利用Spring AOP自定义注解解决日志和签名校验

转载：http://www.cnblogs.com/shipengzhi/articles/2716004.html

一、需解决的问题

1. 部分API有签名参数（signature），Passport首先对签名进行校验，校验通过才会执行实现方法。

　　　　第一种实现方式(Origin)：在需要签名校验的接口里写校验的代码，例如：

boolean isValid = accountService.validSignature(appid, signature, client_signature);
if (!isValid) return ErrorUtil.buildError(ErrorUtil.ERR_CODE_COM_SING);

　　　　第二种实现方式(Spring Interception)：利用spring的拦截器功能，对指定的接口进行拦截，拦截器实现签名校验算法，例如：

<mvc:interceptors>
     <mvc:interceptor>
            <mvc:mapping path="/connect/share/**" />
            <mvc:mapping path="/friend/**" />
            <mvc:mapping path="/account/get_bind" />
            <mvc:mapping path="/account/get_associate" />
            <bean class="com.sogou.upd.passport.web.inteceptor.IdentityAndSecureInteceptor" />
     </mvc:interceptor>
 </mvc:interceptors> 

　　　　第三种实现方式(spring AOP)：自定义注解，对需要进行签名验证的方法添加注解，例如：

@SecureValid
@ResponseBody
@RequestMapping(value = "/share/add", method = RequestMethod.POST)
public Object addShare(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res,InfoAPIRequestParams requestParams) {
　　　　...
}

　　2. 日志记录功能，例如：某些接口需要记录请求和响应，执行时间，类名，方法名等日志信息。也可采用以上三种方式实现。

　　3. 代码性能监控问题，例如方法调用时间、次数、线程和堆栈信息等。这类问题在后一个专题提出解决方案，采用以上三种方式实现缺点太多。

以下是三种实现方式比较：

实现方式	优点	缺点
Origin	不采用反射机制，性能最佳	逻辑复杂时，代码复用不好 需要在每个接口里写入相同代码（我太懒，就想写几个字母）
Spring Inter	非常适合对所有方法进行拦截，例如调试时打印所有方法执行时间 类似过滤器的功能，如日志处理、编码转换、权限检查 是AOP的子功能	不采用反射机制，性能有所影响 需要在xml文件里配置对哪些接口进行拦截，比较麻烦
Spring AOP	使用方便，增加一个注解 非常灵活，可@Before，@After，@Around等	不采用反射机制，性能有所影响（性能对比后面详细展示）

二、Spring AOP 自定义注解的实现

在Maven中加入以下以依赖：

<!-- Spring AOP + AspectJ by shipengzhi -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-aop</artifactId>
            <version>3.0.6.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-aspects</artifactId>
            <version>3.0.6.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.aspectj</groupId>
            <artifactId>aspectjrt</artifactId>
            <version>1.6.11</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.aspectj</groupId>
            <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
            <version>1.6.11</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>cglib</groupId>
            <artifactId>cglib</artifactId>
            <version>2.1_3</version>
        </dependency>
        <!-- end -->

在spring-***.xml中加入spring支持，打开aop功能

头文件声明 ：
xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
http://www.springframework.org/schema/aop
http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-3.0.xsd
　　<!-- 自定义AOP -->
    <aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true">
        <aop:include name="controllerAspect" />
    </aop:aspectj-autoproxy>
    <bean id="controllerAspect" class="com.sogou.upd.passport.common.aspect.ControllerAspect"></bean>

　　或：
　　<aop:aspectj-autoproxy> 

编写自定义注解。实现对方法所实现的功能进行描述，以便在通知中获取描述信息

/*
 * 校验签名合法性 自定义事务
 */
@Target({ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
public @interface SecureValid {
    String desc() default "身份和安全验证开始...";
}

　　@Target 用于描述注解的使用范围（即：被描述的注解可以用在什么地方），其取值有：

取值	描述
CONSTRUCTOR	用于描述构造器（领盒饭）。
FIELD	用于描述域（领盒饭）。
LOCAL_VARIABLE	用于描述局部变量（领盒饭）。
METHOD	用于描述方法。
PACKAGE	用于描述包（领盒饭）。
PARAMETER	用于描述参数。
TYPE	用于描述类或接口（甚至 enum ）。

　　@Retention 用于描述注解的生命周期（即：被描述的注解在什么范围内有效），其取值有：

取值	描述
SOURCE	在源文件中有效（即源文件保留，领盒饭）。
CLASS	在 class 文件中有效（即 class 保留，领盒饭）。
RUNTIME	在运行时有效（即运行时保留）。

　　@Documented 在默认的情况下javadoc命令不会将我们的annotation生成再doc中去的，所以使用该标记就是告诉jdk让它也将annotation生成到doc中去

　　@Inherited 比如有一个类A，在他上面有一个标记annotation，那么A的子类B是否不用再次标记annotation就可以继承得到呢，答案是肯定的

　　Annotation属性值 有以下三种： 基本类型、数组类型、枚举类型

　　　1：基本串类型

public @interface UserdefinedAnnotation {
    intvalue();
    String name();
    String address();
}
使用：
@UserdefinedAnnotation(value=123,name="wangwenjun",address="火星")
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello");
    }
}

　　　　如果一个annotation中只有一个属性名字叫value，我没在使用的时候可以给出属性名也可以省略。

public @interface UserdefinedAnnotation {
    int value();
}
也可以写成如下的形式 

Java代码
@UserdefinedAnnotation(123)  等同于@UserdefinedAnnotation(value=123) 
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello");
}  

　　2：数组类型 我们在自定义annotation中定义一个数组类型的属性，代码如下：

1. 

   public @interface UserdefinedAnnotation {
       int[] value();
   }
   使用：
   public class UseAnnotation {  
   
       @UserdefinedAnnotation({123})
       public static void main(String[] args) {
           System.out.println("hello");
       }
   } 

   

　　　　注意1：其中123外面的大括号是可以被省略的，因为只有一个元素，如果里面有一个以上的元素的话，花括号是不能被省略的哦。比如{123，234}。 
　　　　注意2：其中属性名value我们在使用的时候进行了省略，那是因为他叫value，如果是其他名字我们就不可以进行省略了必须是@UserdefinedAnnotation（属性名={123,234}）这样的格式。

　　　3：枚举类型

public enum DateEnum {
    Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday,Saturday,Sunday
}
然后在定义一个annotation
package com.wangwenjun.annatation.userdefined;  

public @interface UserdefinedAnnotation {
    DateEnum week();
}
使用：
public class UseAnnotation {
    @UserdefinedAnnotation(week=DateEnum.Sunday)
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello");
    }
}  

　4：默认值

public @interface UserdefinedAnnotation {
    String name() default "zhangsan";
}
使用：
public class UseAnnotation {
    @UserdefinedAnnotation()
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello");
    }
}  

　　5：注意 
　　　　Annotation是不可以继承其他接口的，这一点是需要进行注意，这也是annotation的一个规定吧。 
　　　　Annotation也是存在包结构的，在使用的时候直接进行导入即可。 
　　　　Annotation类型的类型只支持原声数据类型，枚举类型和Class类型的一维数组，其他的类型或者用户自定义的类都是不可以作为annotation的类型，我查看过文档并且进行过测试。

编写操作日志切面通知实现类

在编写切面通知实现类之前，我们需要搞清楚我们需要哪些通知类型，是前置通知、后置通知、环绕通知或异常通知？根据我的需求，我们知道我们记录的操作日志有两种情况，一种是操作成功，一种是操作失败。操作成功时则方法肯定已经执行完成，顾我们需要实现一个后置通知；操作失败时则说明方法出现异常无法正常执行完成，顾还需要一个异常通知。代码如下：

@Aspect //该注解标示该类为切面类 
@Component //注入依赖
public class LogAspect {  

    //标注该方法体为后置通知，当目标方法执行成功后执行该方法体
    @AfterReturning("within(com.abchina.irms..*) && @annotation(rl)")
    public void addLogSuccess(JoinPoint jp, rmpfLog rl){
        Object[] parames = jp.getArgs();//获取目标方法体参数
        String params = parseParames(parames); //解析目标方法体的参数
        String className = jp.getTarget().getClass().toString();//获取目标类名
        className = className.substring(className.indexOf("com"));
        String signature = jp.getSignature().toString();//获取目标方法签名
        String methodName = signature.substring(signature.lastIndexOf(".")+1, signature.indexOf("("));
        String modelName = getModelName(className); //根据类名获取所属的模块  

      ...
    }  

    //标注该方法体为异常通知，当目标方法出现异常时，执行该方法体
    @AfterThrowing(pointcut="within(com.abchina.irms..*) && @annotation(rl)", throwing="ex")
    public void addLog(JoinPoint jp, rmpfLog rl, BusinessException ex){
       ...
    }  

有两个相同的参数jp和rl，jp是切点对象，通过该对象可以获取切点所切入方法所在的类，方法名、参数等信息，具体方法可以看方法体的实现；rl则是我们的自定义注解的对象，通过该对象我们可以获取注解中参数值，从而获取方法的描述信息。在异常通知中多出了一个ex参数，该参数是方法执行时所抛出的异常，从而可以获取相应的异常信息。此处为我写的自定义异常。注意：如果指定异常参数，则异常对象必须与通知所切入的方法体抛出的异常保持一致，否则该通知不会执行。

@AfterReturning("within(com.abchina.irms..*) && @annotation(rl)")注解，是指定该方法体为后置通知，其有一个表达式参数，用来检索符合条件的切点。该表达式指定com/abchina/irms目录下及其所有子目录下的所有带有@rmpfLog注解的方法体为切点。

@AfterThrowing(pointcut="within(com.abchina.irms..*) && @annotation(rl)", throwing="ex")注解，是指定方法体为异常通知，其有一个表达式参数和一个抛出异常参数。表达式参数与后置通知的表达式参数含义相同，而抛出异常参数，则表示如果com/abchina/irms目录下及其所有子目录下的所有带有@rmpfLog注解的方法体在执行时抛出BusinessException异常时该通知便会执行。

AOP的基本概念：

• 切面（Aspect） ：通知和切入点共同组成了切面，时间、地点和要发生的“故事”。
• 连接点（Joinpoint） ：程序能够应用通知的一个“时机”，这些“时机”就是连接点，例如方法被调用时、异常被抛出时等等。
• 通知（Advice） ：通知定义了切面是什么以及何时使用。描述了切面要完成的工作和何时需要执行这个工作。
• 切入点（Pointcut） ：通知定义了切面要发生的“故事”和时间，那么切入点就定义了“故事”发生的地点，例如某个类或方法的名称。
• 目标对象（Target Object） ：即被通知的对象。
• AOP代理（AOP Proxy） 在Spring AOP中有两种代理方式，JDK动态代理和CGLIB代理。默认情况下，TargetObject实现了接口时，则采用JDK动态代理；反之，采用CGLIB代理。
• 织入（Weaving）把切面应用到目标对象来创建新的代理对象的过程，织入一般发生在如下几个时机：

　　（1）编译时：当一个类文件被编译时进行织入，这需要特殊的编译器才能做到，例如AspectJ的织入编译器；

　　（2）类加载时：使用特殊的ClassLoader在目标类被加载到程序之前增强类的字节代码；

　　（3）运行时：切面在运行的某个时刻被织入，SpringAOP就是以这种方式织入切面的，原理是使用了JDK的动态代理。

切入点表达式，Pointcut的定义包括两个部分：Pointcut表示式(expression)和Pointcut签名(signature)。让我们先看看execution表示式的格式：

execution(modifier-pattern? ret-type-pattern declaring-type-pattern?  name-pattern(param-pattern) throws-pattern?) 
pattern分别表示修饰符匹配（modifier-pattern?）、返回值匹配（ret-type-pattern）、类路径匹配（declaring-type-pattern?）、方法名匹配（name-pattern）、参数匹配（(param-pattern)）、异常类型匹配（throws-pattern?），其中后面跟着“?”的是可选项。

在各个pattern中可以使用“*”来表示匹配所有。在(param-pattern)中，可以指定具体的参数类型，多个参数间用“,”隔开，各个也可以用“*”来表示匹配任意类型的参数，如(String)表示匹配一个String参数的方法；(*,String)表示匹配有两个参数的方法，第一个参数可以是任意类型，而第二个参数是String类型；可以用(..)表示零个或多个任意参数。
　　现在来看看几个例子：
　　1）execution(* *(..)) 表示匹配所有方法
　　2）execution(public * com. savage.service.UserService.*(..)) 表示匹配com.savage.server.UserService中所有的公有方法
　　3）execution(* com.savage.server..*.*(..)) 表示匹配com.savage.server包及其子包下的所有方法
　　除了execution表示式外，还有within、this、target、args等Pointcut表示式。一个Pointcut定义由Pointcut表示式和Pointcut签名组成，例如：

//Pointcut表示式
@Pointcut("execution(* com.savage.aop.MessageSender.*(..))")
//Point签名
private void log(){}
然后要使用所定义的Pointcut时，可以指定Pointcut签名，如:
@Before("og()")
上面的定义等同与：
@Before("execution(* com.savage.aop.MessageSender.*(..))")
Pointcut定义时，还可以使用&&、||、!运算，如：
@Pointcut("logSender() || logReceiver()")
private void logMessage(){}

通知（Advice）类型

@Before 前置通知（Before advice） ：在某连接点（JoinPoint）之前执行的通知，但这个通知不能阻止连接点前的执行。

@After 后通知（After advice） ：当某连接点退出的时候执行的通知（不论是正常返回还是异常退出）。

@AfterReturning 返回后通知（After return advice） ：在某连接点正常完成后执行的通知，不包括抛出异常的情况。

@Around 环绕通知（Around advice） ：包围一个连接点的通知，类似Web中Servlet规范中的Filter的doFilter方法。可以在方法的调用前后完成自定义的行为，也可以选择不执行。

@AfterThrowing 抛出异常后通知（After throwing advice） ： 在方法抛出异常退出时执行的通知。

自定义注解实现在Controller层面

　　/**
     * 对Controller进行安全和身份校验
     */
    @Around("within(@org.springframework.stereotype.Controller *) && @annotation(is)")
    public Object validIdentityAndSecure(ProceedingJoinPoint pjp, SecureValid is)
            throws Exception {
        Object[] args = pjp.getArgs();
        //Controller中所有方法的参数，前两个分别为：Request,Response
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) args[0];
        // HttpServletResponse response = (HttpServletResponse)args[1];

        String appid = request.getParameter("appid");
        int app_id = Integer.valueOf(appid);
        String signature = request.getParameter("signature");
        String clientSignature = request.getParameter("client_signature");
        String uri = request.getRequestURI();

        String provider = request.getParameter("provider");
        if (StringUtils.isEmpty(provider)) {
            provider = "passport";
        }

        // 对appid和signature进行校验
        try {
            appService.validateAppid(app_id);
            boolean isValid = accountService.validSignature(app_id, signature, clientSignature);
            if (!isValid) throw new ProblemException(ErrorUtil.ERR_CODE_COM_SING);
        } catch (Exception e) {
            return handleException(e, provider, uri);
        }
        // 继续执行接下来的代码
        Object retVal = null;
        try {
            retVal = pjp.proceed();
        } catch (Throwable e) {
            if (e instanceof Exception) { return handleException((Exception) e, provider, uri); }
        }
        // 目前的接口走不到这里
        return retVal;
    }

三、Spring拦截器的实现

在spring-***.xml中加入拦截器的配置

编写拦截器实现类

public class CostTimeInteceptor extends HandlerInterceptorAdapter {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(CostTimeInteceptor.class);

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        request.setAttribute("startTime", startTime);
        return true;
    }

    @Override
    public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler,
            ModelAndView modelAndView) throws Exception {
        long startTime = (Long) request.getAttribute("startTime");
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long executeTime = endTime - startTime;
        if (log.isInfoEnabled()) {
            log.info("[" + request.getRequestURI() + "] executeTime : " + executeTime + "ms");
        }
    }
}

四、性能对比

 实验环境：对/account/get_associate接口，并发500，压测10分钟

指标	Origin	Spring Inter	Spring AOP
CPU	user%:26.57 sys%:10.97 cpu%:37.541	user%:26.246 sys%:10.805 cpu%:37.051	user%:24.123 sys%:9.938 cpu%:34.062
Load	13.85	13.92	12.21
QPS	6169	6093.2	5813.27
RT	0.242ms	0.242ms	0.235ms

采用AOP对响应时间无明显影响

采用AOP对Load无明显影响

采用AOP对CPU无明显影响

结论：使用AOP性能方面影响可忽略