SpringBoot中的AOP处理

什么是AOP

AOP（Aspect Oriented Programming），面向切面思想，是Spring的三大核心思想之一（两外两个：IOC-控制反转、DI-依赖注入）。

那么AOP为何那么重要呢？在我们的程序中，经常存在一些系统性的需求，比如权限校验、日志记录、统计等，这些代码会散落穿插在各个业务逻辑中，非常冗余且不利于维护。例如下面这个示意图：

有多少业务操作，就要写多少重复的校验和日志记录代码，这显然是无法接受的。当然，用面向对象的思想，我们可以把这些重复的代码抽离出来，写成公共方法，就是下面这样：

这样，代码冗余和可维护性的问题得到了解决，但每个业务方法中依然要依次手动调用这些公共方法，也是略显繁琐。有没有更好的方式呢？有的，那就是AOP，AOP将权限校验、日志记录等非业务代码完全提取出来，与业务代码分离，并寻找节点切入业务代码中：

简单地去理解，其实AOP要做三类事：

在哪里切入，也就是权限校验等非业务操作在哪些业务代码中执行。
在什么时候切入，是业务代码执行前还是执行后。
切入后做什么事，比如做权限校验、日志记录等。

因此，AOP的体系可以梳理为下图：

相关概念

切面（Aspect）：由切点和增强组成，既包含了横切逻辑的定义。也包含了连接点的定义。

通知（Advice）：是切面的详细实现。

以目标方法为參照点，依据放置的地方不同，可分为前置通知（Before）、后置返回通知（AfterReturning）、后置异常通知（AfterThrowing）、后置终于通知（After）与围绕通知（Around）5种。

连接点（Joinpoint）：程序运行的某个特定的位置。比方类初始化前，初始化后。方法调用前。方法调用后等等。

切入点（Pointcut）：用于定义通知应该切入到哪些连接点上，切入点定义了事件触发时机。

@Pointcut 注解指定一个切点，定义需要拦截的东西，这里介绍两个常用的表达式：一个是使用 execution()，另一个是使用 annotation()。

execution表达式：

第一个 * 号的位置：表示返回值类型，* 表示所有类型。
包名：表示需要拦截的包名，后面的两个句点表示当前包和当前包的所有子包，在本例中指 com.mutest.controller包、子包下所有类的方法。
第二个 * 号的位置：表示类名，* 表示所有类。
*(..)：这个星号表示方法名，* 表示所有的方法，后面括弧里面表示方法的参数，两个句点表示任何参数。

annotation() 表达式：

annotation() 方式是针对某个注解来定义切点，比如我们对具有 @PostMapping 注解的方法做切面，可以如下定义切面：

@Pointcut("@annotation(org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping)")
public void annotationPointcut() {}

然后使用该切面的话，就会切入注解是 @PostMapping 的所有方法。这种方式很适合处理 @GetMapping、@PostMapping、@DeleteMapping不同注解有各种特定处理逻辑的场景。

还有就是如上面案例所示，针对自定义注解来定义切面。

@Pointcut("@annotation(com.example.demo.PermissionsAnnotation)")
private void permissionCheck() {}

AOP 实例

使用 AOP，首先需要引入 AOP 的依赖。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>

第一个实例

我们先看一个极简的例子：所有的 get 请求被调用前在控制台输出一句 "get请求的advice触发了"。

具体实现如下：

1. 创建一个AOP切面类，只要在类上加个 @Aspect 注解即可。@Aspect 注解用来描述一个切面类，定义切面类的时候需要打上这个注解。@Component 注解将该类交给 Spring 来管理。在这个类里实现advice。

package com.mu.demo.advice;

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect
@Component
public class LogAdvice {

    // 定义一个切点：所有被GetMapping注解修饰的方法会织入advice
    @Pointcut("@annotation(org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping)")
    private void logAdvicePointcut() {}

    // Before表示logAdvice将在目标方法执行前执行，参数对应切点的方法名
    @Before("logAdvicePointcut()")
    public void logAdvice(){
        // 这里只是一个示例，你可以写任何处理逻辑
        System.out.println("get请求的advice触发了");
    }
}

2. 创建一个接口类，内部创建一个get请求：

package com.mu.demo.controller;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping(value = "/aop")
public class AopController {
    @GetMapping(value = "/getTest")
    public JSONObject aopTest() {
        return JSON.parseObject("{\"message\":\"SUCCESS\",\"code\":200}");
    }
    
    @PostMapping(value = "/postTest")
    public JSONObject aopTest2(@RequestParam("id") String id) {
        return JSON.parseObject("{\"message\":\"SUCCESS\",\"code\":200}");
    }
}

第二个实例

下面我们将问题复杂化一些，该例的场景是：

自定义一个注解PermissionsAnnotation
创建一个切面类，切点设置为拦截所有标注PermissionsAnnotation的方法，截取到接口的参数，进行简单的权限校验
将PermissionsAnnotation标注在测试接口类的测试接口test上

具体的实现步骤：

1. 使用@Target、@Retention、@Documented 自定义一个注解

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface PermissionAnnotation{
}

2. 创建第一个AOP切面类，，只要在类上加个 @Aspect 注解即可。@Aspect 注解用来描述一个切面类，定义切面类的时候需要打上这个注解。@Component 注解将该类交给 Spring 来管理。在这个类里实现第一步权限校验逻辑：

package com.example.demo;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect
@Component
@Order(1)
public class PermissionFirstAdvice {

    // 定义一个切面，括号内写入第1步中自定义注解的路径
    @Pointcut("@annotation(com.mu.demo.annotation.PermissionAnnotation)")
    private void permissionCheck() {
    }

    @Around("permissionCheck()")
    public Object permissionCheckFirst(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        System.out.println("===================第一个切面===================：" + System.currentTimeMillis());

        //获取请求参数，详见接口类
        Object[] objects = joinPoint.getArgs();
        Long id = ((JSONObject) objects[0]).getLong("id");
        String name = ((JSONObject) objects[0]).getString("name");
        System.out.println("id1->>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" + id);
        System.out.println("name1->>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" + name);

        // id小于0则抛出非法id的异常
        if (id < 0) {
            return JSON.parseObject("{\"message\":\"illegal id\",\"code\":403}");
        }
        return joinPoint.proceed();
    }
}

3. 创建接口类，并在目标方法上标注自定义注解 PermissionsAnnotation：

package com.example.demo;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping(value = "/permission")
public class TestController {
    @RequestMapping(value = "/check", method = RequestMethod.POST)
    // 添加这个注解
    @PermissionsAnnotation()
    public JSONObject getGroupList(@RequestBody JSONObject request) {
        return JSON.parseObject("{\"message\":\"SUCCESS\",\"code\":200}");
    }
}

一个自定义的AOP注解可以对应多个切面类，这些切面类执行顺序由@Order注解管理，该注解后的数字越小，所在切面类越先执行。

创建第二个AOP切面类，在这个类里实现第二步权限校验：

package com.example.demo;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect
@Component
@Order(0)
public class PermissionSecondAdvice {

   @Pointcut("@annotation(com.example.demo.PermissionsAnnotation)")
   private void permissionCheck() {
   }

   @Around("permissionCheck()")
   public Object permissionCheckSecond(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
       System.out.println("===================第二个切面===================：" + System.currentTimeMillis());

       //获取请求参数，详见接口类
       Object[] objects = joinPoint.getArgs();
       Long id = ((JSONObject) objects[0]).getLong("id");
       String name = ((JSONObject) objects[0]).getString("name");
       System.out.println("id->>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" + id);
       System.out.println("name->>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" + name);

       // name不是管理员则抛出异常
       if (!name.equals("admin")) {
           return JSON.parseObject("{\"message\":\"not admin\",\"code\":403}");
       }
       return joinPoint.proceed();
   }
}

第三个实例

也可以在自定义的注解中设置参数

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.METHOD})
@Documented
public @interface LogAnnotation {
    //模块名称
    String moudleName() default "";
    //操作内容
    String option() default "";
}

@LogAnnotation(moudleName = "用户管理模块", option = "添加用户")
@Override
public void addUser() {
    //执行用户添加操作
    System.out.println("添加了一个用户");
}

@Aspect
@Component
public class LogInterceptor {

    /**
     * 定义用户管理模块的切点
     */
    @Pointcut("execution(* com.jjh.testoperation..*.*(..))")
    public void userManagerPointcut(){
    }

    @After("userManagerPointcut()")
    public void afterLog(JoinPoint joinPoint) throws NoSuchMethodException {
        //用的最多通知的签名
        Signature signature = joinPoint.getSignature();
        MethodSignature msg=(MethodSignature) signature;
        Object target = joinPoint.getTarget();
        //获取注解标注的方法
        Method method = target.getClass().getMethod(msg.getName(), msg.getParameterTypes());
        //通过方法获取到自定义的注解
        LogAnnotation annotation = method.getAnnotation(LogAnnotation.class);

        //记录日志
        DateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        System.out.println(format.format(new Date())
                + "  " + annotation.moudleName() + "  " + annotation.option());

    }
}

AOP通知方式

SpringAop中有5种通知类型，分别如下：

@Before	这种拦截器先执行拦截代码，再执行目标代码。如果拦截器抛异常，那么目标代码就不执行了
@After	这种拦截器先执行目标代码，再执行拦截器代码。无论目标代码是否抛异常，拦截器代码都会执行
@AfterReturning	和@After不同的是，只有当目标代码正常返回时，才执行拦截器代码
@AfterThrowing	和@After不同的是，只有当目标代码抛出了异常时，才执行拦截器代码
@Around	能完全控制目标代码是否执行，并可以在执行前后、抛异常后执行任意拦截代码，可以说是包含了上面所有功能

@Around

@Around注解用于修饰Around增强处理，Around增强处理非常强大，表现在：

@Around可以自由选择增强动作与目标方法的执行顺序，也就是说可以在增强动作前后，甚至过程中执行目标方法。这个特性的实现在于，调用ProceedingJoinPoint参数的procedd()方法才会执行目标方法。
@Around可以改变执行目标方法的参数值，也可以改变执行目标方法之后的返回值。
Around增强处理有以下特点：

当定义一个Around增强处理方法时，该方法的第一个形参必须是 ProceedingJoinPoint 类型（至少一个形参）。在增强处理方法体内，调用ProceedingJoinPoint的proceed方法才会执行目标方法：这就是@Around增强处理可以完全控制目标方法执行时机、如何执行的关键；如果程序没有调用ProceedingJoinPoint的proceed方法，则目标方法不会执行。
调用ProceedingJoinPoint的proceed方法时，还可以传入一个Object[ ]对象，该数组中的值将被传入目标方法作为实参——这就是Around增强处理方法可以改变目标方法参数值的关键。这就是如果传入的Object[ ]数组长度与目标方法所需要的参数个数不相等，或者Object[ ]数组元素与目标方法所需参数的类型不匹配，程序就会出现异常。
@Around功能虽然强大，但通常需要在线程安全的环境下使用。因此，如果使用普通的Before、AfterReturning就能解决的问题，就没有必要使用Around了。如果需要目标方法执行之前和之后共享某种状态数据，则应该考虑使用Around。尤其是需要使用增强处理阻止目标的执行，或需要改变目标方法的返回值时，则只能使用Around增强处理了。

下面，在前面例子上做一些改造，来观察@Around的特点。

自定义注解类不变。首先，定义接口类：

@RestController
@RequestMapping(value = "/permission")
public class TestController {
    @RequestMapping(value = "/check", method = RequestMethod.POST)
    @PermissionsAnnotation()
    public JSONObject getGroupList(@RequestBody JSONObject request) {
        return JSON.parseObject("{\"message\":\"SUCCESS\",\"code\":200,\"data\":" + request + "}");
    }
}

切面类：

@Aspect
@Component
@Order(1)
public class PermissionAdvice {
 
    @Pointcut("@annotation(com.example.demo.PermissionsAnnotation)")
    private void permissionCheck() {
    }
 
 
    @Around("permissionCheck()")
    public Object permissionCheck(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        System.out.println("===================开始增强处理===================");
 
        //获取请求参数，详见接口类
        Object[] objects = joinPoint.getArgs();
        Long id = ((JSONObject) objects[0]).getLong("id");
        String name = ((JSONObject) objects[0]).getString("name");
        System.out.println("id1->>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" + id);
        System.out.println("name1->>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" + name);
 
        // 修改入参
        JSONObject object = new JSONObject();
        object.put("id", 8);
        object.put("name", "lisi");
        objects[0] = object;
        
        // 将修改后的参数传入
        return joinPoint.proceed(objects);
    }
}

@Before

@Before 注解指定的方法在切面切入目标方法之前执行，可以做一些 Log 处理，也可以做一些信息的统计，比如获取用户的请求 URL 以及用户的 IP 地址等等，这个在做个人站点的时候都能用得到，都是常用的方法。例如下面代码：

@Aspect
@Component
@Slf4j
public class LogAspectHandler {
    /**
     * 在上面定义的切面方法之前执行该方法
     * @param joinPoint jointPoint
     */
    @Before("pointCut()")
    public void doBefore(JoinPoint joinPoint) {
        log.info("====doBefore方法进入了====");
 
        // 获取签名
        Signature signature = joinPoint.getSignature();
        // 获取切入的包名
        String declaringTypeName = signature.getDeclaringTypeName();
        // 获取即将执行的方法名
        String funcName = signature.getName();
        log.info("即将执行方法为: {}，属于{}包", funcName, declaringTypeName);
 
        // 也可以用来记录一些信息，比如获取请求的 URL 和 IP
        ServletRequestAttributes attributes = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes();
        HttpServletRequest request = attributes.getRequest();
        // 获取请求 URL
        String url = request.getRequestURL().toString();
        // 获取请求 IP
        String ip = request.getRemoteAddr();
        log.info("用户请求的url为：{}，ip地址为：{}", url, ip);
    }
}

JointPoint 对象很有用，可以用它来获取一个签名，利用签名可以获取请求的包名、方法名，包括参数（通过 joinPoint.getArgs() 获取）等。

@After 后置通知

@After 注解和 @Before 注解相对应，指定的方法在切面切入目标方法之后执行，也可以做一些完成某方法之后的 Log 处理。

@Aspect
@Component
@Slf4j
public class LogAspectHandler {
    /**
     * 定义一个切面，拦截 com.mutest.controller 包下的所有方法
     */
    @Pointcut("execution(* com.mutest.controller..*.*(..))")
    public void pointCut() {}
 
    /**
     * 在上面定义的切面方法之后执行该方法
     * @param joinPoint jointPoint
     */
    @After("pointCut()")
    public void doAfter(JoinPoint joinPoint) {
 
        log.info("==== doAfter 方法进入了====");
        Signature signature = joinPoint.getSignature();
        String method = signature.getName();
        log.info("方法{}已经执行完", method);
    }
}

到这里，我们来写个 Controller 测试一下执行结果，新建一个 AopController 如下：

@RestController
@RequestMapping("/aop")
public class AopController {
 
    @GetMapping("/{name}")
    public String testAop(@PathVariable String name) {
        return "Hello " + name;
    }
}

启动项目，观察一下控制台的输出信息：

====doBefore 方法进入了====  
即将执行方法为: testAop，属于com.itcodai.mutest.AopController包  
用户请求的 url 为：http://localhost:8080/aop/name，ip地址为：0:0:0:0:0:0:0:1  
==== doAfter 方法进入了====  
方法 testAop 已经执行完

从打印出来的 Log 中可以看出程序执行的逻辑与顺序，可以很直观的掌握 @Before 和 @After 两个注解的实际作用。

@AfterReturning

@AfterReturning 注解和 @After 有些类似，区别在于 @AfterReturning 注解可以用来捕获切入方法执行完之后的返回值，对返回值进行业务逻辑上的增强处理，例如：

@Aspect
@Component
@Slf4j
public class LogAspectHandler {
    /**
     * 在上面定义的切面方法返回后执行该方法，可以捕获返回对象或者对返回对象进行增强
     * @param joinPoint joinPoint
     * @param result result
     */
    @AfterReturning(pointcut = "pointCut()", returning = "result")
    public void doAfterReturning(JoinPoint joinPoint, Object result) {
 
        Signature signature = joinPoint.getSignature();
        String classMethod = signature.getName();
        log.info("方法{}执行完毕，返回参数为：{}", classMethod, result);
        // 实际项目中可以根据业务做具体的返回值增强
        log.info("对返回参数进行业务上的增强：{}", result + "增强版");
    }
}

需要注意的是，在 @AfterReturning 注解中，属性 returning 的值必须要和参数保持一致，否则会检测不到。该方法中的第二个入参就是被切方法的返回值，在 doAfterReturning 方法中可以对返回值进行增强，可以根据业务需要做相应的封装。我们重启一下服务，再测试一下：

方法 testAop 执行完毕，返回参数为：Hello CSDN  
对返回参数进行业务上的增强：Hello CSDN 增强版

@AfterThrowing

当被切方法执行过程中抛出异常时，会进入 @AfterThrowing 注解的方法中执行，在该方法中可以做一些异常的处理逻辑。要注意的是 throwing 属性的值必须要和参数一致，否则会报错。该方法中的第二个入参即为抛出的异常。

@Aspect
@Component
@Slf4j
public class LogAspectHandler {
    /**
     * 在上面定义的切面方法执行抛异常时，执行该方法
     * @param joinPoint jointPoint
     * @param ex ex
     */
    @AfterThrowing(pointcut = "pointCut()", throwing = "ex")
    public void afterThrowing(JoinPoint joinPoint, Throwable ex) {
        Signature signature = joinPoint.getSignature();
        String method = signature.getName();
        // 处理异常的逻辑
        log.info("执行方法{}出错，异常为：{}", method, ex);
    }
}