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Spring Boot IOC 實作

在 Spring Boot 啟動階段，會自動掃描所有有標註的元件（如 @Service、@Controller 等），並將它們建立成 Bean 放入 IoC 容器中。

之後在執行期間，當某個類別需要用到其他元件時（透過 @Autowired 或建構子參數），Spring 就會自動從 IoC 容器中取出對應的 Bean 來注入，省去手動 new 物件的麻煩，這就是控制反轉（IoC）。

「Bean」指的是：

一個被 Spring IoC 容器管理的物件。

Spring Boot AOP 實作

概述

AOP（Aspect-Oriented Programming）是一個設計風格，在 Spring Boot 中透過 proxy class 實作。實作方式是建立一個攔截物件，呼叫「代理類的同名方法」，並使用 Reflection 的 method.invoke(...)，才能在不更動原始程式碼的情況下，達到「方法攔截」與「動態邏輯擴充」的目的。

實作原理

Java Reflection API 允許程式在「執行時期」讀取類別、方法、欄位等資訊，並且可以動態呼叫方法。Spring Boot 雖然是在 static void main 中啟動應用程式，但在啟動過程中會掃描所有 Bean 並建立對應實例，放入 IoC 容器。這些 Bean 通常在啟動時就建立好。但當你使用 AOP 時，Spring 會建立一個代理類別，在方法執行階段透過 Reflection 來呼叫實際方法，從而實作「方法攔截」的能力。

代理方式

Spring 提供兩種代理實作方式：

1. JDK 動態代理

   • 適用於接口導向的 Bean
   • 使用 java.lang.reflect.Proxy 介面
   • 當 Bean 有「實作介面」時使用

2. CGLIB 動態代理

   • 適用於沒有介面的 Bean
   • 使用 bytecode 操控建立 subclass
   • 當 Bean 沒有實作任何介面時使用

項目	JDK Proxy	CGLIB
代理方式	動態生成介面實作的代理類	動態生成原始類別的「子類別」
是否需要介面	必須有介面	❌ 不需要介面
實作原理	使用 Java 標準 API java.lang.reflect.Proxy	使用第三方函式庫（如 CGLIB）透過 bytecode 操控產生子類別
不能代理的情況	無介面的類別	final 類別或 final 方法（不能被繼承）
效能	效能較好（因為是標準 API）	效能稍差（動態生成 bytecode）

代理建立流程

1. Spring 啟動並掃描 Bean
2. 建立原始 Bean 例項（例如 UserService）
3. 發現有 @Aspect 或註冊了某些 Advisor（通知邏輯）
4. 如果 Bean 被 AOP 規則匹配（例如 method 上有 @Transactional）：
   • 建立 Proxy
   • 加入前置邏輯（before）
   • 執行原始方法：method.invoke(target, args)
   • 加入後置邏輯（after/afterReturning/afterThrowing）

功能說明

可實作功能

1. 方法執行前後加行為

   • Log 記錄
   • 權限檢查
   • 交易管理
   • 執行時間計算

2. 參數與回傳值處理

   • 存取方法參數 (args)
   • 存取回傳值 (returnValue)

3. 例外處理

   • 統一錯誤處理邏輯

限制

1. 無法操作方法內部區域變數

   • 無法進入方法內部執行流程

2. 無法插入內部行 Log

   • 無法存取原始程式碼內部

3. 無法改變方法流程

   • 無法控制 if/else 或迴圈內部行為

例外處理能力

1. 攔截例外 - 在 try/catch 中包住 method.invoke(...)

2. 判斷錯誤類別 - 使用 if (e instanceof SomeException)

3. 自動錯誤處理策略 ❌

   • 需要明確定義處理邏輯

4. 自定義規則 - 可定義例外處理規則和錯誤回傳格式

實例：@Transactional

Spring 中的 @Transactional 是 AOP 應用的經典範例。當方法或類別標註 @Transactional 時：

1. Spring 建立代理類別（使用 JDK Proxy 或 CGLIB）

   • 資料庫：此時資料庫尚未有任何動作

2. 方法呼叫流程：

   • 方法執行「前」開啟交易（begin transaction）

     • 資料庫：建立一個新的交易（transaction）
     • 資料庫：設定交易隔離層級（isolation level）
     • 資料庫：開始記錄所有 SQL 操作到交易日誌（transaction log）

   • 呼叫 method.invoke(target, args) 執行實際方法

     • 資料庫：執行所有 SQL 操作（INSERT/UPDATE/DELETE）
     • 資料庫：將操作結果暫存在交易緩衝區（transaction buffer）
     • 資料庫：持續記錄操作到交易日誌

   • 方法執行「後」根據結果：

     • 若無例外 → 提交交易（commit）

       • 資料庫：將交易緩衝區的變更寫入實際資料表
       • 資料庫：釋放交易鎖定（transaction locks）
       • 資料庫：標記交易為已完成

     • 若拋出例外 → 回滾交易（rollback）

       • 資料庫：讀取交易日誌
       • 資料庫：將所有變更還原到交易開始前的狀態
       • 資料庫：釋放交易鎖定
       • 資料庫：標記交易為已回滾

當你呼叫 rollback()，資料庫會自動把「在這個交易中做的所有變更」都撤銷掉。 不會造成「再寫一次」，也不需要「自己重寫 SQL」。

資料庫	支援交易？	說明
MySQL (InnoDB 引擎)	有支援	主流用法，支援 rollback
PostgreSQL	有支援	強大的交易與一致性
Oracle DB	有支援	企業等級交易管理
MySQL (MyISAM 引擎)	❌ 不支援	回滾會失敗，只會寫入
Redis / MongoDB	❌/部分	不是真正的 RDBMS，交易支援有限

注意事項

• Log 無法與原始方法互動
• 只能在 method.invoke 前後執行操作