大数据分析：AOP设计原理详析

一． Java程序执行流

如果从虚拟机线程栈的角度考虑Java程序执行的话，那么，你会发现，真个程序运行的过程就是方法调用的过程。我们按照方法执行的顺序，将方法调用排成一串，这样就构成了Java程序流。

我们将上述的线程栈里的方法调用按照执行流排列，会有如下类似的图：

基于时间序列，我们可以将方法调用排成一条线。而每个方法调用则可以看成Java执行流中的一个节点。这个节点在AOP的术语中，被称为Join Point，即连接点。 一个Java程序的运行的过程，就是若干个连接点连接起来依次执行的过程。

在我们正常的面向对象的思维中， 我们考虑的是如何按照时间序列通过方法调用来实现我们的业务逻辑。那么，什么是AOP（即面向切面的编程）呢？

二．AOP概述

通常面向对象的程序，代码都是按照时间序列纵向展开的，而他们都有一个共性：即都是已方法调用作为基本执行单位展开的。 将方法调用当做一个连接点，那么由连接点串起来的程序执行流就是整个程序的执行过程。

AOP(Aspect Oriented Programming)则是从另外一个角度来考虑整个程序的，AOP概述

AOP（Aspect-Oriented Programming，面向切面编程），可以说是OOP（Object-Oriented Programing，面向对象编程）的补充和完善。OOP引入封装、继承和多态性等概念来建立一种对象层次结构，用以模拟公共行为的一个集合。当我们需要为分散的对象引入公共行为的时候，OOP则显得无能为力。

也就是说，OOP允许你定义从上到下的关系，但并不适合定义从左到右的关系。例如日志功能。日志代码往往水平地散布在所有对象层次中，而与它所散布到的对象的核心功能毫无关系。对于其他类型的代码，如安全性、异常处理和透明的持续性也是如此。这种散布在各处的无关的代码被称为横切（cross-cutting）代码，在OOP设计中，它导致了大量代码的重复，而不利于各个模块的重用。

而AOP技术则恰恰相反，它利用一种称为“横切”的技术，剖解开封装的对象内部，并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块，并将其名为“Aspect”，即切面。所谓切面，简单地说，就是将那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块间的耦合度，并有利于未来的可操作性和可维护性。

AOP代表的是一个横向的关系，如果说“对象”是一个空心的圆柱体，其中封装的是对象的属性和行为；那么面向切面编程的方法，就仿佛一把利刃，将这些空心圆柱体剖开，以获得其内部的消息。而剖开的切面，也就是所谓的切面了。然后它又以巧夺天功的妙手将这些剖开的切面复原，不留痕迹。

使用“横切”技术，AOP把软件系统分为两个部分：核心关注点和横切关注点。

业务处理的主要流程是核心关注点，与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是，他们经常发生在核心关注点的多处，而各处都基本相似。比如权限认证、日志、事务处理。Aop 的作用在于分离系统中的各种关注点，将核心关注点和横切关注点分离开来。

正如Avanade公司的高级方案构架师Adam Magee所说：

AOP的核心思想就是——将应用程序中的商业逻辑同对其提供支持的通用服务进行分离。

实现AOP的技术，主要分为两大类：

采用动态代理技术，利用截取消息的方式，对该消息进行装饰，以取代原有对象行为的执行；

采用静态织入的方式，引入特定的语法创建切面，从而使得编译器可以在编译期间织入有关切面的代码。

三．AOP的术语

连接点（Joinpoint）: 程序执行过程中明确的点，如方法的调用或特定的异常被抛出。

增强（Advice）: 在特定的连接点，AOP框架执行的动作。各种类型的增强包括“around”、“before”和“throws”增强。增强类型将在下面讨论。许多AOP框架包括Spring都是以拦截器做增强模型，维护一个“围绕”连接点的拦截器链。Spring中定义了四个advice: BeforeAdvice, AfterAdvice, ThrowAdvice和DynamicIntroductionAdvice。

切入点（Pointcut）: 指定一个增强将被引发的一系列连接点的集合。AOP框架必须允许开发者指定切入点：例如，使用正则表达式。 Spring定义了Pointcut接口，用来组合MethodMatcher和ClassFilter，可以通过名字很清楚的理解， MethodMatcher是用来检查目标类的方法是否可以被应用此增强，而ClassFilter是用来检查Pointcut是否应该应用到目标类上。

引介（Introduction）: 添加方法或字段到被增强的类。 Spring允许引入新的接口到任何被增强的对象。例如，你可以使用一个引入使任何对象实现 IsModified接口，来简化缓存。Spring中要使用Introduction, 可有通过DelegatingIntroductionInterceptor来实现增强，通过DefaultIntroductionAdvisor来配置Advice和代理类要实现的接口

目标对象（Target Object）: 包含连接点的对象。也被称作被增强或被代理对象。

AOP代理（AOP Proxy）: AOP框架创建的对象，包含增强。 在Spring中，AOP代理可以是JDK动态代理或者CGLIB代理。

切面（Aspect）：一个关注点的模块化，这个关注点实现可能另外横切多个对象。事务管理是J2EE应用中一个很好的横切关注点例子。切面用spring的 Advisor或拦截器实现。

织入（Weaving）: 组装切面来创建一个被增强对象。这可以在编译时完成（例如使用AspectJ编译器），也可以在运行时完成。Spring和其他纯Java AOP框架一样，在运行时完成织入。

四．Spring AOP的工作原理

前面已经介绍了AOP编程首先要选择它感兴趣的连接点----即切入点(Point cut)，那么。AOP能对切入点做什么样的编程呢？ 我们先将代理模式下的某个连接点细化。你会看到例如以下这个示意图所表示的过程：

为了减少我们对Spring的AOP的理解难度，我在这里将代理角色的职能进行了简化，方便大家理解。

（注意：真实的Spring AOP的proxy角色扮演的仅仅能比这复杂的多。这里仅仅是简化，方便大家理解，请不要先入为主）代理模式的代理角色最起码要考虑三个阶段：

1. 在调用真正对象的方法之前，应该须要做什么？

2. 在调用真正对象的方法过程中，假设抛出了异常，须要做什么？

3.在调用真正对象的方法后。返回了结果了，须要做什么？

AOP对这种方法调用的编程。就是针对这三个阶段插入自己的业务代码。

如今我们如果当前RealSubject这个角色的类是 org.luanlouis.springlearning.aop.FooService ，当前这个连接点相应的方法签名是：public void foo()。那么上述的代理对象的三个阶段将会有下面的处理逻辑：            

1. 在调用真正对象的方法之前，

 proxy会告诉Spring AOP:  "我将要调用类org.luanlouis.springlearning.aop.FooService  的public void foo() ，在调用之前。你有什么处理建议吗？";

Spring AOP这时依据proxy提供的类名和方法签名,然后拿这些信息尝试匹配是否在其感兴趣的切入点内。假设在感兴趣的切入点内，Spring AOP会返回 MethodBeforeAdvice处理建议，告诉proxy应该运行的操作。

2. 在调用真正对象的方法过程中，假设抛出了异常，须要做什么？

proxy告诉Spring AOP: “我调用类org.luanlouis.springlearning.aop.FooService  的public void foo()过程中抛出了异常，你有什么处理建议？”

Spring AOP依据proxy提供的类型和方法签名。确定了在其感兴趣的切入点内，则返回对应的处理建议ThrowsAdvice，告诉proxy这个时期应该採取的操作。

3.在调用真正对象的方法后，返回了结果了。须要做什么？

proxy告诉Spring AOP:"我调用类org.luanlouis.springlearning.aop.FooService  的public void foo()结束了，并返回了结果你如今有什么处理建议？"；

pring AOP 依据proxy提供的类型名和方法签名，确定了在其感兴趣的切入点内。则返回AfterReturingAdivce处理建议，proxy得到这个处理建议，然后运行建议。

五．Spring AOP的工作实质

Spring AOP是根据proxy提供的特定类的特定方法执行的特定时期阶段给出相应的处理建议。

要完成该工作，Spring AOP应该： ①确定 AOP的切入点（Point Cut），这个可以通过切入点表达式来完成； ②提供相应的建议 ，即我们常说的Advice。