Spring的AOP与代理

2023-07-31 08:03:34

spring 支持两种注入方式：
setter/constructor
支持多种配置方式：
xml/java5注解/java类配置
支持两种事务管理：
声明性/编程性
实际上上述方式只有一个就能保证系统构建与运行了，就是说它们都是可以互换的。当然每个方式的优缺点不同。

6.2 Spring的AOP
AOP（Aspect Orient Programming），也就是面向切面编程，作为面向对象编程的一种补充。问世的时间并不太长，甚至在国内的翻译还不太统一（有些书翻译成面向方面编程），但它确实极好地补充了面向对象编程的方式。面向对象编程将程序分解成各个层次的对象，而面向切面编程将程序运行过程分解成各个切面。

可以这样理解，面向对象编程是从静态角度考虑程序结构，面向切面编程是从动态角度考虑程序运行过程。

Spring AOP是Spring框架的一个重要组件，极好地补充了Spring IoC容器的功能。Spring AOP将Spring IoC容器与AOP组件紧密结合，丰富了IoC容器的功能。当然，即使不使用AOP组件，依然可以使用Spring的IoC容器。

6.2.1 AOP的基本概念
AOP从程序运行角度考虑程序的流程，提取业务处理过程的切面。AOP面向的是程序运行中各个步骤，希望以更好的方式来组合业务处理的各个步骤。

AOP框架并不与特定的代码耦合，AOP框架能处理程序执行中的特定点，而不是某个具体的程序。AOP框架具有如下两个特征：

● 各步骤之间的良好隔离性。

● 源代码无关性。

下面是关于面向切面编程的一些术语：

● 切面，业务流程运行的某个特定步骤，就是运行过程的关注点，关注点可能横切多个对象。

● 连接点，程序执行过程中明确的点，如方法的调用或异常的抛出。Spring AOP中，连接点总是方法的调用，Spring并没有显式地使用连接点。

● 处理（Advice），AOP框架在特定的连接点执行的动作。处理有around、before和throws等类型。大部分框架都以拦截器作为处理模型。

● 切入点，系列连接点的集合，它确定处理触发的时机。AOP框架允许开发者自己定义切入点，如使用正则表达式。

● 引入，添加方法或字段到被处理的类。Spring允许引入新的接口到任何被处理的对象。例如，可以使用一个引入，使任何对象实现IsModified接口，以此来简化缓存。

● 目标对象，包含连接点的对象。也称为被处理对象或被代理对象。

● AOP代理，AOP框架创建的对象，包含处理。简单地说，代理就是对目标对象的加强。Spring中的AOP代理可以是JDK动态代理，也可以是CGLIB代理。前者为实现接口的目标对象的代理，后者为不实现接口的目标对象的代理。

注意：面向切面编程是比较前沿的知识，而国内大部分翻译人士翻译计算机文献时，总是一边开着各种词典和翻译软件，一边逐词去看文献，不是先从总体上把握知识的架构。因此，难免导致一些术语的翻译词不达意，例如，Socket被翻译成“套接字”等。在面向切面编程的各术语翻译上，也存在较大的差异。对于Advice一词，有翻译为“通知”的，有翻译为“建议”的，如此种种，不一而足。实际上，Advice指AOP框架在特定切面所做的事情，故而笔者翻译为“处理”，希望可以表达Advice的真正含义。

6.2.2 AOP的代理
所谓AOP代理，就是AOP框架动态创建的对象，这个对象通常可以作为目标对象的替代品，而AOP代理提供比目标对象更加强大的功能。真实的情形是，当应用调用AOP代理的方法时，AOP代理会在自己的方法中回调目标对象的方法，从而完成应用的调用。

关于AOP代理的典型例子就是Spring中的事务代理Bean。通常，目标Bean的方法不是事务性的，而AOP代理包含目标Bean的全部方法，而且这些方法经过加强变成了事务性方法。简单地说，目标对象是蓝本，AOP代理是目标对象的加强，在目标对象的基础上，增加属性和方法，提供更强大的功能。

目标对象包含一系列切入点。切入点可以触发处理连接点集合。用户可以自己定义切入点，如使用正则表达式。AOP代理包装目标对象，在切入点处加入处理。在切入点加入的处理，使得目标对象的方法功能更强。

Spring默认使用JDK动态代理实现AOP代理，主要用于代理接口。也可以使用CGLIB代理。实现类的代理，而不是接口。如果业务对象没有实现接口，默认使用CGLIB代理。但面向接口编程是良好的习惯，尽量不要面向具体类编程。因此，业务对象通常应实现一个或多个接口。

下面是一个简单动态代理模式的示例，首先有一个Dog的接口，接口如下：

public interface Dog

{

//info方法声明

public void info();

//run方法声明

public void run();

}

然后，给出该接口的实现类，实现类必须实现两个方法，源代码如下：

public class DogImpl implements Dog

{

//info方法实现，仅仅打印一个字符串

public void info()

{

System.out.println("我是一只猎狗");

}

//run方法实现，仅仅打印一个字符串

public void run()

{

System.out.println("我奔跑迅速");

}

上面的代码没有丝毫独特之处，是典型的面向接口编程的模型，为了有更好的解耦，采用工厂来创建Dog实例。工厂源代码如下：

public class DogFactory

{

//工厂本身是单态模式，因此，将DogFactory作为静态成员变量保存

private static DogFactory df;

//将Dog实例缓存

private Dog gundog;

//默认的构造器，单态模式需要的构造器是private

private DogFactory()

{

}

//单态模式所需的静态方法，该方法是创建本类实例的唯一方法点

public static DogFactory instance()

{

if (df == null)

{

df = new DogFactory();

}

return df;

}

//获得Dog实例

public Dog getDog(String dogName)

{

//根据字符串参数决定返回的实例

if (dogName.equals("gundog"))

{

//返回Dog实例之前，先判断缓存的Dog是否存在，如果不存在才创建，

否则直接返回缓存的Dog实例

if (gundog == null )

{

gundog = new DogImpl();

}

return gundog;

}

return null;

}

下面是一个通用的处理类，该处理类没有与任何特定的类耦合，它可以处理所有的目标对象。从JDK 1.3起，Java的import java.lang.reflect下增加InvocationHandler接口，该接口是所有处理类的根接口。

该类处理类的源代码如下：

public class ProxyHandler implements InvocationHandler

{

//需被代理的目标对象

private Object target;

//执行代理的目标方法时，该invoke方法会被自动调用

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)throws
Exception

{

Object result = null;

if (method.getName().equals("info"))

{

System.out.println("======开始事务...");

result =method.invoke(target, args);

System.out.println("======提交事务...");

}

else

{

result =method.invoke(target, args);

}

return result;

}

//通过该方法，设置目标对象

public void setTarget(Object o)

{

this.target = o;

}

该处理类实现InvocationHandler接口，实现该接口必须实现invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)方法，程序调用代理的目标方法时，自动变成调用invoke方法。

该处理类并未与任何接口或类耦合，它完全是通用的，它的目标实例是Object类型，可以是任何的类型。

在invoke方法内，对目标对象的info方法进行简单加强，在开始执行目标对象的方法之前，先打印开始事务，执行目标对象的方法之后，打印提交事务。

通过method对象的invoke方法，可以完成目标对象的方法调用，执行代码如下：

result =method.invoke(target, args);

下面是代理工厂：

public class MyProxyFactory

{

/**

* 实例Service对象

* @param serviceName String

* @return Object

public static Object getProxy(Object object)

{

//代理的处理类

ProxyHandler handler = new ProxyHandler();

//把该dog实例托付给代理操作

handler.setTarget(object);

//第一个参数是用来创建动态代理的ClassLoader对象，只要该对象能访问Dog接口
即可

//第二个参数是接口数组，正是代理该接口数组

//第三个参数是代理包含的处理实例

return Proxy.newProxyInstance(DogImpl.class.getClassLoader(),

object.getClass().getInterfaces(),handler);

}

代理工厂里有一行代码：

Proxy.newProxyInstance(object.getClass().getClassLoader(),object.getClass().getInterfaces(),handler);

Proxy.newProxyInstance()方法根据接口数组动态创建代理类实例，接口数组通过object.getClass().getInterfaces()方法获得，创建的代理类是JVM在内存中动态创建的，该类实现传入接口数组的全部接口。

因此，Dynamic Proxy要求被代理的必须是接口的实现类，否则无法为其构造相应的动态类。因此，Spring对接口实现类采用Dynamic Proxy实现AOP，而对没有实现任何接口的类，则通过CGLIB实现AOP代理。

下面是主程序：

public class TestDog

{

public static void main(String[] args)

{

Dog dog = null;

//创建Dog实例，该实例将作为被代理对象

Dog targetObject = DogFactory.instance().getDog("gundog");

//以目标对象创建代理

Object proxy = MyProxyFactory.getProxy(targetObject);

if (proxy instanceof Dog)

{

dog = (Dog)proxy;

}

//测试代理的方法

dog.info();

dog.run();

}

代理实例会实现目标对象实现的全部接口。因此，代理实例也实现了Dog接口，程序运行结果如下：

[java] ======开始事务...

[java] 我是一只猎狗

[java] ======提交事务...

[java] 我奔跑迅速

代理实例加强了目标对象的方法——仅仅打印了两行字符串。当然，此种加强没有实际意义。试想一下，若程序中打印字符串的地方，换成真实的事务开始和事务提交，则代理实例的方法为目标对象的方法增加了事务性。

6.2.3 创建AOP代理
通过前面的介绍，AOP代理就是由AOP框架动态生成的一个对象，该对象可作为目标对象使用，AOP代理包含了目标对象的全部方法。但AOP代理中的方法与目标对象的方法存在差异：AOP方法在特定切面插入处理，在处理之间回调目标对象的方法。

AOP代理所包含的方法与目标对象所包含的方法的示意图，如图6.1所示。

Spring中AOP代理由Spring的IoC容器负责生成和管理，其依赖关系也由IoC容器负责管理。因此，AOP代理能够引用容器中的其他Bean实例，这种引用由IoC容器的依赖注入提供。

Spring的AOP代理大都由ProxyFactoryBean工厂类产生，如图6.1所示，产生一个AOP代理至少有两个部分：目标对象和AOP框架所加入的处理。因此，配置ProxyFactoryBean时需要确定如下两个属性：

● 代理的目标对象。

● 处理（Advice）。

注意：关于Advice的更多知识，此处由于篇幅原因，无法深入讨论。实际上，Spring也提供了很多种Advice的实现，如需要更深入了解Spring AOP，请读者参考笔者所著的《Spring2.0宝典》。

所有代理工厂类的父类是org.springframework.aop.framework.ProxyConfig。因此，该类的属性是所有代理工厂的共同属性，这些属性也是非常关键的，包括：

● proxyTargetClass，确定是否代理目标类，如果需要代理目标是类，该属性设为true，此时需要使用CGLIB生成代理；如果代理目标是接口，该属性设为false，默认是false。

● optimize，确定是否使用强优化来创建代理。该属性仅对CGLIB代理有效；对JDK 动态代理无效。

● frozen，确定是否禁止改变处理，默认是false。

● exposeProxy，代理是否可以通过ThreadLocal访问，如果exposeProxy属性为true，则可通过AopContext.currentProxy()方法获得代理。

● aopProxyFactory，所使用的AopProxyFactory具体实现。该参数用来指定使用动态代理、CGLIB或其他代理策略。默认选择动态代理或CGLIB。一般不需要指定该属性，除非需要使用新的代理类型，才指定该属性。

配置ProxyFactoryBean工厂bean时，还需要指定它的特定属性，ProxyFactoryBean的特定属性如下所示：

● proxyInterfaces，接口名的字符串数组。如果没有确定该参数，默认使用CGLIB代理。

● interceptorNames，处理名的字符串数组。此处的次序很重要，排在前面的处理，优先被调用。此处的处理名，只能是当前工厂中处理的名称，而不能使用bean引用。处理名字支持使用通配符(*)。

● singleton，工厂是否返回单态代理。默认是true，无论 getObject()被调用多少次，将返回相同的代理实例。如果需要使用有状态的处理——例如，有状态的mixin，可改变默认设置，prototype处理。

6.2.4 代理接口
当目标Bean的实现类实现了接口后，Spring AOP可以为其创建JDK动态代理，而无须使用CGLIB创建的代理，这种代理称为代理接口。

创建AOP代理必须指定两个属性：目标Bean和处理。实际上，很多AOP框架都以拦截器作为处理。因为Spring AOP与IoC容器的良好整合，因此配置代理Bean时，完全可以利用依赖注入来管理目标Bean和拦截器Bean。

下面的示例演示了基于AOP的权限认证，它是简单的TestService接口，该接口模拟Service组件，该组件内包含两个方法：

● 查看数据。

● 修改数据。

接口的源代码如下：

//Service组件接口

public interface TestService

{

//查看数据

void view();

//修改数据

void modify();

}

该接口的实现类实现两个方法。因为篇幅限制，本示例并未显示出完整的查看数据和修改数据的持久层操作，仅仅在控制台打印两行信息。实际的项目实现中，两个方法的实现则改成对持久层组件的调用，这不会影响示例程序的效果。实现类的源代码如下：

TestService接口的实现类

public class TestServiceImpl implements TestService

{

//实现接口必须实现的方法

public void view()

{

System.out.println("用户查看数据");

}

//实现接口必须实现的方法

public void modify()

{

System.out.println("用户修改数据");

}

示例程序采用Around 处理作为拦截器，拦截器中使用依赖注入获得当前用户名。实际Web应用中，用户应该从session中读取。这不会影响示例代码的效果。拦截器源代码如下：

public class AuthorityInterceptor implements MethodInterceptor

{

//当前用户名

private String user;

//依赖注入所必需的setter方法

public void setUser(String user)

{

this.user = user;

}

public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable

{

//获取当前拦截的方法名

String methodName = invocation.getMethod().getName();

//下面执行权限检查

//对既不是管理员，也不是注册用户的情况

if (!user.equals("admin") && !user.equals("registedUser"))

{

System.out.println("您无权执行该方法");

return null;

}

//对仅仅是注册用户，调用修改数据的情况

else if (user.equals("registedUser") && methodName.equals
("modify"))

{

System.out.println("您不是管理员，无法修改数据");

return null;

}

//对管理员或注册用户，查看数据的情况

else

{

return invocation.proceed();

}

TestAction类依赖TestService。因篇幅关系，此处不给出TestAction的接口的源代码，TestActionImpl的源代码如下：

public class TestActionImpl

{

//将TestService作为成员变量，面向接口编程

private TestService ts;

//依赖注入的setter方法

public void setTs(TestService ts)

{

this.ts = ts;

}

//修改数据

public void modify()

{

ts.modify();

}

//查看数据

public void view()

{

ts.view();

}

配置文件如下：

<?xml version="1.0" encoding="GBK"?>

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"

xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans

http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

</bean>

<list>

<value>authorityInterceptor</value>

</list>

</property>

</bean>

</bean>

</beans>

主程序请求testAction Bean，然后调用该Bean的两个方法，主程序如下：

public class BeanTest

{

public static void main(String[] args)throws Exception

{

//创建Spring容器实例

ApplicationContext ctx = new FileSystemXmlApplicationContext
("bean.xml");

//获得TestAction bean

TestAction ta = (TestAction)ctx.getBean("testAction");

//调用bean的两个测试方法

ta.view();

ta.modify();

}

程序执行结果如下：

[java] 用户查看数据

[java] 用户修改数据

代理似乎没有发挥任何作用。因为配置文件中的当前用户是admin，admin用户具备访问和修改数据的权限，因此代理并未阻止访问。将配置文件中的admin修改成registed- User，再次执行程序，得到如下结果：

[java] 用户查看数据

[java] 您不是管理员，无法修改数据

代理阻止了registedUser修改数据，查看数据可以执行。将registedUser修改成其他用户，执行程序，看到如下结果：

[java] 您无权执行该方法

代理阻止用户对两个方法的执行。基于AOP的权限检查，可以降低程序的代码量，因为无须每次调用方法之前，手动编写权限检查代码；同时，权限检查与业务逻辑分离，提高了程序的解耦。

示例中的目标Bean被暴露在容器中，可以被客户端代码直接访问。为了避免客户端代码直接访问目标Bean，可以将目标Bean定义成代理工厂的嵌套Bean，修改后的配置文件如下：

<?xml version="1.0" encoding="GBK"?>

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"

xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans

http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

</bean>

</property>

<list>

<value>authorityInterceptor</value>

</list>

</property>

</bean>

</bean>

</beans>

由上面介绍的内容可见，Spring的AOP是对JDK动态代理模式的深化。通过Spring AOP组件，允许通过配置文件管理目标Bean和AOP所需的处理。

下面将继续介绍如何为没有实现接口的目标Bean创建CGLIB代理。

6.2.5 代理类
如果目标类没有实现接口，则无法创建JDK动态代理，只能创建CGLIB代理。如果需要没有实现接口的Bean实例生成代理，配置文件中应该修改如下两项：

● 去掉<property name="proxyInterfaces"/>声明。因为不再代理接口，因此，此处的配置没有意义。

● 增加<property name="proxyTargetClass">子元素，并设其值为true，通过该元素强制使用CGLIB代理，而不是JDK动态代理。

注意：最好面向接口编程，不要面向类编程。同时，即使在实现接口的情况下，也可强制使用CGLIB代理。

CGLIB代理在运行期间产生目标对象的子类，该子类通过装饰器设计模式加入到Advice中。因为CGLIB代理是目标对象的子类，则必须考虑保证如下两点：

● 目标类不能声明成final，因为final类不能被继承，无法生成代理。

● 目标方法也不能声明成final，final方法不能被重写，无法得到处理。

当然，为了需要使用CGLIB代理，应用中应添加CGLIB二进制Jar文件。

6.2.6 使用BeanNameAutoProxyCreator自动创建代理
这是一种自动创建事务代理的方式，一旦在容器中配置了BeanNameAutoProxyCreator实例，该实例将会对指定名字的Bean实例自动创建代理。实际上，BeanNameAutoProxyCreator是一个Bean后处理器，理论上它会对容器中所有的Bean进行处理，实际上它只对指定名字的Bean实例创建代理。

BeanNameAutoProxyCreator根据名字自动生成事务代理，名字匹配支持通配符。

与ProxyFactoryBean一样，BeanNameAutoProxyCreator需要一个interceptorNames属性，该属性名虽然是“拦截器”，但并不需要指定拦截器列表，它可以是Advisor或任何处理类型。

下面是使用BeanNameAutoProxyCreator的配置片段：

<bean id="transactionInterceptor"

class="org.springframework.transaction.interceptor.
TransactionInterceptor">

<props>

<prop key="insert*">PROPAGATION_REQUIRED </prop>

<prop key="find*">PROPAGATION_REQUIRED,readOnly</prop>

<prop key="*">PROPAGATION_REQUIRED</prop>

</props>

</property>

</bean>

<!-- 定义BeanNameAutoProxyCreator Bean，它是一个Bean后处理器，

负责为容器中特定的Bean创建AOP代理 -->

<list>

<value>core-services-applicationControllerSevice</value>

<value>core-services-deviceService</value>

<value>core-services-authenticationService</value>

<value>core-services-packagingMessageHandler</value>

<value>core-services-sendEmail</value>

<value>core-services-userService</value>

</list>

</property>

<list>

<value>transactionInterceptor</value>

</list>

</property>

</bean>

上面的片段是使用BeanNameAutoProxyCreator自动创建事务代理的片段。Transaction- Interceptor用来定义事务拦截器，定义事务拦截器时传入事务管理器Bean，也指定事务传播属性。

通过BeanNameAutoProxyCreator定义Bean后处理器，定义该Bean后处理器时，通过beanNames属性指定有哪些目标Bean生成事务代理；还需要指定“拦截器链”，该拦截器链可以由任何处理组成。

定义目标Bean还可使用通配符，使用通配符的配置片段如下所示：

<!-- 定义BeanNameAutoProxyCreator Bean，它是一个Bean后处理器，

负责为容器中特定的Bean创建AOP代理 -->

<value>*DAO,*Service,*Manager</value>

</property>

<list>

<value>transactionInterceptor</value>

</list>

</property>

</bean>

上面的配置片段中，所有名字以DAO、Service、Manager结尾的bean，将由该“bean后处理器”为其创建事务代理。目标bean不再存在，取而代之的是目标bean的事务代理。通过这种方式，不仅可以极大地降低配置文件的繁琐，而且可以避免客户端代码直接调用目标bean。

注意：虽然上面的配置片段是为目标对象自动生成事务代理。但这不是唯一的，如果有需要，可以为目标对象生成任何的代理。BeanNameAutoProxyCreator为目标对象生成怎样的代理，取决于传入怎样的处理Bean，如果传入事务拦截器，则生成事务代理Bean；否则将生成其他代理，在后面的实例部分，读者将可以看到大量使用BeanNameAutoProxy- Creator创建的权限检查代理。

6.2.7 使用DefaultAdvisorAutoProxyCreator自动创建代理
Spring还提供了另一个Bean后处理器，它也可为容器中的Bean自动创建代理。相比之下，DefaultAdvisorAutoProxyCreator是更通用、更强大的自动代理生成器。它将自动应用于当前容器中的advisor，不需要在DefaultAdvisorAutoProxyCreator定义中指定目标Bean的名字字符串。

这种定义方式有助于配置的一致性，避免在自动代理创建器中重复配置目标Bean 名。

使用该机制包括：

● 配置DefaultAdvisorAutoProxyCreator bean定义。

● 配置任何数目的Advisor，必须是Advisor，不仅仅是拦截器或其他处理。因为，必须使用切入点检查处理是否符合候选Bean定义。

DefaultAdvisorAutoProxyCreator计算Advisor包含的切入点，检查处理是否应该被应用到业务对象，这意味着任何数目的Advisor都可自动应用到业务对象。如果Advisor中没有切入点符合业务对象的方法，这个对象就不会被代理。如果增加了新的业务对象，只要它们符合切入点定义，DefaultAdvisorAutoProxyCreator将自动为其生成代理，无须额外配置。

当有大量的业务对象需要采用相同处理，DefaultAdvisorAutoProxyCreator是非常有用的。一旦定义恰当，直接增加业务对象，而不需要额外的代理配置，系统自动为其增加代理。

<beans>

<bean id="transactionManager"

class="org.springframework.orm.hibernate3.
HibernateTransactionManager">

</bean>

<bean id="transactionInterceptor"

class="org.springframework.transaction.interceptor.
TransactionInterceptor">

<props>

<prop key="*">PROPAGATION_REQUIRED</prop>

<prop key="find*">PROPAGATION_REQUIRED,readOnly</prop>

</props>

</property>

</bean>

</bean>

<!-- 定义额外的Advisor>

</beans>

DefaultAdvisorAutoProxyCreator支持过滤和排序。如果需要排序，可让Advisor实现org.springframework.core.Ordered接口来确定顺序。TransactionAttributeSourceAdvisor已经实现Ordered接口，因此可配置其顺序，默认是不排序。

采用这样的方式，一样可以避免客户端代码直接访问目标Bean，而且配置更加简洁。只要目标Bean符合切入点检查，Bean后处理器自动为目标Bean创建代理，无须依次指定目标Bean名。

注意：Spring也支持以编程方式创建AOP代理，但这种方式将AOP代理所需要的目标对象和处理Bean等对象的耦合降低到代码层次，因此不推荐使用

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