抛开Spring来说,如何自己实现Spring AOP?

最近正好遇到了一道这样的题:抛开Spring来说,如何自己实现Spring AOP?
就喜欢这样的题,能把那些天天写增删改查从来不思考的人给PK下去,今天就和大家一切学习代理模式与Spring AOP

代理与装饰器

场景描述

代理,即替代之意,可替代所有功能,即和原类实现相同的规范
代理模式和装饰器模式很像,之前的装饰器讲的不是很好,这里换个例子再讲一遍。
宁静的午后,来到咖啡馆,想喝一杯咖啡。

基础实现

给你一个咖啡接口:
public interface Coffee {
    /**
     * 打印当前咖啡的原材料,即咖啡里有什么
     */
    void printMaterial();

}

一个默认的苦咖啡的实现:
public class BitterCoffee implements Coffee {
    @Override
    public void printMaterial() {
        System.out.println(“咖啡”);
    }
}
默认的点餐逻辑:
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new BitterCoffee();
        coffee.printMaterial();
    }

}

点一杯咖啡。
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装饰器模式

优雅的服务生把咖啡端了上来,抿了一口,有些苦。
想加点糖,对服务生说:“您好,请为我的咖啡加些糖”。
/**
 * 糖装饰器,用来给咖啡加糖
 */
public class SugarDecorator implements Coffee {
    /**
     * 持有的咖啡对象
     */
    private final Coffee coffee;
    public SugarDecorator(Coffee coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }
    @Override
    public void printMaterial() {
        System.out.println(“糖”);
        this.coffee.printMaterial();
    }
}
然后服务生就拿走了我的咖啡,去使用SugarDecorator为咖啡加糖,最后把加好糖的咖啡给我。
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new BitterCoffee();
        coffee = new SugarDecorator(coffee);
        coffee.printMaterial();
    }

}

看一看咖啡的成分,对的,确实加上了糖!
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注意看这两行:
Coffee coffee = new BitterCoffee();        // 点了一杯苦咖啡
coffee = new SugarDecorator(coffee);       // 给咖啡加了点糖
装饰器模式适合什么场景,我有一个对象,但是这个对象的功能不能令我满意,我就拿装饰器给他装饰一下。

代理模式

周末了,又抱着iPad来到了咖啡馆,准备享受一个宁静的下午。
“先生,请问您要喝点什么?”一旁礼貌的服务生上前问道。
上次点的咖啡太苦了,这次直接要个加糖的吧。
“我要一杯加糖咖啡。”
public class CoffeeWithSugar implements Coffee {
    private final Coffee coffee;
    public CoffeeWithSugar() {
        this.coffee = new BitterCoffee();
    }
    @Override
    public void printMaterial() {
        System.out.println(“糖”);
        this.coffee.printMaterial();
    }
}
这是加糖咖啡,其实内部仍然是咖啡,只是加了些配方,就产生了一种新类,一种新的可以在菜单上呈现的饮品。
点咖啡:
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new CoffeeWithSugar();
        coffee.printMaterial();
    }

}

正合我意,在咖啡的陪伴下度过了一个美好的下午。
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差别

故事讲完了,两者实现的都是对原对象的包装,持有原对象的实例,差别在于对外的表现。
装饰器模式:点了咖啡,发现太苦了,不是自己想要的,然后用装饰器加了点糖。
Coffee coffee = new BitterCoffee();
coffee = new SugarDecorator(coffee);
代理模式:直接就点的加糖咖啡。
Coffee coffee = new CoffeeWithSugar();
很细微的差别,希望大家不要弄混。

批评

去看代理模式相关的资料,五花八门,怎么理解的都有。
我觉得菜鸟教程的代理模式解释的最为正宗:在代理模式中,我们创建具有现有对象的对象,以便向外界提供功能接口。
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还有,网上许多设计模式的文章都是你抄我、我抄你,一个错了,全都错了。
我觉得我需要纠正一下。谁说代理模式一定要用接口的啊?代理模式时设计模式,设计模式不分语言,假如一门语言中没有接口,那它就不能代理模式了吗?只是Java中的接口可以让我们符合依赖倒置原则进行开发,降低耦合。用抽象类可以吗?可以。用类继承可以吗?也可以。
思想明白了,用什么写还不是像玩一样?

`AOP`

设计模式是思想,所以我上面说的代理模式不是仅适用于接口便与Spring AOP息息相关。
AOPAspect Oriented Programming,面向切面编程,是面向对象编程的补充。如果你不明白这句话,好好去学学面向对象就知道为什么了。
我们会声明切面,即切在某方法之前、之后或前后都执行。而Spring AOP的实现就是代理模式。

场景

正好最近写过短信验证码,就拿这个来当例子吧。
public interface SMSService {
    void sendMessage();
}
public class SMSServiceImpl implements SMSService {
    @Override
    public void sendMessage() {
        System.out.println(“【梦云智】您正在执行重置密码操作,您的验证码为:1234,5分钟内有效,请不要将验证码转发给他人。”);
    }

}

主函数:
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SMSService smsService = new SMSServiceImpl();
        smsService.sendMessage();
        smsService.sendMessage();
    }
}

费用统计

老板改需求了,发验证码要花钱,老板想看看一共在短信上花了多少钱。
正常按Spring的思路,肯定是声明一个切面,来切发短信的方法,然后在切面内统计短信费用。
只是现在没有框架,也就是这道题:抛开Spring来说,如何自己实现Spring AOP?
写框架考虑的自然多些,我上文讲的代理是静态代理,编译期间就决定好的。而框架实现却是动态代理,需要在运行时生成代理对象,因为需要进行类扫描,看看哪些个类有切面需要生成代理对象。

JDK动态代理

编写一个统计短信费用的类实现InvocationHandler接口。
写到这,终于明白为什么每次后台Debug的时候都会跳转到invoke方法。
public class MoneyCountInvocationHandler implements InvocationHandler {
    /**
     * 被代理的目标
     */
    private final Object target;
    /**
     * 内部存储钱的总数
     */
    private Double moneyCount;
    public MoneyCountInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
        this.moneyCount = 0.0;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object result = method.invoke(target, args);
        moneyCount += 0.07;
        System.out.println(“发送短信成功,共花了:” + moneyCount + “元”);
        return result;
    }

}

将主函数里的smsService替换为使用MoneyCountInvocationHandler处理的代理对象。
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SMSService smsService = new SMSServiceImpl();
        smsService = (SMSService) Proxy.newProxyInstance(Main.class.getClassLoader(),
                                            new Class[]{SMSService.class},
                                            new MoneyCountInvocationHandler(smsService));
        smsService.sendMessage();
        smsService.sendMessage();
    }
}
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根据InvocationHandler中的invoke方法动态生成一个类,该类实现SMSService接口,代理对象,就是用这个类实例化的。
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AOP实现

上面的都实现了?写一个AOP是不是也不是难事?
主函数的代码,应该放在IOC容器初始化中,扫描包,去看看哪些个类需要生成代理对象,然后构造代理对象到容器中。
然后在invoke方法里,把统计费用的逻辑改成切面的逻辑不就好了吗?

不足分析

结束了吗?当然没有,上面的方法实现仅对接口有效。
因为JDK的动态代理,是生成一个实现相应接口的代理类。但是Spring又不是只能通过接口注入。
@Autowired
private Type xxxxx;
Spring@Autowired是通过声明的类型去容器里找符合的对象然后注进来的,接口是类型,类不也是类型吗?
@Autowired
private SMSService smsService;
这样能注进来。
@Autowired
private SMSServiceImpl smsService;
这样呢?也能注进来。
所以,JDK动态代理针对直接注入类类型的,就代理不了。

cglib动态代理

自古以来,从来都是时势造英雄,而不是英雄创造了时代。
出现了问题,自然会有英雄出来解决。拯救世界的就是cglib
JDK动态代理解决不了的,统统交给cglib
就这个来说:
@Autowired
private SMSServiceImpl smsService;
不是使用接口注入的,JDK动态代理解决不了。cglib怎么解决的呢?它会根据当前的类,动态生成一个子类,在子类中织入切面逻辑。
然后使用子类对象代理父类对象。这就是为什么我上面说:代理模式,不要拘泥于接口。
所以织入成功的,都是子类能把父类覆盖的方法。
所以cglib也不是万能的,方法是final的,子类重写不了,它当然也无计可施了。

总结

读书读的是什么?是真正理解作者的思想,明白作者想歌颂什么、批判什么。
框架学的是什么?不只是为了提高开发效率,而是在使用的时候,就像与设计者交流一样,能真正明白框架设计者的思想,才算用明白一款框架。
如果我们都能做到这般,又何愁设计不出一款真正属于自己的框架呢?
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