手把手教你写个AOP框架

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Why AOP?

AOP（Aspect-Oriented Programming），意思是面向切面编程。传统的OOP面向对象相当于站在一个上帝模式从上往下看，里面的一块块都是一个对象，由我任意组合；而AOP不同之处在于，他是以一个旁观者的身法，从“侧面”看整个系统模块，看看哪里可以见缝插针，将自己想要处理的一段义务逻辑编制进去。

Code duplication is the ultimate code smell. It’s a sign that something is very wrong with implementation or design.（重复的代码会让代码的质量很糟糕。如果出现这个状况，那么一定是实现或者设计环境出了问题）

OOP本身是极力反对“重复发明轮子”的，但是有时却对重复的代码显得无可奈何，而AOP本身是一种很好的能解决这个问题的一种思想。

抽象了半天，还是利用一个例子还更加形象的解释吧。如果你要做一个权限系统，那么肯定需要在很多业务逻辑之前都加上一个权限判断——只有符合条件的才能完成后面的操作。如果利用传统思想，很显然你会把做权限判断的业务逻辑做封装，然后在每个业务逻辑执行之前都执行以下那片处理权限判断的代码。如下图：

看到没，每次一个判断每次一个判断，如果让这些权限判断的代码散落在系统的各个角落，那会是一个噩梦！就算采用OOP思想，将权限检查的业务放在一个类中，照样无济于事。因为每段业务代码开头总有这么一段抹不掉的身影（doSecurityCheck）。

这时，AOP老兄终于按耐不住，要出场大展身手了！这位老兄马上说，放着那段业务逻辑代码，我来处理！

他首先将权限处理的部分视作一个aspect（切面），然后想办法在运行时把切面weave（编织）进业务逻辑中合适的位置。比如就像这样做：

这样，AOP就成功的帮我把权限验证部分插入到调用代码的前面执行。具体调用哪个方法其实AOP并不知道，只要你把切面织入了用户登录，那后调用用户登录，只要你织入了用户查询，那就调用用户查询。而且不单单是只掉某一个方法，它可以挨着排的调用。

这只是其中一个强大的用处，还有像日志记录、性能分析、事务处理等更多都可以利用到AOP的地方。

Think of AOP as complementing, not competing with, OOP. AOP can supplement OOP where it is weak. （AOP和OOP没有竞争关系，相反，AOP能够很好的补充OOP的不足）

AOP基本术语

l  Aspect（切面）：就是你想给程序织入的代码片段、如权限处理、日志记录等。

l  Weaving（编织）：就是给指定的程序加上额外的业务逻辑的过程，比如将权限验证插入到用户登录的过程。

l  Advice（通知）：表示是在程序的哪里织入切面，比如前面织入，还是后面织入，或者是抛出异常的时候织入。

l  Joinpoint（连接点）：表示给那个程序织入切面，也就是被代理的目标对象的目标方法。

l  Pointcut（切入点）：表示给哪些程序织入切面，是连接点的集合，比如是用户登录和用户查询等都需要被织入。

为了方便用户使用AOP，需要定义几种通知类型。

l  Before：前置通知，在业务逻辑之前通知

l  After：后置通知，在业务逻辑正常完结之后通知

l  End：结束通知，不管业务逻辑是否正常完结，都会在后面执行的通知

l  Error：错误通知，在业务逻辑抛出异常的时候通知

AOP执行流程

下图展示了AOP核心调用过程，通过调用AOP代理类，开始一个一个调用后面的（前置）通知/拦截器链条，完成之后在调用目标方法，最后回来的时候接着调用（后置、结束）通知/拦截器链条。

如此一来就成功的完成了在AOP中给某个程序（目标方法）之前加上一段业务逻辑，之后加上一段业务逻辑的流程，并且杀伤力极大，可以将目标方法的范围进行任意控制。

动手实现一个AOP

前戏那么长，高潮不会短！这次写的AOP参考了很多Spring的代码，吸收了大师补充的养分。

利用测试驱动开发的原则，我们先来考虑考虑我们会怎么用（写好测试代码），然后想想API怎么设计（将接口写好），最后考虑实现的问题。

        @Test
	public void testTranscation() {
		// 创建动态代理工厂，这是调用动态代理实现aop的初始点
		AopProxyFactory proxy = new AopProxyFactory();

		// 创建目标对象
		proxy.setTarget(new AopDemo());

		// 设置各个advice，以便在调用目标对象的指定方法时可以出现这些advice
		proxy.addAdvice(new TransactionAspect());

		// 获取代理对象
		IAopDemo p = (IAopDemo) proxy.getProxy();

		// 通过代理对象调用目标对象的指定方法
		p.doSomething();
	}

参考spring的API设计，我们给出了上面这段测试代码。这样就能给AOP代理工厂配置目标对象，和各种各样的通知，目前只有事务处理的通知。然后通过代理工厂获取目标对象的代理对象，并完成类型转换的过程。最后调用指定方法，完成在这个方法的周围实现事务处理过程。

设置目标对象的方法无需赘言，就是看中了那个对象，设置进去，这样就能搞个代理帮他做了。。。

添加通知的实现，我想设计的好用一点。什么叫好用呢？也就是给你一些接口，Before、After、Error、End等，只要你定义的aspect类（切面）实现了任意一个接口，就能保证按照这个接口名字所显示的那样执行。比如我实现了Before接口和他的抽象方法，并在里面加了个“记录日志”的功能，这样，我以后就能在我的目标方法执行之前完成一次记录日志的过程了。这里我们使用的是事务处理的aspect切面：

@Component
@Match(methodMatch = "org.*.doSomething")
public class TransactionAspect implements Before, End, Error {

	@Override
	public void error(Method method, Object[] args, Exception e) {
		System.out.println("回滚事务");
	}

	@Override
	public void before(Method method, Object[] args) {
		System.out.println("开启事务");
	}

	@Override
	public void end(Method method, Object[] args, Object retVal) {
		System.out.println("关闭事务");
	}

}

在代理工厂中，我们使用Object  target存储这个目标对象，并使用集合来记录所有该类涉及到的通知。

        private Object target;

	private List<Advice> adviceList = new ArrayList<Advice>();

	/**
	 * 
	 * @Title: setTarget
	 * @Description: 设置目标
	 * @param @param target 设定文件
	 * @return void 返回类型
	 * @throws
	 */
	public void setTarget(Object target) {
		this.target = target;
	}

	public void addAdvice(Advice advice) {
		if (advice == null)
			throw new NullPointerException("添加的通知不能为空");
		adviceList.add(advice);
	}

而在完成配置代理工厂后，需要通过这个代理工厂来获取代理对象。在获取代理对象之前，我们把之前完成的配置（目标方法、通知集合）都初始化到AdvisedSupport对象中，将这个对象整体传给后面的代理实现（jdk、cglib）完成代理类的初始化，以及通知和目标方法的调用。

        public Object getProxy() {
		if (target == null)
			throw new NullPointerException("目标对象不能为空");
		
		AdvisedSupport config=new AdvisedSupport(target, adviceList);

		AopProxy proxy = null;
		// 若该目标对象实现了接口，就优先选择jdk动态代理；如果没有实现任何接口，就只能采用cglib动态代理；
		if (config.hasInterfaces()) {
			logger.info("采用jdk动态代理");
			proxy = new JDKAopProxy(config);
		} else {
			logger.info("采用cglib动态代理");
			proxy = new CglibAopProxy(config);
		}
		return proxy.getProxy();
	}

这里我们会根据不同的情况来判断他是选择jdk动态代理还是选择cglib动态代理。

这里以jdk动态代理为例，cglib留给读者自行分析：

public class JDKAopProxy implements AopProxy, InvocationHandler {

	private AdvisedSupport config;

	public JDKAopProxy(AdvisedSupport config) {
		this.config = config;
	}

	@Override
	public Object getProxy() {
		return Proxy.newProxyInstance(config.getClassLoader(),
				config.getInterfaces(), this);
	}

	@Override
	public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
			throws Throwable {
		return new ReflectiveMethodInvocation(config.getInterceptors(),config.getMatchers(), args,
				method, config.getTarget()).proceed();
	}

}

这里我们首先在getProxy初始化了代理类，然后当代理类的方法被调用时，会完成目标方法调用，这个步骤都是ReflectiveMethodInvocation对象完成的。这个类实现了MethodInvocation，目的是为了完成之后的回调过程，这个后面可以看到。在这个ReflectiveMethodInvocation类里面，我们存储了足够多的信息

        /**
	 * 通知advice
	 */
	private List<MethodInterceptor> chain;

	/**
	 * 每个advice所配置的匹配信息
	 */
	private List<Matcher> matches;

	/**
	 * 执行目标方法需要的参数
	 */
	private Object[] arguments;

	/**
	 * 目标方法
	 */
	private Method method;

	/**
	 * 目标对象
	 */
	private Object target;
	
	/**
	 * 记录当前advice链条（chain）所需要执行的方法的索引
	 */
	private int index;

目的很简单：就是将多个通知链条和目标对象的方法本身的调用整合起来，形成逻辑完善的链条——前置通知在目标方法前面排着队完成，如果目标方法抛出了异常就执行错误通知，一旦正常执行完成目标方法就执行后置通知，而结束通知时不管是是正常执行完目标方法还是抛出了异常，最后都会执行的一个通知。

下面来看看这个类中处理一连串方法调用的核心方法proceed()：

@Override
	public Object proceed() throws Throwable {
		//当链条走完的时候调用目标方法
		if (index == chain.size())
			return invokeJoinpoint();

		Matcher matcher = matches.get(index);

		// 查看是否匹配，
		if (matcher.matches(this.method, this.target.getClass())) {
			return chain.get(index++).invoke(this);
		} else {
			index++;
			return proceed();
		}

	}

	/**
	 * 
	 * @Title: invokeJoinpoint
	 * @Description: 调用连接点方法
	 * @param @return
	 * @param @throws Throwable 设定文件
	 * @return Object 返回类型
	 * @throws
	 */
	protected Object invokeJoinpoint() throws Throwable {
		return method.invoke(target, arguments);
	}

很简单，就是当链条走完的时候，调用目标方法。否则就继续指向链条上的方法。这里有一个检测是否匹配的过程，也就是我给我的切面类，也就是处理事务的切面TransactionAspect配置了一个注解Match，这个注解表示当目标类是org包下的某个类时，我就会对他的doSomething方法完成拦截，在这个方法周围加上事务处理。

@Component
@Match(methodMatch = "org.*.doSomething")
public class TransactionAspect implements Before, End, Error {

	@Override
	public void error(Method method, Object[] args, Exception e) {
		System.out.println("回滚事务");
	}

	@Override
	public void before(Method method, Object[] args) {
		System.out.println("开启事务");
	}

	@Override
	public void end(Method method, Object[] args, Object retVal) {
		System.out.println("关闭事务");
	}

}

具体判断是否匹配，我采用的是正则表达式，也就是当目标类的某个方法被调用时，一旦检测到他符合methodMatch配置的正则表达式，就给该方法前后加上指定的逻辑。如果发现不匹配，这继续寻找链条上下一个通知，直到走完整个通知链条。

这里大家肯定会有一个问题：在链条上获取到一个通知，执行该通知的时候，如何确保前置通知是再前面执行，后置通知是再后面执行呢？并且在完成调用之后确保执行后面的通知调用流程？

其实，spring在这里用到了一个很巧妙的编程技巧——通过多态原理和回调函数来处理。

chain.get(index++).invoke(this);

这里获取到了第index个通知，拿到的是个接口类型，但是实现类出卖了他的本质，表示它到底是前置还是后置或者是其他等。当执行invoke时，将该MethodInvocation的实现类ReflectiveMethodInvocation的对象的引用传递进去。如此调用的方法，其实是这样的：

可以发现，当实现类是后置通知的时候，我会选择AfterInterceptor来执行，当时前置通知的时候，会选择BeforeInterceptor来执行。也就是，碰到合适的通知，就采用合适的拦截器处理。

以前置通知的方法拦截器为例：

public class BeforeInterceptor implements MethodInterceptor {

	private Before advice;

	public BeforeInterceptor(Before advice) {
		this.advice =advice;
	}

	@Override
	public Object invoke(MethodInvocation mi) throws Throwable {
		advice.before(mi.getMethod(), mi.getArguments());
		return mi.proceed();
	}

}

看到这里是不是有种似曾相识的感觉，这不就是开始那个权限验证的翻版么？对啊，it is。这里实现的很明确，就是在目标方法调用之前执行before中的业务逻辑，接着进行mi.proceed()又回调到了我们MethodInvocation的实现类ReflectiveMethodInvocation中的proceed方法中了。

这样，也就保证了链条的次序执行。

来看看我们测试用例的输出结果吧：

开启事务

和哈哈哈哈哈...

关闭事务

目前还没能把ioc和aop整合起来使用，还有像ioc在web mvc框架中如何使用都还没提到，不过这些会在我们以后的博客中不断出现。

源代码

 最后，放出源代码：https://github.com/mjaow/my_spring

手把手教你写个AOP框架

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原文地址：http://my.oschina.net/u/1378920/blog/466432