在本專欄之前的文章中已經(jīng)帶大家熟悉了Spirng中核心概念IOC的原理以及手寫了核心代碼，接下來將繼續(xù)介紹Spring中另一核心概念AOP。
        AOP即切面編程是Spring框架中的一個關鍵概念，它允許開發(fā)者在應用程序中優(yōu)雅地處理橫切關注點，如日志記錄、性能監(jiān)控和事務管理。在切面編程中，切點表達式是一項關鍵技術，它定義了在何處應用切面的邏輯。本章將深入探討Spring切點表達式的實現(xiàn)原理，為讀者提供對這一重要概念的深刻理解。

1.AOP案例

1.1 案例背景

        假設我們有一個在線商城的Web應用，用戶可以瀏覽商品、下單購買商品等。我們希望記錄每個HTTP請求的開始時間、結束時間以及執(zhí)行時間，以便監(jiān)控應用的性能并快速定位潛在的問題。

1.2 AOP解決方案

我們可以使用Spring AOP和切點表達式來實現(xiàn)這個日志記錄功能。以下是實現(xiàn)步驟：

1. 創(chuàng)建一個切面類：

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

@Aspect
@Component
public class RequestLoggingAspect {

    private long startTime;

    @Before("execution(* com.example.controller.*.*(..))")
    public void logBefore(JoinPoint joinPoint) {
        startTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Request received for: " + joinPoint.getSignature().toShortString());
    }

    @After("execution(* com.example.controller.*.*(..))")
    public void logAfter(JoinPoint joinPoint) {
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long executionTime = endTime - startTime;
        System.out.println("Request completed for: " + joinPoint.getSignature().toShortString());
        System.out.println("Execution Time: " + executionTime + "ms");
    }
}

上述代碼定義了一個切面類 RequestLoggingAspect，其中包含兩個通知方法 logBefore 和 logAfter。logBefore 方法在方法執(zhí)行前記錄開始時間和請求信息，而 logAfter 方法在方法執(zhí)行后記錄結束時間和執(zhí)行時間。 

2. 配置切點表達式：

        在切面類中，我們使用 @Before 和 @After 注解分別標注了 logBefore 和 logAfter 方法，并指定了切點表達式 "execution(* com.example.controller.*.*(..))"。這個切點表達式表示我們希望攔截所有 com.example.controller 包下的方法執(zhí)行。
 

3. 啟用AspectJ支持：

確保在Spring配置文件中啟用了AspectJ的支持。可以通過以下配置實現(xiàn)：

<aop:aspectj-autoproxy />

 在Spring Boot應用的配置類中，保證@Aspect標記的切面類正確被容器管理即可。

4. 結果：

        當用戶發(fā)起HTTP請求時，切面會自動攔截匹配的方法，記錄請求的開始時間和結束時間，并輸出到日志中。這樣，我們就能夠實時監(jiān)控每個請求的性能，并在需要時進行故障排除。

2. 知識補充

2.1 切點和連接點的概念 

        在Spring框架中，切點（Pointcut）和連接點（JoinPoint）是實現(xiàn)切面編程的兩個核心概念。切點定義了在應用程序中哪些地方切入（或觸發(fā)）切面的邏輯，而連接點則代表在應用程序執(zhí)行過程中的具體執(zhí)行點。連接點可以是方法的調(diào)用、方法的執(zhí)行、異常的拋出等。理解這兩個概念是理解切點表達式的基礎。

•  連接點（JoinPoint）是程序執(zhí)行的特定點，它可以是方法的執(zhí)行、方法的調(diào)用、對象的創(chuàng)建等。在Spring AOP中，連接點通常表示方法的執(zhí)行。連接點是AOP切面可以插入的地方，例如，我們可以在方法調(diào)用之前或之后插入額外的邏輯。
• 切點（Pointcut）是一個表達式，它定義了連接點的集合。換句話說，切點確定了在哪些連接點上切入切面邏輯。Spring框架支持多種切點表達式的定義，其中最常用的是AspectJ切點表達式。

2.1.1 AspectJ切點表達式

        AspectJ是一種強大的面向切面編程（AOP）語言，Spring框架引入了AspectJ切點表達式以方便開發(fā)者定義切點。AspectJ切點表達式使用一種類似于正則表達式的語法來匹配連接點。

AspectJ切點表達式的語法包括以下幾個關鍵部分：

• execution關鍵字：用于指定要匹配的方法執(zhí)行連接點。

//匹配com.example.service包中的所有類的所有方法
execution(* com.example.service.*.*(..))

• 訪問修飾符和返回類型：可以使用通配符來匹配任意修飾符或返回類型。

//匹配任何公共方法的執(zhí)行。
execution(public * com.example.service.*.*(..))

• 包和類的限定符：用于指定包和類的名稱，通配符`*`可用于匹配任意字符。

//匹配com.example.service包中UserService類的所有方法執(zhí)行。
execution(* com.example.service.UserService.*(..))

• 方法名：可以指定具體的方法名或使用通配符匹配多個方法。

//匹配UserService類中以"get"開頭的所有方法執(zhí)行。
execution(* com.example.service.UserService.get*(..))

• 參數(shù)列表：可以使用“ (..) ”來匹配任意參數(shù)列表。

//匹配UserService類的所有方法執(zhí)行，無論參數(shù)列表如何
execution(* com.example.service.UserService.*(..))

        AspectJ切點表達式的靈活性使開發(fā)者能夠定義精確的切點，以滿足不同的應用需求。通過深入學習和掌握AspectJ切點表達式，開發(fā)者可以更好地利用Spring AOP來管理應用程序中的橫切關注點。接下來，我們將深入研究切點表達式的實現(xiàn)原理，以更好地理解Spring框架是如何解析和匹配這些表達式的。

3. 實現(xiàn)原理

3.1代碼分支

https://github.com/yihuiaa/little-spring/tree/pointcut-expressionhttps://github.com/yihuiaa/little-spring/tree/pointcut-expression

3.2 核心代碼

ClassFilter 和 MethodMatcher 接口

• ClassFilter：該接口用于篩選出應該應用切面的目標類。在Pointcut表達式中，如果沒有指定特定的目標類，ClassFilter將返回true，表示匹配任何類。否則，它將根據(jù)指定的規(guī)則篩選出匹配的類。
• MethodMatcher：這個接口用于匹配目標類中的方法。MethodMatcher決定了哪些方法會成為連接點，從而被切面攔截。MethodMatcher接口包括兩個方法：`matches(Method method, Class<?> targetClass)` 用于匹配方法，和 `isRuntime()` 用于表示匹配是否需要在運行時進行動態(tài)計算。

AspectJExpressionPointcut 的簡單實現(xiàn)

• 表達式解析：首先，AspectJExpressionPointcut會將切點表達式進行解析，將其轉化為內(nèi)部的數(shù)據(jù)結構，以便進行進一步處理。這個解析過程涉及到詞法分析和語法分析，以確保切點表達式的語法正確性。
• 連接點匹配：一旦切點表達式被解析，AspectJExpressionPointcut 將會使用 ClassFilter 和 MethodMatcher 接口來匹配連接點。它會遍歷應用程序中的類和方法，根據(jù)表達式的定義，確定哪些連接點符合切點表達式的要求。
• 運行時動態(tài)匹配：在某些情況下，切點表達式可能需要在運行時動態(tài)計算。例如，當表達式中包含參數(shù)綁定時，需要在實際方法執(zhí)行時才能確定是否匹配。AspectJExpressionPointcut會在運行時進行動態(tài)匹配，以確保準確的連接點匹配。

下面將借助aspectjweaver的功能簡單實現(xiàn)Spring AOP切點表達式功能，實現(xiàn)對execution函數(shù)的支持。

3.2.1 首先添加maven坐標

        <dependency>
            <groupId>org.aspectj</groupId>
            <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
            <version>1.8.0</version>
        </dependency>

3.2.2 ClassFilter接口

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

3.2.3 MethodMatcher接口

public interface MethodMatcher {
    boolean matches(Method method, Class<?> targetClass);
}

3.2.4 Pointcut 切點接口

public interface Pointcut {
    ClassFilter getClassFilter();

    MethodMatcher getMethodMatcher();
}

3.2.5 AspectJExpressionPointcut 切點表達式類

/**
 * ● @author: YiHui
 * ● @date: Created in 17:33  2023/9/24
 * ● @Description: 這是一個自定義的 AspectJ 表達式切點，用于在 Spring AOP 中匹配切點表達式。
 */
public class AspectJExpressionPointcut implements Pointcut, ClassFilter, MethodMatcher {

    // 支持的切點原語集合
    private static final Set<PointcutPrimitive> SUPPORTED_PRIMITIVES = new HashSet<>();

    static {
        // 添加支持的切點原語。在此示例中，我們僅支持 EXECUTION 原語，您可以根據(jù)需要添加更多。
        SUPPORTED_PRIMITIVES.add(PointcutPrimitive.EXECUTION);
    }

    // 切點表達式對象，用于解析和匹配切點
    private final PointcutExpression pointcutExpression;

    /**
     * 構造函數(shù)，用給定的表達式創(chuàng)建 AspectJ 表達式切點。
     *
     * @param expression 切點表達式，用于定義匹配的切點
     */
    public AspectJExpressionPointcut(String expression) {
        // 創(chuàng)建一個 PointcutParser 實例，用于解析切點表達式
        PointcutParser pointcutParser = PointcutParser.getPointcutParserSupportingSpecifiedPrimitivesAndUsingSpecifiedClassLoaderForResolution(
            SUPPORTED_PRIMITIVES, this.getClass().getClassLoader());

        // 解析給定的切點表達式并將其分配給成員變量 pointcutExpression
        pointcutExpression = pointcutParser.parsePointcutExpression(expression);
    }

    /**
     * 檢查給定的類是否符合切點表達式的條件。
     *
     * @param clazz 要檢查的類
     * @return 如果類匹配切點表達式，則返回 true，否則返回 false
     */
    @Override
    public boolean matches(Class<?> clazz) {
        return pointcutExpression.couldMatchJoinPointsInType(clazz);
    }

    /**
     * 檢查給定的方法是否符合切點表達式的條件。
     *
     * @param method      要檢查的方法
     * @param targetClass 方法所屬的目標類
     * @return 如果方法匹配切點表達式，則返回 true，否則返回 false
     */
    @Override
    public boolean matches(Method method, Class<?> targetClass) {
        // 使用切點表達式檢查方法執(zhí)行是否匹配
        return pointcutExpression.matchesMethodExecution(method).alwaysMatches();
    }

    /**
     * 獲取用于類篩選的 ClassFilter 實例。
     *
     * @return ClassFilter 實例，用于過濾匹配的類
     */
    @Override
    public ClassFilter getClassFilter() {
        return this;
    }

    /**
     * 獲取用于方法匹配的 MethodMatcher 實例。
     *
     * @return MethodMatcher 實例，用于匹配符合切點表達式的方法
     */
    @Override
    public MethodMatcher getMethodMatcher() {
        return this;
    }
}

4. 測試

4.1測試代碼

public class HelloService {
   public String hello() {
        System.out.println("hello word! yihuiComeOn");
        return "hello word! yihuiComeOn";
    }
}

public class PointcutExpressionTest {
    @Test
    public void testPointcutExpression() throws Exception {
        AspectJExpressionPointcut pointcut = new AspectJExpressionPointcut("execution(* service.HelloService.*(..))");
        Class<HelloService> clazz = HelloService.class;
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("hello");

        System.out.println("切點表達式匹配結果-類匹配："+pointcut.matches(clazz));
        System.out.println("切點表達式匹配結果-方法匹配："+pointcut.matches(method, clazz));
    }
}

4.2 測試結果

切點表達式匹配結果-類匹配：true
切點表達式匹配結果-方法匹配：true