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【重写SpringFramework】第二章aop模块：AOP概述（chapter 2-1）

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1. 前言

在现代社会中，人们在衣食住行各个方面都享受着前所未有的便利。出行可以乘坐高铁或飞机，无所不在的网络让信息流动起来，网购和快递则依赖高效的物流配送。事实证明，公共服务越完善，工作的效率越高，创造的社会效益也就越大。公共服务提供的是特定的功能，这种共性被称为横切关注点。如何理解这句话？每个人都有自己的事情要做，他们选择某一项公共服务是由需求决定的。需求驱动的服务就是关注点，横切则涵盖了一个范围，即公共服务是为特定的人群提供服务的。

面向对象编程（OOP）关注的是业务逻辑，不同业务的实现也不一样。面向切面编程（AOP）关注的是公共服务，比如日志、缓存、事务、权限、统计等，它们关注广泛存在于业务逻辑中，构成了一个个横切关注点。一般而言，AOP 可以看作是一种编程范式，作用是将横切关注点从业务逻辑中分离出来，降低了系统的耦合度，从而提高代码的可维护性和重用性。

2. AOP 规范

在深入分析 Spring AOP 的实现之前，我们有必要了解一下 AOP 的规范。令人有些意外的是，面向切面编程的规范并不是由 Java 定义的，一个名叫 AOP 联盟（aop alliance）的组织完成了顶层逻辑的设计。我们在工程中引入了 aopalliance 包，虽然只有寥寥数个接口，却对 AOP 做了高度的抽象。

【重写SpringFramework】第二章aop模块：AOP概述（chapter 2-1）

从类图可以看到，AOP 大体可以分为两个部分。其中 Advice 表示增强的语义，Joinpoint 表示系统的执行点。增强逻辑一定是作用于某段代码上的，Joinpoint 充当了桥梁的作用，使得 Advice 可以嵌入到业务代码中。

3. 连接点

3.1 概述

什么是连接点，这个问题很重要，我们先来看官方给出的定义：

This interface represents a generic runtime joinpoint. A runtime joinpoint is an event that occurs on a static joinpoint.

Joinpoint 接口表示通用的运行时连接点，运行时连接点是指在静态连接点上发生的事件。

静态连接点（static joinpoint）是指程序中的某个位置，这个位置使用 AccessbileObject 来描述。AccessbileObject 表示可访问的对象，包括字段、方法和构造器。当我们定义了一个方法，可以通过反射获取方法的名称、参数、返回值、以及声明的注解等信息。这些信息在编译的时候就已经确定了，所以才说是静态的。

【重写SpringFramework】第二章aop模块：AOP概述（chapter 2-1）

3.2 Joinpoint

Joinpoint 接口定义了运行时连接点，一个运行时连接点包括两部分。一是静态连接点，也就是可访问的字段、方法和构造器。二是连接点上发生的事件，也就是说这些对象将被访问。

  • proceed 方法：访问静态连接点，比如调用方法，并在调用方法的过程中执行增强逻辑。
  • getThis 方法：返回连接点的静态部分所属的对象。字段、方法不能独立存在，必须定义在某个类中。
  • getStaticPart 方法：返回连接点的静态部分，即字段、方法和构造器。
public interface Joinpoint {
    Object proceed() throws Throwable;
    Object getThis();
    AccessibleObject getStaticPart();
}

3.3 Invocation

不同的静态连接点上发生的事件，有不同的叫法。对于方法和构造器来说，叫做调用（invocation），对于字段来说，叫做访问（access）。Invocation 接口就是用来处理方法和构造器的，getArguments 方法的作用是获取参数值，而调用方法和构造器是可以传递参数的。

public interface Invocation extends Joinpoint {
    Object[] getArguments();
}

Incovation 接口有两个子接口，分别对应方法和构造器。getMethod 和 getConstructor 方法实际上是 getStaticPart 方法的具体化。对于方法调用来说，静态部分就是 Method，对于构造器来说，静态部分则是 Constructor。我们可以把构造器看成是特殊的方法，只要是方法就会有参数，因此 getArgument 方法被定义在父接口中。

public interface MethodInvocation extends Invocation {
    Method getMethod();
}

public interface ConstructorInvocation extends Invocation {
    Constructor getConstructor();
}

3.4 事件三要素

在 Joinpoint 接口的定义中提到，运行时连接点是指在静态连接点上发生的事件，这句话该如何理解？在程序运行时，方法和构造器被调用，或者字段被取值或赋值，这些行为的发生被认为是一次事件。单就解释来说仍有点抽象，我们以 HTML 页面为例说明。（当然也可以换成桌面窗口程序或手机 App）

一个页面上可能有多个控件，比如按钮、输入框等。当鼠标单击按钮时，会生成一个 click 事件；当文本输入框中的内容改变时，会生成 key-down 等事件。既然是事件，就要满足三个要素。一是事件源，也就是产生事件的载体。二是事件携带的数据，比如文本框的内容。三是处理事件的逻辑，比如在 JavaScript 代码中添加一个监听器。我们可以从 Jointpoint 和 Invocation 接口定义的方法中找到对应的三要素，如下所示：

  • getStaticPart 方法：返回静态连接点，也就是事件源
  • getArguments 方法：当方法和构造器被调用时，传入的参数就是事件携带的数据
  • proceed 方法：调用方法或构造器时，执行增强逻辑，实际上完成了对事件的处理

4. 通知

4.1 概述

当我们把类看作一个页面，其中的方法相当于一个按钮。点击按钮时会生成一个事件，然后由监听器来处理。同理，当调用某个方法时，也会产生一个事件。区别在于，监听器会将事件消费掉，而拦截器在调用目标方法的同时，还执行了增强的逻辑。Joinpoint 接口只规定了事件的三要素，现在还需要一个增强逻辑，Advice 接口充当了这一角色。

Advice 是一个标记接口，具体实现可以是任意类型的增强，比如拦截器。Interceptor 也是一个标记接口，其定义如下：

A generic interceptor can intercept runtime events that occur within a base program. Those events are materialized by (reified in) joinpoints.

Interceptor 的作用是拦截源程序上发生的运行时事件，这些事件由若干连接点所产生。

源程序（base program）是指业务代码，调用目标方法就是所谓的运行时事件。这些事件由拦截器来处理，实际上提供了增强的语义。若干连接点（joinpoints）的潜含义是拦截器可以应用于多个方法或构造器，如果把一个方法或构造器视为一个点，那么多个方法或构造器就构成了一个切面。

4.2 方法与构造器拦截

根据连接点的不同，Interceptor 也有相应的子接口。MethodInterceptor 接口的作用是对方法调用进行拦截，ConstructorInterceptor 接口的作用是对构造器调用进行拦截。

public interface MethodInterceptor extends Interceptor {
    Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable;
}

public interface ConstructorInterceptor extends Interceptor {
    Object construct(ConstructorInvocation invocation) throws Throwable;
}

4.3 字段访问

AOP 规范虽然没有定义访问字段的组件，但明里暗里透露了不少信息。事实上，在 Interceptor 接口的注释中，我们找到了一些蛛丝马迹。

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根据以上的示例代码，我们可以依照调用方法和构造器的思路，予以实现。首先是 FieldAccess 接口，定义了访问字段的行为。

  • getField 方法表示具体的静态部分，同样是 getThis 方法的具体化。
  • getValueToSet 方法表示赋给字段的值，相当于 Invocation 接口的 getArguments 方法，同样表示事件携带的数据。
public interface FieldAccess extends Joinpoint {
    Field getField();
    Object getValueToSet();
}

其次是 FieldInterceptor 接口，访问字段有两种操作（方法和构造器只有调用这一种操作），get 方法的作用是获取字段的值，set 方法的作用是为字段赋值。

public interface FieldInterceptor extends Interceptor {
    Object get(FieldAccess fa) throws Throwable;
    Object set(FieldAccess fa) throws Throwable;
}

5. AOP 实现

AOP 规范是高度抽象的，没有明确指出 AOP 实现的路线图。但我们可以从接口和方法的定义中获取信息，总的来说，AOP 的实现需要满足三要素，我们将在接下来的内容详细讨论。简单介绍如下：

  • 增强：在业务代码之外执行额外的增强逻辑，这是对被分离的关注点的抽象。
  • 切面：增强逻辑可以应用在若干连接点上，这些连接点构成了一个切面。换句话说，切面是由需求驱动的，只要有需要就能享受到某项公共服务。
  • 代理：方法、构造器和字段是静态连接点，它们必定属于某一个对象。将增强逻辑应用于对象的过程称为织入，一般通过代理机制来实现。

6. 总结

本节介绍了面向切面编程的基本概念，aopalliance 包对面向切面编程进行了高度的抽象。AOP 框架的顶级接口有两个，分别是 Joinpoint 和 Advice。其中，Advice 接口表示增强逻辑，Joinpoint 接口表示程序执行中的一个点，比如调用方法或访问字段。增强逻辑通过连接点介入到业务代码之中，这是 AOP 最基本的内涵。

连接点是一个复合概念，包括连接点的静态部分和在静态部分上发生的事件。所谓连接点的静态部分是指可访问的对象，分别是方法、构造器和字段。因此，连接点上发生的事件也分为三种，即方法调用、构造器调用和字段访问。需要注意的是，连接点与通知是一一对应的，比如方法调用对应方法拦截器，字段访问对应字段拦截器。

AOP 规范将连接点的调用或访问抽象成事件，既然如此，就需要满足事件的三要素。首先是事件源，也就是静态连接点，即方法、构造器和字段。其次是数据，当方法和构造器被调用时，需要传递参数。最后是事件处理逻辑，在调用方法或构造器的同时，还执行了额外的增强逻辑。

面向切面编程定义了很多概念，但 AOP 实现最终落实在三个方面，即增强、切面和代理。我们将在接下来的内容中着重介绍这三个核心要素，所谓纲举目张，就是抓住主要矛盾来分析和解决问题。

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转载自:https://juejin.cn/post/7383894869397372966
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