Spring 核心 —— AOP (面向切面编程)
1. 核心理论：什么是 AOP？它解决了什么问题？
AOP (Aspect-Oriented Programming)，即面向切面编程，是 Spring 框架的另一个核心设计思想，是面向对象编程（OOP）的有力补充。它与 IoC/DI 共同构成了 Spring 的两大基石。
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定义: AOP 是一种编程范式，它允许开发者定义横切关注点 (Cross-cutting Concerns)，并将其从核心业务逻辑中分离出来，以模块化的方式进行管理。
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核心思想: 解耦。它解决了传统 OOP 难以处理的“横切关注点”问题，提高了代码的模块化程度和可维护性。
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横切关注点: 指那些遍布于应用程序的多个模块中，但又与核心业务逻辑相对独立的通用功能。例如：
- 日志记录 (Logging)
- 事务管理 (Transaction Management)
- 安全检查 (Security)
- 性能监控 (Performance Monitoring)
在传统的 OOP 代码中，这些横切逻辑会散布在各个业务方法中，导致代码冗余，并且难以维护。AOP 则能够将这些通用的、与业务逻辑无关的功能，从核心业务代码中剥离出来，集中管理。
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生活比喻:
- 传统方式 (无 AOP): 你在写一篇小说（核心业务逻辑），但你必须在每个章节的开头和结尾手动添加“版权声明”和“页码”，导致你的小说内容和这些“非核心”内容混杂在一起。
- AOP 方式 (有 AOP): 你只需要告诉出版社（Spring AOP 框架）：“请在我的所有章节的开头加上版权声明，结尾加上页码。”出版社就会自动帮你完成这些工作，你的小说内容依然纯粹，而这些“横切”的功能则由出版社统一处理。
2. 深度剖析：AOP 的核心概念与通知类型
2.1 AOP 核心概念详解
理解 AOP，需要先了解几个核心术语：
- 切面 (Aspect): 一个模块化的横切关注点。它通常是一个类，包含了通知 (Advice) 和切入点 (Pointcut) 的定义。例如，一个负责记录所有方法调用的日志模块就可以是一个切面。
- 连接点 (Join Point): 程序执行过程中的一个点，例如方法的执行或异常的处理。在 Spring AOP 中，连接点总是特指方法的执行。
- 切入点 (Pointcut): 一个表达式，用于定义通知在哪些连接点（哪些方法上）执行。它决定了“在哪做”。
- 通知 (Advice): 切面在特定连接点执行的动作。它定义了“在什么时候”和“做什么”，是切面中的具体业务逻辑。
- 目标对象 (Target Object): 被一个或多个切面所通知的原始对象。
- 织入 (Weaving): 将切面应用到目标对象并创建新的代理对象的过程。Spring AOP 在运行时进行织入。
2.2 常用的通知类型 (Advice Types)
Spring AOP 定义了五种通知类型，它们决定了切面代码在目标方法执行的“何时”运行：
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@Before(前置通知)- 何时：在目标方法执行之前执行。
- 作用：常用于权限检查、日志记录、参数校验等。
- 特点：不能阻止目标方法的执行（除非抛出异常）。
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@AfterReturning(后置返回通知)- 何时：在目标方法成功执行并返回结果之后执行（即目标方法没有抛出任何异常）。
- 作用：可以获取到方法的返回值，常用于对返回结果进行处理或记录。
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@AfterThrowing(异常通知)- 何时：在目标方法抛出异常之后执行。
- 作用：可以获取到抛出的异常信息，常用于异常处理、错误日志记录、回滚事务等。
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@After(后置通知 / 最终通知)- 何时：无论目标方法是成功执行、正常返回，还是抛出异常，它总是在目标方法执行之后执行。
- 作用：类似于 Java 中的
finally块，常用于资源的释放（如关闭流、释放锁等）。
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@Around(环绕通知)- 何时：这是功能最强大、最灵活的通知。它“包裹”了整个目标方法的执行。我们可以在方法执行前后自定义逻辑，并且可以控制是否执行目标方法（通过调用
ProceedingJoinPoint.proceed()方法）、修改目标方法的返回值、或者在调用目标方法前后抛出异常。 - 作用：常用于复杂的性能监控、事务管理、缓存控制等。
- 特点：需要接收一个
ProceedingJoinPoint参数，并必须调用其proceed()方法来使目标方法执行，否则目标方法将不会执行。
- 何时：这是功能最强大、最灵活的通知。它“包裹”了整个目标方法的执行。我们可以在方法执行前后自定义逻辑，并且可以控制是否执行目标方法（通过调用
2.3 AOP 核心概念与执行流程图解
为了更清晰地理解 AOP，我们将结合一个流程图和一个代码执行顺序模拟来看。
场景设定：
- 目标对象 (Target)：一个
UserServiceImpl，它有一个createUser()方法。 - 切面 (Aspect)：一个
LoggingAspect，它定义了一个logBefore()通知，希望在createUser()执行前运行。
流程图
下图展示了一个外部调用，是如何被 Spring AOP 的代理拦截，并一步步执行切面逻辑的。
+--------+ 1. 调用 createUser() +-----------------+
| Client | ----------------------> | Proxy Object | (由 Spring AOP 创建)
+--------+ | (代理对象) | +-------+---------+ || 2. 代理拦截调用v
+-------------------------------------------------------------------------+
| [ 代理对象内部逻辑 ] |
| |
| a) Pointcut 检查: "createUser()方法是否匹配？" -> [是] |
| |
| b) 3. 执行 @Before Advice (前置通知) |
| (调用 LoggingAspect.logBefore()) |
| |
| +--------------------------------------------------+ |
| | 4. 通过反射调用原始对象的方法 | |
| v | |
| +----------------+ +-----------------------------+ |
| | Target Object | <------ | createUser() 核心业务逻辑 | |
| | (你的原始对象) | +-----------------------------+ |
| +----------------+ ^ |
| ^ | 5. 方法返回 |
| +---------------------------+ |
| |
| c) 6. 执行 @AfterReturning 等后续通知... |
| |
+-------------------------------------------------------------------------+|| 7. 代理向 Client 返回最终结果v
+--------+
| Client |
+--------+
代理执行流程（文字描述）
- 客户端调用代理：客户端代码（如另一个Service或Controller）调用方法，但它实际调用的是Spring生成的代理对象的方法。
- 代理逻辑介入：代理对象接收到方法调用后，不会立即执行目标对象的真实方法。相反，它会启动AOP的增强逻辑。
- 执行前置/环绕前置通知：代理对象会根据切面配置，首先执行所有适用的前置通知 (
@Before)。如果是环绕通知，则执行环绕通知中位于proceed()方法调用之前的部分。 - 调用目标方法：在所有前置逻辑执行完毕后，代理对象通过反射（JDK代理）或MethodProxy（CGLIB代理）来调用真实目标对象（Target）的同名方法。
- 执行后置/环绕后置通知：在目标方法执行完毕后，代理逻辑继续：
- 如果目标方法成功执行并返回，代理会执行后置返回通知 (
@AfterReturning)。 - 如果目标方法抛出异常，代理会执行异常通知 (
@AfterThrowing)。 - 无论目标方法是否成功，代理都会执行最终通知 (
@After)。 - 如果是环绕通知，则执行
proceed()方法调用之后的部分。
- 如果目标方法成功执行并返回，代理会执行后置返回通知 (
- 返回结果：代理对象将目标方法的执行结果（或异常）返回给最初的调用者。
代码执行顺序模拟
上面的流程图在代码层面是如何体现的呢？我们可以把 Spring 创建的那个代理对象想象成下面这个样子：
// 这是 Spring 在运行时为你动态生成的 "UserServiceProxy" 类
// 你看不到这个类的源码，但可以这样理解它的行为public class UserServiceProxy implements UserService {// 1. 代理对象内部，持有你的原始对象 (Target)private UserServiceImpl realUserService;// 2. 代理对象还知道你的切面里有什么逻辑 (Aspect)private LoggingAspect loggingAspect;public UserServiceProxy(UserServiceImpl real, LoggingAspect aspect) {this.realUserService = real;this.loggingAspect = aspect;}// 3. 关键：当你调用 userService.createUser() 时，实际执行的是这个代理方法！@Overridepublic void createUser(String name) {// 这个方法调用本身，就是一个 "Join Point" (连接点)// 4. 在调用真实方法之前，代理会先执行 AOP 逻辑// a. Pointcut (切入点) 检查：// "这个方法 createUser() 是不是我关心的那个？" -> 是的，匹配成功！// b. Advice (通知) 执行：// 执行 @Before 通知loggingAspect.logBefore(); // -> 控制台打印 "AOP 日日志：准备执行..."// 5. 调用原始对象的真实方法 (Target)realUserService.createUser(name); // -> 控制台打印 "核心业务：正在创建用户..."// c. 如果有 @After 等通知，会在这里继续执行...}
}
总结：
通过这个代理，Spring AOP 在完全不修改你原始 UserServiceImpl 代码的情况下，成功地在 createUser 方法执行前后插入了额外的日志逻辑，实现了代码的解耦和功能的增强。
2.4 代理的创建时机与执行流程
a) 代理的创建时机
Spring在Bean的生命周期中，通过一个关键的扩展点——BeanPostProcessor来创建代理对象的。
- 在Bean初始化完成之后，Spring会调用
BeanPostProcessor的postProcessAfterInitialization()方法。 - 其中一个实现
AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator会检查当前Bean是否需要被AOP增强。 - 如果需要，它就会为这个Bean创建一个代理对象，并返回这个代理对象来替换掉容器中原有的Bean实例。
b) 代理的执行流程
当一个被AOP增强的方法被调用时，调用者实际调用的是代理对象的方法。其执行流程如下：
- 调用代理对象。
- 代理逻辑介入，执行前置通知 (
@Before)或环绕通知的前半部分。 - 通过反射调用真实目标对象（Target）的同名方法。
- 真实方法执行完毕后，代理逻辑继续执行后置通知（
@AfterReturning,@AfterThrowing,@After）或环绕通知的后半部分。 - 代理对象将结果返回给调用者。
2.4 多个通知的执行顺序
这是一个非常重要的面试细节题。当多个切面的多个通知作用于同一个方法时，它们的执行顺序遵循以下规则：
a) 不同切面之间的顺序
- 可以通过在切面类上使用
@Order(数字)注解来指定切面的优先级。数字越小，优先级越高。 - 执行顺序（洋葱模型）：
- 在进入目标方法时（执行前置通知），优先级越高的切面越先执行。
- 在退出目标方法时（执行后置通知），优先级越高的切面越后执行。
- 这形成了一个“洋葱式”的调用结构：高优先级的切面包围着低优先级的切面。
b) 同一个切面内不同通知的顺序
- 如果一个方法同时被
@Around,@Before,@After等多种通知增强，它们的执行顺序是固定的：@Around环绕通知的前半部分。@Before前置通知。- 目标方法执行。
@Around环绕通知的后半部分。@After后置通知（最终通知）。@AfterReturning（如果成功）或@AfterThrowing（如果异常）。
3. 深度剖析：Spring AOP 的实现原理
Spring AOP 的实现原理是基于动态代理模式。它不会直接修改字节码，而是在运行时为目标对象生成一个代理对象，通过代理对象来增强目标对象的功能。
Spring 主要使用以下两种动态代理技术来实现这一过程：
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JDK 动态代理
- 原理：这是 Java 官方提供的代理技术。它通过
Proxy类和InvocationHandler接口，在运行时动态地创建一个实现了目标对象所实现接口的新类（即代理类）。 - 要求：目标对象必须实现至少一个接口。Spring AOP 会基于这些接口来生成代理对象。
- 特点：因为代理对象只实现了接口，所以它无法被转型为目标对象的具体类型，只能被转型为接口类型。
- 如果目标对象实现了接口：Spring默认会使用JDK动态代理。JDK动态代理是基于接口的，它会创建一个实现了与目标对象相同接口的代理类。
- 原理：这是 Java 官方提供的代理技术。它通过
-
CGLIB 动态代理
- 原理：这是一个第三方的代码生成库。它通过在运行时动态地创建目标对象的一个子类来作为代理对象，并重写父类（即目标对象）的非
final方法。 - 要求：目标对象不能是
final类，因为final类无法被继承。同样，要被代理的方法也不能是final的。 - 特点：因为代理对象是目标对象的子类，所以它可以被转型为目标对象的具体类型。
- 如果目标对象没有实现任何接口：Spring会使用CGLIB动态代理。CGLIB是基于继承的，它会创建一个目标对象的子类作为代理。
- 原理：这是一个第三方的代码生成库。它通过在运行时动态地创建目标对象的一个子类来作为代理对象，并重写父类（即目标对象）的非
它们之间的主要区别总结如下：
| 特性 | JDK 动态代理 | CGLIB 动态代理 |
|---|---|---|
| 实现基础 | 实现接口 | 继承父类 |
| 依赖 | Java 原生支持，无需额外依赖 | 需要引入 CGLIB 库 (Spring 已内置) |
| 适用对象 | 必须实现接口的类 | 普通类 (不能是 final) |
| 性能 | 在现代 JVM 中，创建和执行性能都非常高 | 在旧版本中执行效率较高，现在与 JDK 代理性能相当 |
Spring 的选择策略：
- 在传统的 Spring 框架以及较早的 Spring Boot 版本中，默认策略是：如果一个 Bean 实现了接口，就使用 JDK 动态代理；如果没有，就使用 CGLIB。
- 在Spring Boot 2.x 及以后，为了解决 JDK 代理可能带来的类型转换异常（
ClassCastException）等问题，默认统一使用 CGLIB，无论目标对象是否实现接口。这个行为可以通过配置文件中的spring.aop.proxy-target-class属性来修改。设置为true(默认) 表示使用 CGLIB，设置为false表示如果可能，优先使用 JDK 动态代理。
- 生活比喻: 想象你有一个私人助理（代理对象）。
- 你（目标对象）只管做自己的事情（核心业务）。
- 你的助理（代理对象）会帮你处理所有“横切”的事情，比如：在你开会前提醒你带文件（
@Before），在你开完会后帮你整理会议室（@After），在你成功完成一个项目后帮你庆祝（@AfterReturning）。 - 外部的人其实是和你的助理打交道，助理再决定是否把请求转给你。
4. 代码示例：使用 Spring AOP 实现日志记录
我们将通过一个简单的 UserService，使用 Spring AOP 实现方法执行的日志记录。
4.1 接口与实现
// UserService.java (接口)
package com.study.spring.aop;public interface UserService {void addUser(String username);String getUser(String id);
}// UserServiceImpl.java (实现类)
package com.study.spring.aop;import org.springframework.stereotype.Service;@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {@Overridepublic void addUser(String username) {System.out.println("UserServiceImpl: Adding user " + username);}@Overridepublic String getUser(String id) {System.out.println("UserServiceImpl: Getting user with ID " + id);return "User-" + id;}
}
4.2 日志切面
// LoggingAspect.java
package com.study.spring.aop;import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;@Aspect // 声明这是一个切面
@Component // 声明这是一个 Spring 组件
public class LoggingAspect {// 定义切入点：匹配 com.study.spring.aop 包下所有 UserService 接口的方法@Pointcut("execution(* com.study.spring.aop.UserService.*(..))")public void userServiceMethods() {}// 前置通知：在目标方法执行前执行@Before("userServiceMethods()")public void logBefore(JoinPoint joinPoint) {System.out.println("AOP @Before: " + joinPoint.getSignature().getName() + " 方法开始执行");}// 后置通知：在目标方法执行后（无论成功或异常）执行@After("userServiceMethods()")public void logAfter(JoinPoint joinPoint) {System.out.println("AOP @After: " + joinPoint.getSignature().getName() + " 方法执行结束");}// 返回通知：在目标方法成功返回后执行@AfterReturning(pointcut = "userServiceMethods()", returning = "result")public void logAfterReturning(JoinPoint joinPoint, Object result) {System.out.println("AOP @AfterReturning: " + joinPoint.getSignature().getName() + " 方法成功返回，结果: " + result);}// 异常通知：在目标方法抛出异常后执行@AfterThrowing(pointcut = "userServiceMethods()", throwing = "ex")public void logAfterThrowing(JoinPoint joinPoint, Throwable ex) {System.out.println("AOP @AfterThrowing: " + joinPoint.getSignature().getName() + " 方法抛出异常: " + ex.getMessage());}
}
4.3 Spring 配置与运行
// AppConfig.java (Spring 配置类)
package com.study.spring.aop;import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;@Configuration
@ComponentScan("com.study.spring.aop") // 扫描 UserService 和 LoggingAspect
@EnableAspectJAutoProxy // 启用 Spring 对 AspectJ 风格的 AOP 支持
public class AppConfig {
}// MainApp.java
package com.study.spring.aop;import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;public class MainApp {public static void main(String[] args) {ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);UserService userService = context.getBean(UserService.class);System.out.println("\n--- 调用 addUser ---");userService.addUser("Alice");System.out.println("\n--- 调用 getUser ---");String user = userService.getUser("123");System.out.println("MainApp 收到用户: " + user);}
}
)
