说说在 Spring 中如何创建增强类（AOP）

Spring 使用增强类来定义横切逻辑，同时由于 Spring 只支持方法连接点，而增强还包括在方法的哪一点上加入横切代码，所以增强类既包括横切逻辑，又包括部分连接点的信息。

1 增强类型

AOP 联盟为增强定义了 org.aopalliance.aop.Advice 接口：

增强接口的继承关系

带红点标志的是 AOP 联盟所定义的接口，其它的是 Spring 定义的扩展增强接口。

按照增强在目标类方法连接点的位置，可以将增强划分为以下五类：

类型 类名 说明
前置增强 org.springframework.aop.BeforeAdvice 在目标方法执行前来实施增强。
后置增强 org.springframework.aop.AfterReturningAdvice 在目标方法执行后来实施增强。
环绕增强 org.aopalliance.intercept.MethodInterceptor 在目标方法执行前后同时实施增强。
异常抛出增强 org.springframework.aop.ThrowsAdvice 在目标方法抛出异常后来实施增强。
引介增强 org.springframework.aop.introductioninterceptor 在目标类中添加一些新的方法和属性。

通过实现（加入横切逻辑）这些增强接口的方法，就可以将它们织入目标类方法的相应连接点位置 。

2 前置增强

2.1 示例

假设，我们需要开发一个充电器共享的应用，既然是共享充电器，自然需要提供租借服务。

租借服务接口：

public interface RentService {

    boolean rent(String userId);
}

租借服务类：

public class RentServiceImpl implements RentService {

    /**
     * 租赁
     * @param userId 用户 ID
     * @return
     */
    public boolean rent(String userId) {
        System.out.println("租赁成功");
        return true;
    }
}

这时，我们希望在日志中记录租赁用户的 ID。这个需求可以通过前置增强来实现。

RentBeforeAdvice：

public class RentBeforeAdvice implements MethodBeforeAdvice {
    public void before(Method method, Object[] args, Object o) throws Throwable {
        System.out.println("准备租赁的用户 ID：" + args[0]);
    }
}

MethodBeforeAdvice 接口定义了一个方法：

void before(Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable;
参数 说明
method 目标类的方法。
args 目标类方法的入参。
target 目标类实例。

当调用这个方法发生异常时，将会不会执行目标类方法。

单元测试：

RentService rentService = new RentServiceImpl();
RentBeforeAdvice advice = new RentBeforeAdvice();

//创建代理工厂
ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
proxyFactory.setTarget(rentService);//设置代理目标
proxyFactory.addAdvice(advice);//设置增强

//生成代理类
RentService proxy = (RentService) proxyFactory.getProxy();

final String userId = "001";
proxy.rent(userId);

输出结果：

准备租赁的用户 ID：001
租赁成功

2.2 剖析 ProxyFactory

我们使用 org.springframework.aop.framework.ProxyFactory 通过编码的方式将 RentBeforeAdvice 的增强织入目标类 RentService 中。

Spring 定义了 AopProxy 接口，并提供了两种创建代理实现类：

CglibAopProxy 使用的是 CGLib 代理技术，而 JdkDynamicAopProxy 使用的是 JDK 技术。如果通过 ProxyFactory 的 setInterfaces(Class[] interfaces) 方法指定了目标接口进行代理，则 ProxyFactory 会使用 JdkDynamicAopProxy。此外，还可以通过 ProxyFactory 的 setOptimize(true) 方法让 ProxyFactory 启动优化代理方式，这样，针对接口的代理也会使用 CglibAopProxy。

注意： 因为 Spring 本身集成了 CGLib 库，所以可以直接使用 CGLib 代理技术。

ProxyFactory 通过 addAdvice() 来增加一个增强 。 所以我们可以使用这个方法来增加多个增强，通过增强形成一个增强链，它们的调用顺序和添加顺序是一致的，也可以通过 addAdvisor(int pos, Advisor advisor) 把特定的增强添加到增强链的某个具体位置（起始位置为 0）。

2.3 Spring 配置

<bean id="rentBeforeAdvice" class="net.deniro.spring4.aop.RentBeforeAdvice"/>
<bean id="rentService" class="net.deniro.spring4.aop.RentServiceImpl"/>
<bean id="rentService2" class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean"
      p:proxyInterfaces="net.deniro.spring4.aop.RentService"
      p:interceptorNames="rentBeforeAdvice"
      p:target-ref="rentService"
        >
</bean>

ProxyFactoryBean 负责为其它 Bean 创建代理实例。它有这些属性：

属性 说明
target 需要代理的目标对象。
proxyInterfaces 代理所要实现的接口，可以是多个接口。
interceptorNames 需要织入的目标对象的增强 Bean 列表。这些 Bean 必须实现 Advice 或者 MethodInterceptor，配置的顺序就是调用顺序。
singleton 确定返回的代理是否为单实例，默认为单例。
optimize 当值为 true 时，强制使用 CGLib 代理 。代理为 singleton，推荐使用 CGLib 代理。其它类型的作用域，推荐使用 JDK 代理 。 因为 CGLib 创建代理速度较慢，但创建出的代理对象运行效率较高；JDK 代理则相反 。
proxyTargetClass 是否对类进行代理。当值为 true 时，使用 CGLib 代理。

注意：将 proxyTargetClass 设置为 true 后，无需再设置 proxyInterfaces ，即使设置了也会被忽略。

单元测试：

RentService rentService=(RentService)context.getBean("rentService2");
rentService.rent("003");

输出结果：

准备租赁的用户 ID：003
租赁成功

3 后置增强

假设在租赁服务调用后，需要记录一些日志，那么我们可以使用后置增强：

public class RentAfterAdvice implements AfterReturningAdvice {
    public void afterReturning(Object returnValue, Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable {
        System.out.println("租赁服务调用结束："+new Date());
    }
}

AfterReturningAdvice 定义了一个方法：

void afterReturning(Object returnValue, Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable;
属性 说明
returnValue 目标实例方法返回的结果。
method 目标类方法。
args 目标实例方法的入参。
obj 目标类实例。

如果在后置增强中抛出了异常，这个异常如果是目标方法中所声明的异常，那么这个异常会被归入目标方法；如果不是，那么将会被转为运行时异常被抛出。

Spring 配置：

<!-- 后置增强-->
<bean id="rentAfterAdvice" class="net.deniro.spring4.aop.RentAfterAdvice"/>

<!-- 增强后的服务 -->
<bean id="rentService2" class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean"
      p:proxyInterfaces="net.deniro.spring4.aop.RentService"
      p:interceptorNames="rentBeforeAdvice,rentAfterAdvice"
      p:target-ref="rentService"
        >
</bean>

注意：interceptorNames 为 String[] 类型，它接受的是增强 Bean 的名称。因为 ProxyFactoryBean 需要使用增强 Bean 的类来生成代理类。

对于这种属性为 String[] 类型并且数组元素为 Bean 名称的配置项，建议使用 <idref bean="xxx"> 进行配置，因为这样的配置在 IDE 环境下，会马上发现配置错误并予以预警，形如：

<property name="interceptorNames">
    <list>
        <idref bean="rentBeforeAdvice"/>
        <idref bean="rentAfterAdvice"/>
    </list>
</property>

输出结果：

准备租赁的用户 ID：005
租赁成功
租赁服务调用结束：Tue Jun 05 xx:26:11 CST 2018

4 环绕增强

既然租赁服务实现了前、后增强，那何不干脆直接使用环绕增强：

public class RentInterceptor implements MethodInterceptor {
    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
        Object[] args = invocation.getArguments();
        System.out.println("准备租赁的用户 ID：" + args[0]);

        //调用目标方法
        Object obj = invocation.proceed();

        System.out.println("租赁服务调用结束：" + new Date());
        return obj;
    }
}

Spring 直接使用 AOP 联盟所定义的 MethodInterceptor 作为环绕增强的接口，该接口拥有唯一的接口方法：

Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable;

MethodInvocation 不但封装了目标方法及其入参数组，还封装了目标方法所在的实例对象 。 通过 MethodInvocation 的 getArguments()方法可以获取到目标方法的入参数组，通过 proceed() 方法反射调用目标实例相应的方法 。

配置：

<!-- 环绕增强-->
<bean id="rentInterceptor" class="net.deniro.spring4.aop.RentInterceptor"/>

<!-- 增强后的服务（环绕增强） -->
<bean id="rentService5" class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean"
      p:proxyInterfaces="net.deniro.spring4.aop.RentService"
      p:interceptorNames="rentInterceptor"
      p:target-ref="rentService"
        />

5 异常抛出增强

异常抛出增强指的是在目标方法抛出异常后实施增强，它最适合的场景是事务管理，比如当参与事务的某个方法抛出异常时必须回滚事务 。

public class TransactionManager implements ThrowsAdvice {
    public void afterThrowing(Method method, Object[] args, Object target, Exception ex)
            throws Throwable {
        System.out.println(method.getName() + " 方法抛出异常：" + ex.getMessage()+"。");
        System.out.println("成功回滚事务。");
    }
}

ThrowsAdvice 接口只是一个标签接口，它没有定义任何的方法 。

在运行期 Spring 会采用反射的机制进行判断 。 所以我们必须采用以下的形式来定义异常抛出的方法：

 void afterThrowing([Method method, Object[] args, Object target], Throwable);

注意：

  1. 方法名必须为 afterThrowing。
  2. 方法入参中的前三个入参为一组可选，即要么同时存在，要么都不存在。
  3. 最后一个入参是 Throwable 及其子类，必须定义 。

可以在同一个异常抛出增强中定义多个 afterThrowing() 方法，当目标类抛出异常，Spring 会自动调用最合适的增强方法。

假设在增强中定义了两个方法：

  • afterThrowing(Exception e)
  • afterThrowing(SQLException e)

当目标方法抛出 SQLException 时，将调用 afterThrowing(SQLException e)。因为在类继承树上，两个类距离越近，这两个类的相似度就会越高。当目标方法抛出异常时，将优先调用相似度最高的方法。

注意：标签接口是没有任何方法和属性的接口，它仅表明它的实现类属于一个特定的类型。它有这些用途：

  1. 通过标签接口来标识同一类型的类，这些类本身可能具有不同的方法，如 Advice 接口。
  2. 通过标签接口让程序或 JVM 进行一些特殊处理，如 Serializable（表明这个对象可以序列号）。

Spring 配置：

<!-- 异常增强-->
<bean id="transactionManager" class="net.deniro.spring4.aop.TransactionManager"/>

<!-- 增强后的服务（异常增强） -->
<bean id="rentService6" class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean"
  p:proxyInterfaces="net.deniro.spring4.aop.RentService"
  p:interceptorNames="transactionManager"
  p:target-ref="rentService"
    />

输出结果：

replay 方法抛出异常：归还失败。
成功回滚事务。

6 引介增强

引介增强会为目标类创建新的方法和新的属性，所以它的连接点是类级别的 。通过引介增强，我们可以为目标类添加一个接口的实现（原来目标类未实现该接口） , 引介增强会为目标类创建实现某接口的代理 。

Spring 定义了引介增强的标签接口 IntroductionInterceptor，Spring 为该接口提供了 DelegatingIntroductionInterceptor 实现类，一般情况下，通过扩展该实现类就可以自定义引介增强类 。

假设，我们需要做一个带可控开关的性能监控器。

性能记录类：

public class PerformanceRecord {

    private final String methodName;//方法名称
    private final long begin;//开始时间

    public PerformanceRecord(String method) {
        this.methodName = method;
        this.begin = System.currentTimeMillis();
    }

    /**
     * 打印性能信息
     */
    public void print() {
        long end = System.currentTimeMillis();
        long elapse = end - begin;
        System.out.println(methodName + " 耗费时间：" + elapse + " 毫秒");
    }
}

性能监视器类：

public class PerformanceMonitor {

    //通过 ThreadLocal，保存与调用线程相关的性能监视信息
    private static ThreadLocal<PerformanceRecord> record=new
            ThreadLocal<PerformanceRecord>();

    /**
     * 开启监视
     * @param method 需要监视的方法
     */
    public static void begin(String method) {
        System.out.println("开启监视...");
        record.set(new PerformanceRecord(method));
    }

    /**
     * 结束监视
     */
    public static void end() {
        System.out.println("结束监视...");
        record.get().print();

    }
}

现在定义一个用于标识目标类是否支持性能监控的接口：

public interface Monitorable {
    void setActive(boolean active);
}

这里定义了一个接口方法，作为性能监控功能的开关。

接着，通过扩展 DelegatingIntroductionInterceptor，为目标类引入性能监控功能：

public class ControllablePerformanceMonitor extends DelegatingIntroductionInterceptor
        implements Monitorable {
    //保存性能监控功能的开关，通过 ThreadLocal，会让每一个线程都能够单独使用一个状态
    private ThreadLocal<Boolean> monitorStatuses = new ThreadLocal<Boolean>();

    public void setActive(boolean active) {
        monitorStatuses.set(active);
    }

    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
        Object obj = null;

        if (monitorStatuses.get() != null && monitorStatuses.get()) {//开启性能监控
            PerformanceMonitor.begin(invocation.getClass().getName() + "." + invocation
                    .getMethod().getName());
            obj = super.invoke(invocation);
            PerformanceMonitor.end();
        } else {
            obj = super.invoke(invocation);
        }
        return obj;
    }
}

配置引介增强：

<!-- 性能监控器-->
<bean id="performanceMonitor"
  class="net.deniro.spring4.aop.ControllablePerformanceMonitor"/>

<!-- 引介增强-->
<bean id="rentService7" class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean"
  p:interfaces="net.deniro.spring4.aop.Monitorable"
  p:target-ref="rentService"
  p:interceptorNames="performanceMonitor"
  p:proxyTargetClass="true"
    />
  • p:interfaces 指定引介增强所要实现的接口。
  • 由于只能通过为目标类创建子类的方式来生成引介增强代理，所以必须将 p:proxyTargetClass=”true” 。

如果没有对 ControllablePerformaceMonitor 进行线程安全的处理，那么必须将 singleton 属性设置为 false, 让 ProxyFactoryBean 产生 prototype 的作用域类型的代理 。 但这样做会带来了一个严重的性能问题。因为 CGLib 动态创建代理的性能很低，而每次 getBean() 方法从容器中获取作用域为 prototype 的 Bean 时，都会返回一个新的代理实例，所以这种影响是巨大的，因此我们在这里通过 ThreadLocal 对 ControllablePerformaceMonitor 的开关进行线程安全化处理 。 通过线程安全处理后，就可以使用默认的 singleton Bean 作用域，这样创建代理的动作仅发生一次，就不会发生性能问题啦 O(∩_∩)O哈哈~

单元测试：

RentService rentService=(RentService)context.getBean("rentService7");

System.out.println("-------- 未开启监控 ------");
rentService.rent("007");//默认未开启监控

//开启监控
Monitorable monitorable=(Monitorable)rentService;
monitorable.setActive(true);
System.out.println("-------- 开启监控 ------");
rentService.rent("008");

输出结果：

definitions from class path resource [spring7-3.xml]]
-------- 未开启监控 ------
租赁成功
-------- 开启监控 ------
开启监视...
租赁成功
结束监视...
org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$CglibMethodInvocation.rent 耗费时间：0 毫秒

注意：在 Spring4 之前的版本中，基于 CGLib 的类代理需要目标类必须具有无参的构造函数，Spring4 中已经取消（通过 objenesis 类库实现）这一限制啦 O(∩_∩)O哈哈~，我们甚至可以通过构造函数的注入方式来增强目标 Bean 。

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