Java平臺AOP技術研究

第三部分  Java平臺AOP技術研究

3.1 Java平臺AOP技術概覽

3.1.1 AOP技術在Java平臺中的應用

AOP在實驗室應用和商業應用上，Java平臺始終走在前面。從最初也是目前最成熟的AOP工具——AspectJ，到目前已經融和在企業級容器JBoss中的JBoss AOP，均建立在Java平臺上。

前面已經描述到，AOP的目的就是將核心關注點和橫切關注點分離，實際上這就是一種分散關注（seperation of concerns）的思路。在Java平臺下，如果要開發企業級的應用，非J2EE莫屬。一個J2EE應用系統只有部署在J2EE容器中才能運行，那麼爲 什麼要劃分爲J2EE容器和J2EE應用系統？ 通過對J2EE容器運行機制的分析，我們發現：實際上J2EE容器分離了一般應用系統的一些通用功能，例如事務機制、安全機制以及對象池或線程池等性能優 化機制。這些功能機制是每個應用系統幾乎都需要的，因此可以從具體應用系統中分離出來，形成一個通用的框架平臺，而且，這些功能機制的設計開發有一定難 度，同時運行的穩定性和快速性都非常重要，必須經過長時間調試和運行經驗積累而成，因此，形成了專門的J2EE容器服務器產品，如Tomcat JBoss、Websphere、WebLogic等。

從J2EE將應用系統和容器分離的策略，我們能夠看到AOP的影子。J2EE應用系統就相當於AOP技術中的核心關注點，它的內容主要包括企業系統 的商業邏輯；而J2EE容器則類似於橫切關注點，實現的是通用的功能機制。不過業界在選擇J2EE容器時，對於EJB這種重量級容器服務器而言，雖然欣賞 其高效、穩定及企業級的容器服務，但對於整個容器的高開銷、高成本以及過於複雜的解決方案均深懷戒心。因此，隨着J2EE的逐步演化，“輕量級容器架構” 通過開源社區如激流一般的驅動力，逐漸佔據了J2EE技術的強勢地位。而所謂“輕量級容器”與EJB提供的重量級架構的區別，就在於藉助了AOP技術和 IoC（Inversion of Control，反轉模式）機制，降低了代碼對於專用接口的依賴性，以簡短、輕便、專注、可移植的方式實現業務對象。事實上，我們看到的美好前景是，如果 所有企業級服務都可以通過AOP機制提供給普通Java對象，那麼深盔重鎧的應用服務器就不再有存在的價值了。

正是看到了AOP技術在企業級開發中的巨大潛力，而“輕量級容器”也喚起了改革EJB容器的呼聲（事實上，最新的 EJB V3.0 標準就使用了輕量級容器模型），越來越多的AOP工具在Java平臺下應運而生，從而形成了目前AOP工具百家爭鳴的局面。其中，應用最爲廣泛的主要包括 AspectJ、Spring AOP和JBoss AOP等。

3.1.2 Java平臺下AOP工具的比較

AOP是一項新技術，而在Java平臺下實現該技術的工具也非常多。雖然AOP的技術要素從本質上來講是一致的，但各種工具的實現方法也各有不同，本節基於AOP的技術要素，對當前應用較廣泛的AspectJ、Spring AOP和JBoss AOP進行比較。

3.1.2.1 AOP實現機制的區別

同樣是實現AOP，且AOP的技術要素完全相同，但各種AOP工具對於AOP實現的底層機制卻是不盡相同的。

AspectJ採用了源代碼生成技術來實現AOP。它提供了一套獨有的基於Java平臺的AOP語法，以及專有的AspectJ編譯器。編譯器在編 譯具有AspectJ語法的Java程序時，能夠識別諸如aspect，pointcut等特殊關鍵字，然後利用靜態織入的方式，修改需要被截取的方法所 屬類的源代碼，把advice或者introduce的業務邏輯代碼注入到正確的位置。利用AspectJ，可以將核心關注點完全獨立出來，然後通過 AspectJ語法，編寫符合核心關注點要求的橫切關注點代碼，最後通過AspectJ編譯器，將這兩者在後期結合起來。採用這種靜態織入技術，使得運用 了AOP技術的系統在運行性能上未受到任何損失，因爲它沒有利用反射技術或代理技術，而僅僅是程序的靜態擴展而已。然而這種源代碼生成方式實現的AOP雖 然在性能上具備一定的優勢，但它同時會給開發帶來一定的問題。例如代碼的後期修改會給系統帶來不可估量的影響。

Spring AOP是Spring框架中的一部分，但可以作爲一個獨立的模塊單獨存在。Spring AOP實現AOP技術從本質上來講，是利用了JDK提供的動態代理技術。而從實際的實現方式來看，則是利用了IoC（Inversion of Control，反轉模式）機制，同時採用了AOP聯盟（AOP Alliance）的通用AOP接口。首先，Spring AOP通過xml配置文件配置了pointcut，並利用Interceptor（攔截機）作爲設定的觸發條件。Interceptor是由用戶自定義 的，它相當於是AOP中的advice，但該Interceptor需要實現AOP聯盟的通用AOP接口，例如 org.aopalliance.intercept.MethodInterceptor。最後定義一個Spring AOP ProxyFactory用於加載執行AOP組件，並利用IoC機制將advice注入到接口以及實現類中。

JBoss 4.0提供了AOP框架。與Spring一樣，這個框架可與JBoss應用服務器緊密結合，也可以單獨運行在自己的應用中。JBoss AOP同樣需要Interceptor...＊＊＊來完成對方法的攔截，它要求所有的Interceptor都必須實現 org.jboss.aop.Interceptor接口。在這個接口中最重要的方法就是invoke()。該方法對元數據直接進行操作，並利用反射的原 理去攔截方法的消息。Interceptor相當於AOP的advice，至於pointcut，則在xml配置文件中配置。可以看出，Spring AOP和JBoss AOP在實現上屬於動態織入的方式，它們與AspectJ在實現上是迥然不同的兩種方式。

3.1.2.2 關於“Aspect（方面）”的區別

在對aspect的尦??上，可以使用類似Java的代碼，註釋或xml。考慮一個常用的例子，對Account類的授權策略，如果以AOP技術來實現，運用不同的AOP工具，它們在方面聲明技術上的差異，是顯而易見的。

Aspect 中的方面聲明類似於 Java 語言中的類尦??，如圖3.1 所示。

圖3.1 AspectJ中的方面聲明

由於 AspectJ 是 Java 語言語法和語義的擴展，所以它提供了自己的一套處理方面的關鍵字。除了包含字段和方法之外，AspectJ 的方面尦??還包含pointcut和advice成員。示例中的pointcut使用了修飾符（modifier）和通配符（wildcard）模式來表 達“所有公共方法”。對帳戶的訪問，由 pointcut 參數提供。advice使用這個參數，而pointcut則用 this(account) 把它綁定。這樣做的效果，就是捕獲了正在執行的方法所隸屬的Account對象。否則，advice的主體與方法的主體相似。advice可以包含認證代 碼，或者就像在這個示例中一樣，可以調用其他方法。

JBoss AOP 基於 XML 的風格來聲明方面，如圖 3.2 所示。

圖3.2 JBoss AOP的方面尦??

在 XML 風格中，aspect、pointcut和advice的尦??都以 XML 形式表示的。advice的實現，用的是普通的 Java 方法，由JBoss AOP框架調用。pointcut和pointcut到advice的綁定都在方面中用XML註釋聲明。JBoss 沒有顯式地綁定 Account 參數，而是提供了對當前正在執行的對象的反射訪問，因此需要把類型轉換到對應的類型。JBoss AOP還可以通過標籤的方式對方面進行聲明。標籤均以“@”字符開始，它的使用有點類似於.Net中的Attribute。

Spring AOP同樣是基於 XML 的風格來聲明方面，如圖3.3所示。

圖3.3 Spring AOP的方面尦??

與JBoss AOP類似，Spring的advice實現是帶有特殊參數的Java方法，由 Spring 框架調用。XML描述accountBean，Spring框架通過它訪問 Account 對象，包括通知使用的...＊＊＊ advisor 及其匹配模式，還有應用到模式的向前（before） 通知。

由於Spring AOP利用了IoC機制，因此比較JBoss AOP而言，在xml配置文件中提供了更加精細的配置。而構建、運行和配置 Spring AOP 方面的過程則與JBoss AOP基本相同，不過Spring AOP依賴的是Spring框架方便的、最小化的運行時配置，所以不需要獨立的啓動器。

3.1.2.3 語言機制的區別

    由於實現機制和語法風格的不同，三種AOP工具在語言機制上也有很大的不同，以下從四個方面來描述AspectJ、JBossAOP和Spring AOP之間的區別。

（1）pointcut匹配和複合：AspectJ和 JBoss AOP 提供了類似的類型模式支持。它們都允許簽名方面的匹配，對於 Java 5 應用程序來說，這些匹配包括註釋和泛型。AspectJ提供了一種簡潔的引用多個類型的技術（例如 Account+ 表示帳戶的所有子類型）。所有的工具都支持通配符匹配。Spring AOP 還提供了對正則表達式的支持。雖然這看起來可能是一個強大的優勢，但還是要指出其他技術已經選擇了放棄正則表達式，好讓pointcut讀起來不是太難， 同時不會存在潛在的損害。pointcut複合操作符基本上都是相同的。Spring AOP 不提供“非”操作，這個操作通常與沒有在 Spring AOP 連接點模型的容器（containment）連接點結合使用。

（2）advice形式：AspectJ 支持比其他技術更多的advice形式，而 JBoss AOP 只支持一種advice形式。每種通知形式都可以表達成 around advice，所以 JBoss 的技術是無限的，而且它確實提供了額外的簡單性。不好的一面是它損失了簡潔性。另外，強迫advice去遵守普通的 Java 規則（就像註釋和 XML 風格做的那樣），在一些情況下容易出問題，因爲這些規則是爲方法設計的。AspectJ 擁有把被通知方法的異常“軟化”的能力，這很有用，但是不符合方法異常檢測的標準語義。

（3）join point上下文：在 AspectJ中，通過指定和綁定pointcut參數訪問動態連接點的狀態，類似於在 Java 語言中聲明方法參數的技術（請參閱圖3.1）。這爲連接點上下文提供了靜態類型化的好處。JBoss AOP 和 Spring AOP 反射性地訪問連接點的狀態，這消除了在切入點表達式中參數綁定的複雜性，代價是參數靜態類型化。Java 程序員習慣了方法參數靜態類型化帶來的好處，同時還可以從pointcut參數的靜態類型化得到同樣的好處。所以，在 JBoss AOP 最近的發行版本中，有提供靜態類型化的“args”的計劃。

（4）擴展性：aspect的擴展性支持庫方面的部署，這樣可以在日後爲特定程序將這些庫方面具體化。例如，一個方面庫可以提供應用程序監視需要的 全部邏輯和基礎設施。但是，要採用某個特定項目的庫，那麼庫使用的pointcut必須擴展成應用程序特定的join point。AspectJ 用抽象方面支持擴展性，抽象方面包含抽象的pointcut和具體的advice。擴展抽象方面的子方面必須具體化pointcut。JBoss AOP 使用了完全不同的技術，沒有使用抽象切入點機制。擴展是通過生成aspect的子類、並在 XML 中或通過註釋定義新的advice綁定而實現的。pointcut到advice的顯式綁定爲JBoss AOP提供了顯著優勢，從而可以很容易地把方面擴展到新系統，無需要生成子類。

3.2 Java平臺下AOP主流工具研究

3.2.1 AsepctJ研究

AspectJ作爲Java編程語言擴展的AOP工具，使得我們運用AOP技術能夠像普通的Java編程那樣，特殊之處，僅在於我們需要使用AspectJ提供的特殊語法。接下來，我將通過一些實例，介紹如何運用AspectJ實現AOP技術。

3.2.1.1 AspectJ語言特性

設定我們的開發項目中需要應用到日誌記錄，根據前面介紹的AOP知識，我們已經能夠從這個需求中識別出橫切關注點——日誌記錄。因此，我們需要定義關於“日誌記錄”的aspect：

AspectJ語言:

public aspect AutoLog
{ 
    pointcut publicMethods() : execution(public * org.apache.cactus..*(..));
    pointcut logObjectCalls() : execution(* Logger.*(..));
    pointcut loggableCalls() : publicMethods() && ! logObjectCalls(); 

    before() : loggableCalls()
    {
      Logger.entry(thisJoinPoint.getSignature().toString());
    }
    after() : loggableCalls()
    {
      Logger.exit(thisJoinPoint.getSignature().toString());
    }
}

如果僅僅熟悉Java編程，會發現有很多關鍵字是Java語言中不曾包含的，它們均是AspectJ提供的。

分析上述的代碼，首先是aspect的聲明，它類似於Java中的類聲明，定義了一個aspect：AutoLog。在這個方面中分別包含了pointcut和advice。

pointcut共有三個：publicMethod、logObjectCalls和loggableCalls。publicMethod將選 擇org.apache.cactus包中的所有公共（public）方法的執行。所謂“選擇”，就意味着它的join point爲其選擇的方法。當這些方法被調用時，就會執行pointcut的advice代碼。而在pointcut中，execution 是一個原始的 Pointcut（就象 int 是一種原始的 Java 類型）。它選擇與括號中定義的方法說明匹配的任何方法的執行。方法說明允許包含通配符。logObjectCalls的pointcut則選擇 Logger 類中的所有方法的執行。第三個pointcut比較特殊，它使用&& !合併了前兩個 Pointcut，這意味着它選者了除Logger類中的公共方法以外， org.apache.cactus 中所有的公共方法。

advice在aspect中，被用來完成實際的日誌紀錄。advice有三種，分別爲before、after和around。如上述代碼中定義的advice：

AspectJ語言: 

before() : loggableCalls()
{
    Logger.entry(thisJoinPoint.getSignature().toString());
}

該advice的定義表示的含義是，如果org.apache.cactus中所有的公共方法（Logger類的公共方法除外）被執行，則在這些方法執行之前，需要先執行該advice定義的邏輯。

3.2.1.2 AspectJ的高級語言特性

在本文第二部分介紹AOP技術時，提到了橫切技術的分類。其中，靜態橫切技術能夠擴展一個對象的結構。使用引入 （Introduction），Aspect 可以向類中添加新的方法和變量、聲明一個類實現一個接口或將檢查異常轉換爲未檢查異常（unchecked exception）。

3.2.1.2.1 向現有類添加變量和方法

假設您有一個表示持久存儲的數據緩存的對象。爲了測量數據的“更新程度”，您可能決定向該對象添加時間戳記字段，以便容易地檢測對象是否與後備存儲 器同步。由於對象表示業務數據，根據AOP的知識，我們應該將這種機制性細節從對象中隔離。使用 AspectJ，可以用如下代碼中所顯示的語法來向現有的類添加時間戳記：

AspectJ語言: 

public aspect Timestamp
{
    private long ValueObject.timestamp;
    public long ValueObject.getTimestamp()
    {
       return timestamp;
    }
    public void ValueObject.timestamp()
    {     
       this.timestamp = System.currentTimeMillis();
    }
}

 

通過introduction，我們就非常方便的爲ValueObject類型添加了timestamp的變量和相關方法。除了必須限定在哪個類上聲明引入的方法和成員變量以外，聲明引入的方法和成員變量幾乎與聲明常規類成員相同。

3.2.1.2.2實現多繼承功能

利用introduction，AspectJ允許向接口和類添加成員，也突破了Java語言只能單繼承的限制，允許程序按C++方式那樣實現多繼 承。如果您希望上述的aspect Timestamp能夠泛化 （generalize），以便能夠對各種對象重用時間戳記代碼，可以定義一個稱爲 TimestampedObject 的接口，並使用引入（Introduction）來將相同成員和變量添加到接口而不是添加到具體類中，如下所示:

AspectJ語言:

public interface TimestampedObject
{
    long getTimestamp();
    void timestamp();
}
public aspect Timestamp
{
    private long TimestampedObject.timestamp;
    public long TimestampedObject.getTimestamp()
    {
        return timestamp;
    }
    public void TimestampedObject.timestamp()
    {
        this.timestamp = System.currentTimeMillis();
    }
}

Timestamp方面由於在TimestampedObject接口中引入（introduction）了方法的實現，使得 TimestampedObject接口改變其本質，成爲了一個特殊的類類型。特殊之處就在於一個已經繼承了一個類的類類型，通過AspectJ的語法， 仍然可以再次繼承TimestampedObject，這就間接地實現了類的多繼承。而這個特殊的AspectJ語法就是declare parents語法。declare parents和其它AspectJ 類型表達一樣，可以同時應用於多個類型：

AspectJ語言: 

declare parents: ValueObject || BigValueObject implements TimestampedObject;

3.2.1.3 編譯器及工具支持

    要讓aspect能夠正常工作，必須將aspect加入到它們要修改的代碼中去。這項工作由AspectJ提供的ajc編譯器完成。ajc 編譯器用來編譯類和 Aspect 代碼。ajc 既可以作爲編譯器也可以作爲預編譯器操作，生成有效的 .class 或 .java 文件，可以在任何標準 Java 環境（添加一個小的運行時 JAR）中編譯和運行這些文件。

要使用 AspectJ 進行編譯，將需要顯式地指定希望在給定編譯中包含的源文件（Aspect 和類），ajc不象javac那樣簡單地爲相關導入模塊搜索類路徑。之所以這樣做，是因爲標準 Java 應用程序中的每個類都是相對分離的組件。爲了正確操作，一個類只要求其直接引用的類的存在。Aspect 表示跨越多個類的行爲的聚集。因此，需要將 AOP 程序作爲一個單元來編譯，而不能每次編譯一個類。

AspectJ 當前版本的一個重要限制是其編譯器只能將aspect加入到它擁有源代碼的代碼中。也就是說，不能使用ajc將Advice添加到預編譯類中。 AspectJ 團隊認爲這個限制只是暫時的，AspectJ 網站承諾未來的版本（正式版 2.0）將允許字節碼的修改。

AspectJ發行版包含了幾種開發工具。這預示着 AspectJ 將有美好的前景，因爲它表明了作者對這一部分的一個重要承諾，使 AspectJ 對於開發人員將是友好的。對於面向 Aspect 的系統工具支持尤其重要，因爲程序模塊可能受到它們所未知的模塊所影響。

隨 AspectJ 一起發佈的一個最重要的工具是圖形結構瀏覽器，它展示了 Aspect 如何與其它系統組件交互。這個結構瀏覽器既可以作爲流行的 IDE 的插件，也可以作爲獨立的工具。圖3.4顯示了先前討論的日誌記錄示例的視圖。

圖3.4 AspectJ提供的“結構瀏覽器”工具

除了結構瀏覽器和核心編譯器之外，您還可以從 AspectJ 網站下載一個 Aspect 支持的調試器、一個javadoc工具、一個Ant任務以及一個Emacs 插件。

3.2.2 JBoss AOP研究

JBoss AOP關於AOP的實現與AspectJ是兩種完全不同的風格。由於Java利用元數據來存儲有關類型、方法、字段的相關信息，因此，可以通過Java提供的反射功能獲得模塊相關的元數據，對方法進行攔截，並將被攔截的方法與aspect邏輯進行關聯。

3.2.2.1 ＊＊＊（Interceptor）

在JBoss AOP中，是用＊＊＊來實現advice的。可以自定義＊＊＊，攔截方法調用、構造函數調用以及對字段的訪問，但JBoss要求這些自定義的＊＊＊，必須實現org.jboss.aop.Interceptor接口：

Java語言:

public interface Interceptor
{
    public String getName();
    public InvocationResponse invoke(Invocation invocation) throws Throwable;
}

 

在JBoss　AOP中，被攔截的字段、構造器和方法均被轉化爲通用的invoke方法調用。方法的參數接收一個Invocation對象，而方法 的返回值、字段的存取以及構造函數則被填入一個InvocationResponse對象。Invocation對象同時還驅動攔截鏈。下面我們自定義一 個＊＊＊，它能夠攔截構造函數和方法的調用，並將跟蹤信息打印到控制檯上：

Java語言: 

import org.jboss.aop.*;
import java.lang.reflect.*;

public class TracingInterceptor implements Interceptor
{
    public String getName()
    {
        return TracingInterceptor;
    }
    public InvocationResponse invoke(Invocation invocation) throws Throwable
    {
        String message = null;
        if (invocation.getType() == InvocationType.METHOD)
        {
            Method method = MethodInvocation.getMethod(invocation);
            message = method: + method.getName();
        }
        else
        {
            if (invocation.getType() == InvocationType.CONSTRUCTOR)
            {
                Constructor c = ConstructorInvocation.getConstructor(invocation);
                message = constructor: + c.toString();
            }
            else
            {
                // 不對字段作處理，太繁瑣；
                return invocation.invokeNext();
            }
            System.out.println(Entering + message);
        }
        // 繼續。調用真正的方法或者構造函數
        InvocationResponse rsp = invocation.invokeNext();
        System.out.println(Leaving + message);
        return rsp;
    }
}

在自定義的TracingInterceptor類中，invoke()方法對invocation的類型作判斷，以根據方法、構造函數和字段類 型，分別作出不同的操作。而其中，invocation.invokeNext()則表示通過一個攔截鏈獲得下一個invocation。

定義的攔截必須在xml文件配置，使其綁定到具體的類。這個定義即爲AOP中的切入點pointcut。例如具體的類爲BusinessObject，則該pointcut在xml中的定義如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8">
<aop>
    <interceptor-pointcut class="BusinessObject">
        <interceptors>
            <interceptor class="TracingInterceptor" />
        </interceptors>
    </interceptor-pointcut>
</aop>

上面的pointcut綁定TracingInterceptor到一個叫做BusinessObject的類。如果要將該Interceptor 綁定到多個類，還可以利用正則表達式。例如，如果你想綁定由JVM載入的類，類表達式將變爲 .*。如果你僅僅想跟蹤一個特定的包，那麼表達式將是bruce.zhang.mypackge.*。

當JBoss AOP獨立運行時，任何符合 META-INF/jboss-aop.xml模式的XML文件將被JBoss AOP 運行期程序載入。如果相關的路徑被包含在任何JAR或你的CLASSPATH目錄中，該XML文件將在啓動時，由JBoss AOP 運行期程序載入。

JBoss AOP還提供了過濾功能，可以通過在xml文件中配置過濾的標誌，使一些特定的方法（包括字段的訪問）被過濾，從而不再執行Interceptor的相關 邏輯。例如，我們要過濾BusinessObject類的所有get()和set()方法，以及main()方法，則可以修改上述的xml文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8">
<aop>
    <class-metadata group="tracing" class=" BusinessObject ">
        <method name="(get.*)|(set.*)">
            <filter>true</filter>
        </method>
        <method name="main">
            <filter>true</filter>
        </method>
    </class-metadata>
</aop>

相應的，Interceptor代碼也應作相關的修改，使其能夠識別配置文件中的filter屬性：

Java語言: 

public class TracingInterceptor implements Interceptor
{
    //getName()方法略；
    public InvocationResponse invoke(Invocation invocation) throws Throwable
    {
        String filter=(String)invocation.getMetaData(tracing, filter);
        if (filter != null && filter.equals(true))
            return invocation.invokeNext();
        //後面的代碼略；
    }
}

3.2.2.2 引入（Introduction）

JBoss AOP同樣提供introduction功能，通過它，就可以爲現有的類引入第三方接口或類的API了。例如，我們可以爲具體的類如 BusinessObject提供Tracing的開關，使得BusinessObject對象能夠根據具體的情況打開或關閉aspect的 Tracing功能。爲實現該功能，可以定義一個Tracing接口：

Java語言: 

public interface Tracing
{
    void enableTracing();
    void disableTracing();
}

接下來需要定義一個混合類，它實現了接口Tracing。當BusinessObject類被實例化時，該混合類的實例就會被綁定到BusinessObject上。實現方法如下：

Java語言: 

import org.jboss.aop.Advised;

public class TracingMixin implements Tracing
{
    Advised advised;

    Public TracingMixin(Object obj)
    {
        this.advised = (Advised)obj;
    }
    public void enableTracing()
    {
        advised._getInstanceAdvisor().getMetaData().addMetaData("tracing", "filter",true);
    }
    public void disableTracing()
    {
        advised._getInstanceAdvisor().getMetaData().addMetaData("tracing", "filter",false);
    }
}

enableTracing()方法將filter屬性綁定到對象實例。disableTracing()方法作同樣的事，但是將filter屬性設置爲false。

定義了Tracing接口和實現了該接口的混合類後，就可以在xml文件中定義一個pointcut，強制BusinessObject類實現Tracing接口：

XML語言: 

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8">
<aop>
    <introduction-pointcut class="BusinessObject">
        <mixin>
            <interfaces>Tracing</interfaces>
            <class>TracingMixin</class>
            <construction>new TracingMixin(this)</construction>
        </mixin>
    </introduction-pointcut>
</aop>

注意xml文件中的標籤，它代表的含義是當BusinessObject對象被實例化時，將執行該標籤內的代碼。以本例而言，當創建BusinessObject對象時，一個TracingMixin類的實例將被創建。任何單行的Java代碼都可以放到標籤中。

通過“引入（introduction）”功能，在處理BusinessObject對象時，就可以視其爲Tracing接口類型而進行操作了，如下的示例：

Java語言: 

public class BusinessObject
{
    public BusinessObject () {}
    public void helloWorld() { System.out.println(Hello World!); }

    public static void main(String[] args)
    {
        BusinessObject bo = new BusinessObject ();
        Tracing trace = (Tracing)this;
        bo.helloWorld();
       
        System.out.println("Turn off tracing.");
        trace.disableTracing();
        bo.helloWorld();
       
        System.out.println("Turn on tracing.");
        trace.enableTracing();
        bo.helloWorld();
    }
}

注意如下代碼：

        Tracing trace = (Tracing)this;       

 

此時this代表的即爲BusinessObject，從Java代碼的角度來看，由於BusinessObject並沒有實現Tracing接 口，因此這行代碼所示的顯式轉換爲Tracing類型是不成功的。但通過“引入”功能，使得BusinessObject通過混合類，實現了 Tracing接口，從而使得如上的代碼能夠順利執行。隱含的意義就是，我們沒有修改BusinessObject的定義，而是通過AOP技術，爲 BusinessObject擴展實現了第三方提供的接口Tracing。

3.2.3 Spring AOP研究

Spring AOP使用純Java實現，不需要特別的編譯過程，也不需要控制類裝載層次。與JBoss AOP相同，它仍然利用了＊＊＊完成對方法的攔截。然而，Spring AOP實現AOP的主要技術卻主要來自於AOP聯盟，如＊＊＊應實現 org.aopalliance.intercept.MethodInterceptor 接口，而所有advice必須實現org.aopalliance.aop.Advice標籤接口。此外，Spring實現AOP的目標也不同於其他大部 分AOP框架，它的目標不是提供及其完善的AOP實現，而是提供一個和Spring IoC緊密整合的AOP實現，幫助解決企業應用 中的常見問題。因此，Spring AOP的功能通常是和Spring IoC容器聯合使用的。AOP Advice是用普通的bean定義語法來定義的，Advice和pointcut本身由Spring IoC 管理。這是一個重要的其他AOP實現的區別。

3.2.3.1 切入點（pointcut）

Spring的切入點模型能夠使pointcut獨立於advice類型被重用。同樣的pointcut有可能接受不同的advice。將 Pointcut接口分成兩個部分有利於重用類和方法的匹配部分，並且組合細粒度的操作（如和另一個方法匹配器執行一個“並”的操作）。

在Spring的切入點中，org.springframework.aop.Pointcut接口是重要的接口，它用來指定通知到特定的類和方法目標。完整的接口定義如下:

Java語言: 

public interface Pointcut
{
    ClassFilter getClassFilter();
    MethodMatcher getMethodMatcher();
}

ClassFilte類型也是一個接口，該接口被用來將切入點限制到一個給定的目標類的集合。 如果matches()永遠返回true，所有的目標類都將被匹配。

Java語言:

public interface ClassFilter
{
    boolean matches(Class clazz);
}

MethodMatcher接口通常更加重要。完整的接口定義如下：

Java語言: 

public interface MethodMatcher
{
    boolean matches(Method m, Class targetClass);
    boolean matches(Method m, Class targetClass, Object[] args);
    boolean isRuntime();
}

matches(Method, Class) 方法被用來測試這個切入點是否匹配目標類的給定方法。這個測試可以在AOP代理創建的時候執行，避免在所有方法調用時都需要進行 測試。如果2個參數的matches()方法對某個方法返回true，並且MethodMatcher的isRuntime()也返回true，那麼3個 參數的matches()方法將在每次方法調用的時候被調用。這使切入點能夠在目標advice被執行之前立即查看傳遞給方法調用的參數。由於大部分 MethodMatcher都是靜態的，意味着isRuntime()方法會返回false。此種情況下，3個參數的matches()方法永遠不會被調 用。

Spring AOP提供了幾個實用的切入點實現，其中較爲常用的是正則表達式切入 點：org.springframework.aop.support.RegexpMethodPointcut，它使用Perl 5的正則表達式的語法。使用這個類你可以定義一個模式的列表。如果任何一個匹配，那個切入點將被計算成 true。用法如下：

XML語言: 

<bean id="settersAndAbsquatulatePointcut"
    class="org.springframework.aop.support.RegexpMethodPointcut">
    <property name="patterns">
        <list>
            <value>.*get.*</value>
            <value>.*absquatulate</value>
        </list>
    </property>
</bean>

不過，更多情況下是直接使用RegexpMethodPointcut一個實用子類： RegexpMethodPointcutAdvisor。它允許我們同時引用一個advice（在Spring AOP中，advice可以是＊＊＊，也可以是before advice，throws advice等)。這就簡化了bean的裝配，因爲一個bean可以同時當作pointcut和advice，如下所示：

XML語言: 

<bean id="myPointcutAdvisor"class="org.springframework.aop.support.RegexpMethodPointcutAdvisor">
    <property name="advice">
        <ref local="MyInterceptor" />
    </property>
    <property name="patterns">
        <list>
            <value>.*save.*</value>
            <value>.*do.*</value>
        </list>
    </property>
</bean>

注意配置文件中的myPointcutAdvisor，在Spring AOP中，一個advisor就是一個aspect完整的模塊化表示。通過advisor，可以將pointcut和advice（在此處即爲MyInterceptor）綁定起來。

3.2.3.2 通知（advice）

Spring AOP的advice可以跨越多個被advice對象共享，或者每個被advice對象有自己的advice。要實現advice，最簡單的做法就是定義 一個＊＊＊（Interceptor）。它採用了AOP聯盟（AOP Alliance）的通用AOP接口（接口定義爲aopalliance.jar）。要實現advice，需要實現aopalliance.jar中定義 的MethodInterceptor接口。

例如，我們定義了一個業務對象接口BusinessObject及其實現類BusinessObjectImpl，該業務對象能夠存儲數據，其定義如下：

Java語言:

public interface BusinessObject
{
    public void save();
}
public class BusinessObjectImpl implements BusinessObject
{
    public void save()
    {
         System.out.println("saving domain object......");
    }
}

現在需要爲業務對象BusinessObject的Save()方法，提供Lock機制。根據Spring AOP的實現方式，我們可以定義一個LockInterceptor來實現MethodInterceptor接口：

Java語言: 

import org.aopalliance.intercept.MethodInterceptor;
import org.aopalliance.intercept.MethodInvocation;

public class LockInterceptor implements MethodInterceptor
{
    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable
    {
        // TODO Auto-generated method stub
        lock();
        Object ret= invocation.proceed();
        unlock();
        return ret;
    }
    private void lock()
    {
        System.out.println("lock domain object...");
    }
    private void unlock()
    {
        System.out.println("unlock domain object...");
    }
}

爲將interceptor與具體的advice綁定起來，需要在配置文件中配置bean：

XML語言:

<bean id="MyInterceptor" class="test.aop.spring.LockInterceptor"/>

3.2.3.3 AOP代理與IoC容器

由於Spring中提供了IoC容器（例如BeanFactory），因此我們可以通過Ioc機制，利用ProxyFactoryBean來創建 AOP代理。ProxyFactoryBean和其他Spring的 FactoryBean實現一樣，引入一個間接的層次。如果你定義一個名字爲foo的ProxyFactoryBean，引用foo的對象所看到的不是 ProxyFactoryBean實例本身，而是由實現ProxyFactoryBean的類的 getObject()方法所創建的對象。這個方法將創建一個包裝了目標對象 的AOP代理。

AOP代理利用的是Java的動態代理技術，通過它就可以加載並執行AOP組件。同時，還需要通過IoC的方式將advice注入到接口以及其實現類。以前面的業務對象BusinessObject爲例，在xml配置文件中的配置如下：

XML語言: 

<bean id="myAOPProxy" class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean">
    <property name="proxyInterfaces">
       <value>test.aop.spring.BusinessObject</value>
    </property>
    <property name="target">
       <ref local="impl" />
    </property>
    <property name="interceptorNames">
       <value>myPointcutAdvisor</value>
    </property>
</bean>
<bean id="impl" class="test.aop.spring.BusinessObjectImpl"/>

通過上述對pointcut、advice、advisor和AOP代理的配置，我們就可以輕易地在Spring中實現AOP，例如：

Java語言: 

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.FileSystemXmlApplicationContext;

public class App
{
    private BusinessObject bo = null;
    public static void main(String[] args)
    {
        ApplicationContext ctx=new FileSystemXmlApplicationContext("Bean.xml");
        bo= (BusinessObject) ctx.getBean("myAOPProxy");
        bo.save();
    }
}

首先，通過AOP代理獲得BusinessObject對象。當調用BusinessObject對象的save()方法時，＊＊＊ LockInterceptor根據RegexpMethodPointcutAdvisor配置的pointcut和advice之間的關係，判定該方 法的調用爲join point，從而攔截該方法調用，並注入advice的執行邏輯，即lock()和unlock()，最終實現了AOP。

3.2.3.4 引入（introduction）

在Spring AOP中，將introduction當作advice來處理。與一般的advice一樣，introduction advice相當於一種特殊類型的攔截通知，需要實現IntroductionAdvisor和IntroductionInterceptor接口，而 IntroductionInterceptor接口繼承自MethodInterceptor：

Java語言: 

public interface IntroductionInterceptor extends MethodInterceptor
{
    boolean implementsInterface(Class intf);
}

Introduction通知不能被用於任何pointcut，因爲它只能作用於類層次上，而不是方法。我們可以只用InterceptionIntroductionAdvisor來實現導入通知，它有下面的方法：

Java語言: 

public interface InterceptionIntroductionAdvisor extends InterceptionAdvisor
{
    ClassFilter getClassFilter();
    IntroductionInterceptor getIntroductionInterceptor();
    Class[] getInterfaces();
}

接下來，我以JBoss AOP一節中的例子來說明introduction在Spring AOP中的應用。我們的目標仍然是爲一個已有的業務對象引入第三方接口Tracing：

Java語言:

public interface Tracing
{
    void enableTracing();
    void disableTracing();
    boolean enabled();
}

首先，我們需要一個做大量轉化的IntroductionInterceptor。在這裏，我們繼承 org.springframework.aop.support.DelegatingIntroductionInterceptor 實現類。當然我們可以直接實現IntroductionInterceptor接口，但是大多數情況下 DelegatingIntroductionInterceptor是最合適的。

DelegatingIntroductionInterceptor的設計是將introduction委託到真正實現introduction 接口的接口，隱藏完成這些工作的＊＊＊。委託可以使用構造方法參數設置到任何對象中；默認的委託就是自己（當無參數的構造方法被使用時）。這樣在下面的例 子裏，委託是DelegatingIntroductionInterceptor的子類 TracingMixin。給定一個委託（默認是自身）的 DelegatingIntroductionInterceptor實例尋找被這個委託（而不是IntroductionInterceptor）實現 的所有接口，並支持它們中任何一個導入。子類如TracingMixi也可能調用suppressInterflace(Class intf) 方法來隱藏不應暴露的接口。然而，不管IntroductionInterceptor 準備支持多少接口，IntroductionAdvisor將控制哪個接口將被實際暴露。一個導入的接口將隱藏目標的同一個接口的所有實現。

這樣，TracingMixin繼承DelegatingIntroductionInterceptor並自己實現接口Tracing。父類自動選擇支持introduction的Tracing，所以我們不需要指定它。用這種方法我們可以導入任意數量的接口。

Java語言: 

public class TracingMixin extends DelegatingIntroductionInterceptor implements Tracing
{
    private boolean enabled;
    public void enableTracing ()
    {
        this.enabled = true;
    }

    public void disableTracing ()
    {
        this. enabled = false;
    }

    public boolean enabled()
    {
        return this.enabled;
    }
    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable
    {      
        return super.invoke(invocation);
    }
}

通常不要需要改寫invoke()方法：實現DelegatingIntroductionInterceptor就足夠了，如果是引入的方法，DelegatingIntroductionInterceptor實現會調用委託方法， 否則繼續沿着連接點處理。

所需的introduction advisor是很簡單的。只需保存一個獨立的TracingMixin實例，並指定導入的接口，在這裏就是Tracing。此時，TracingMixin沒有相關配置，所以我們簡單地使用new來創建它。

Java語言:

public class TracingMixinAdvisor extends DefaultIntroductionAdvisor
{
    public TracingMixinAdvisor() {
        super(new TracingMixin(),Tracing.class);
    }
}

 

我們可以非常簡單地使用這個advisor。它不需要任何配置。（但是，有一點是必要的：就是不可能在沒有IntroductionAdvisor 的情況下使用IntroductionInterceptor。） 和引入一樣，通常 advisor必須是針對每個實例的，並且是有狀態的。我們會有不同的TracingMixinAdvisor。每個被通知對象，會有不同的 TracingMixin。advisor組成了被通知對象的狀態的一部分。

在Spring中，Spring AOP的核心API已經基本穩定了。和Spring的其它部分一樣， AOP框架是模塊化的，在保留基礎設計的同時提供擴展。在Spring 1.1到1.2階段有很多地方可能會有所提高，但是這些地方也保留了向後兼容性。它們是：

（一）性能的提高：AOP代理的創建由工廠通過策略接口處理。因此能夠支持額外的AOP 代理類型而不影響用戶代碼或核心實現。
（二）更具表達力的pointcut：Spring目前提供了一個具有表達力的切入點接口，同時添加了更多的切入點實現。Spring正在考慮提供一個簡單但具有強大表達式語言的實現