例如：

public class UserServiceImpl implements UserService {@Overridepublic void save() {System.out.println("業務層：保存用戶...");}
}

創建代理類：通過 java.lang.reflect.Proxy 類動態生成代理類。代理類實現了與目標類相同的接口，并在方法調用時插入額外的邏輯。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 {// 在目標方法執行前插入邏輯System.out.println("前置通知：記錄日志");// 執行目標方法Object result = method.invoke(target, args);// 在目標方法執行后插入邏輯System.out.println("后置通知：記錄日志");return result;}
}

生成代理實例：通過 Proxy.newProxyInstance 方法動態生成代理實例。例如：

UserService userService = (UserService) Proxy.newProxyInstance(UserService.class.getClassLoader(), // 目標類的類加載器new Class<?>[]{UserService.class}, // 目標類實現的接口new MyInvocationHandler(new UserServiceImpl()) // 自定義的 InvocationHandler
);

（二）使用 ClassLoader 將字節碼文件加載到 JVM

類加載器的作用：ClassLoader 負責加載字節碼文件到 JVM 中。在 JDK 動態代理中，Proxy.newProxyInstance 方法會使用目標類的類加載器來加載生成的代理類。
動態生成字節碼：Proxy 類會在運行時動態生成代理類的字節碼，并通過類加載器加載到 JVM 中。代理類的字節碼是基于目標類實現的接口動態生成的。

（三）創建代理類實例對象，執行對象的目標方法

代理類實例：通過 Proxy.newProxyInstance 方法生成的代理類實例對象，可以像普通對象一樣調用接口方法。
方法調用：當調用代理類實例的方法時，實際上會調用 InvocationHandler 的 invoke 方法。在 invoke 方法中，可以插入前置通知、后置通知等邏輯，并最終調用目標方法。

三、CGLIB 代理技術

CGLIB（Code Generation Library）是一個強大的字節碼生成庫，它可以在運行時動態生成目標類的子類，并覆蓋目標類的方法。CGLIB 代理主要用于那些沒有實現接口的類，或者需要代理類的方法而不是接口的方法。

（一）CGLIB 代理的基本原理

動態生成子類：CGLIB 通過字節碼操作庫（如 ASM）動態生成目標類的子類。生成的子類繼承了目標類，并覆蓋了目標類的方法。
方法攔截：在覆蓋的方法中，CGLIB 提供了一個 MethodInterceptor 接口，用于攔截方法調用。在攔截器中，可以插入額外的邏輯，并最終調用目標方法。

（二）CGLIB 代理的實現步驟

定義目標類：目標類不需要實現接口，例如：

public class UserServiceImpl {public void save() {System.out.println("業務層：保存用戶...");}
}

創建攔截器：實現 MethodInterceptor 接口，定義攔截邏輯。例如：

public class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor {@Overridepublic Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {// 在目標方法執行前插入邏輯System.out.println("前置通知：記錄日志");// 執行目標方法Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);// 在目標方法執行后插入邏輯System.out.println("后置通知：記錄日志");return result;}
}

生成代理實例：通過 Enhancer 類動態生成代理實例。例如：

Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(UserServiceImpl.class); // 設置目標類
enhancer.setCallback(new MyMethodInterceptor()); // 設置攔截器
UserServiceImpl userService = (UserServiceImpl) enhancer.create();

使用代理實例：通過代理實例調用方法時，實際上會調用攔截器的 intercept 方法，在其中插入額外的邏輯，并最終調用目標方法。

四、JDK 動態代理與 CGLIB 代理的比較

表格

特性	JDK 動態代理	CGLIB 代理
適用場景	目標類必須實現接口	目標類可以沒有接口
代理方式	通過接口代理	通過生成子類代理
性能	相對較好，因為基于接口調用	稍差，因為需要生成子類并覆蓋方法
靈活性	只能代理接口方法	可以代理類的方法，更靈活
實現機制	基于 Java 反射和?`InvocationHandler`	基于字節碼操作庫（如 ASM）