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了解AOP(一)

原文:http://www.javaworld.com/javaworld/jw-01-2002/jw-0118-aspect.html

了解AOP（第一部分）--用面向方面的編程方式分離軟件關(guān)注點(diǎn)

摘要

多數(shù)軟件系統(tǒng)都包含幾個(gè)跨越多個(gè)模塊的關(guān)注點(diǎn)。用面向?qū)ο蠹夹g(shù)實(shí)現(xiàn)這些關(guān)注點(diǎn)會(huì)使系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)，難以理解，并且不利于軟件的演進(jìn)。新的AOP（面向角度的編程方法）利用模塊化來分離軟件中橫切多模塊的關(guān)注點(diǎn)。使用AOP，你可以建立容易設(shè)計(jì)，易于理解和維護(hù)的系統(tǒng)。此外，AOP可以帶來更高的產(chǎn)出，更好的質(zhì)量，更好的擴(kuò)展性，這篇文章是這個(gè)系列里三篇文章中的第一章，介紹AOP的概念和它所解決的問題。

作者：Ramnivas Laddad

一個(gè)關(guān)注點(diǎn)就是一個(gè)特定的目的、一塊我們感興趣的的區(qū)域。從技術(shù)的角度來說，一個(gè)典型的軟件系統(tǒng)包含一些核心的關(guān)注點(diǎn)和系統(tǒng)級(jí)的關(guān)注點(diǎn)。舉個(gè)例子來說，一個(gè)信用卡處理系統(tǒng)的核心關(guān)注點(diǎn)是借貸/存入處理，而系統(tǒng)級(jí)的關(guān)注點(diǎn)則是日志，事務(wù)完整性，授權(quán)，安全性及性能問題等，許多關(guān)注點(diǎn)——我們叫它橫切關(guān)注點(diǎn)——會(huì)在多個(gè)模塊中出現(xiàn)，使用現(xiàn)有的編程方法，橫切關(guān)注點(diǎn)會(huì)橫越多個(gè)模塊，結(jié)果是使系統(tǒng)難以設(shè)計(jì)、理解、實(shí)現(xiàn)和演進(jìn)。

AOP（面向角度的編程方式）能夠比上述方法更好的分離系統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)，從而提供模塊化的橫切關(guān)注點(diǎn)。

在這篇文章里——關(guān)于AOP的三篇文章的第一章，我首先會(huì) 解釋橫切關(guān)注點(diǎn)在一些即使是中等復(fù)雜度的軟件系統(tǒng)中也會(huì)引起的問題，接著我會(huì)介紹AOP的核心概念并演示AOP是怎樣解決橫切關(guān)注點(diǎn)問題的。

軟件編程方法的演進(jìn)

在計(jì)算機(jī)科學(xué)的早期階段，開發(fā)人員使用直接的機(jī)器級(jí)代碼來編程，不幸的是，程序員得花費(fèi)更多時(shí)間來考慮一種特定機(jī)器的指令集而不是手中需要解決的問題本身。慢慢的我們轉(zhuǎn)而使用允許對(duì)底層機(jī)器做某種抽象的高級(jí)語言。然后是結(jié)構(gòu)化語言，我們可以把問題分解成一些必要的過程來完成任務(wù)。但是，隨著復(fù)雜程度的增加，我們又需要更適合的技術(shù)。面向?qū)ο蟮木幊谭绞剑∣OP）使我們可以把系統(tǒng)看作是一批相互合作的對(duì)象。類允許我們把實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏在接口下。多態(tài)性為相關(guān)概念提供公共的行為和接口，并允許特定的組件在無需訪問基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的前提下改變特定行為。

編程方法和語言決定了我們和計(jì)算機(jī)交流的方式。每一種新的方法學(xué)都提出一種新的分解問題的方法：機(jī)器碼、偽代碼、過程和類等。每種新的方法學(xué)都使得從系統(tǒng)需求到編程概念的映射更加自然。編程方法學(xué)的發(fā)展讓我們可以建立更加復(fù)雜的系統(tǒng)，這句話反過來說也對(duì)，我們能夠建立更加復(fù)雜的系統(tǒng)是因?yàn)檫@些技術(shù)允許我們處理這種復(fù)雜度。

現(xiàn)在，大多數(shù)軟件項(xiàng)目都選擇OOP的編程方式。確實(shí)，OOP已經(jīng)表明了它處理一般行為的能力，但是，我們一會(huì)兒會(huì)看到（或許你已經(jīng)感覺到了）， OOP不能很好的處理橫越多個(gè)——經(jīng)常是不相關(guān)的——模塊的行為，相比之下，AOP填補(bǔ)了這個(gè)空白，它很可能會(huì)是編程方法學(xué)發(fā)展的下一個(gè)里程碑。

把系統(tǒng)看作一批關(guān)注點(diǎn)

我們可以把一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)看作是由多個(gè)關(guān)注點(diǎn)來組合實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)典型的系統(tǒng)可能會(huì)包括幾個(gè)方面的關(guān)注點(diǎn)，如業(yè)務(wù)邏輯，性能，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，日志和調(diào)試信息，授權(quán)，安全，線程，錯(cuò)誤檢查等，還有開發(fā)過程中的關(guān)注點(diǎn)，如易懂，易維護(hù)，易追查，易擴(kuò)展等，圖一演示了由不同模塊實(shí)現(xiàn)的一批關(guān)注點(diǎn)組成了一個(gè)系統(tǒng)。

圖 1. 把模塊作為一批關(guān)注點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)

　
圖二把需求比作一束穿過三棱鏡的光，我們讓需求之光通過關(guān)注點(diǎn)鑒別三棱鏡，就會(huì)區(qū)別出每個(gè)關(guān)注點(diǎn)，同樣的方法也適用于開發(fā)階段的關(guān)注點(diǎn)。

圖 2. 關(guān)注點(diǎn)分解: 三棱鏡法則

開發(fā)人員建立一個(gè)系統(tǒng)以滿足多個(gè)需求，我們可以大致的把這些需求分類為核心模塊級(jí)需求和系統(tǒng)級(jí)需求。很多系統(tǒng)級(jí)需求一般來說是相互獨(dú)立的，但它們一般都會(huì)橫切許多核心模塊。舉個(gè)例子來說，一個(gè)典型的企業(yè)應(yīng)用包含許多橫切關(guān)注點(diǎn)，如驗(yàn)證，日志，資源池，系統(tǒng)管理，性能及存儲(chǔ)管理等，每一個(gè)關(guān)注點(diǎn)都牽涉到幾個(gè)子系統(tǒng)，如存儲(chǔ)管理關(guān)注點(diǎn)會(huì)影響到所有的有狀態(tài)業(yè)務(wù)對(duì)象。

讓我們來看一個(gè)簡(jiǎn)單，但是具體的例子，考慮一個(gè)封裝了業(yè)務(wù)邏輯的類的實(shí)現(xiàn)框架：

代碼:

public class SomeBusinessClass extends OtherBusinessClass {
? ? // 核心數(shù)據(jù)成員

? ? // 其它數(shù)據(jù)成員：日志流，保證數(shù)據(jù)完整性的標(biāo)志位等

? ? // 重載基類的方法

? ? public void performSomeOperation(OperationInformation info) {
? ? ? ? // 安全性驗(yàn)證

? ? ? ? // 檢查傳入數(shù)據(jù)是否滿足協(xié)議

? ? ? ? // 鎖定對(duì)象以保證當(dāng)其他線程訪問時(shí)的數(shù)據(jù)完整性

? ? ? ? // 檢查緩存中是否為最新信息

? ? ? ? // 紀(jì)錄操作開始執(zhí)行時(shí)間

? ? ? ? // 執(zhí)行核心操作

? ? ? ? // 紀(jì)錄操作完成時(shí)間

? ? ? ? // 給對(duì)象解鎖
? ? }

? ? // 一些類似操作

? ? public void save(PersitanceStorage ps) {
? ? }

? ? public void load(PersitanceStorage ps) {
? ? }
}

在上面的代碼中，我們注意到三個(gè)問題，首先，其它數(shù)據(jù)成員不是這個(gè)類的核心關(guān)注點(diǎn)，第二，performSomeOperation()的實(shí)現(xiàn)做了許多核心操作之外的事，它要處理日志，驗(yàn)證，線程安全，協(xié)議驗(yàn)證和緩存管理等一些外圍操作，而且這些外圍操作同樣也會(huì)應(yīng)用于其他類，第三，save() 和load()執(zhí)行的持久化操作是否構(gòu)成這個(gè)類的核心清楚的。

橫切關(guān)注點(diǎn)的問題

雖然橫切關(guān)注點(diǎn)會(huì)跨越多個(gè)模塊，但當(dāng)前的技術(shù)傾向于使用一維的方法學(xué)來處理這種需求，把對(duì)應(yīng)需求的實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行限制在一維的空間里。這個(gè)一維空間就是核心模塊級(jí)實(shí)現(xiàn)，其他需求的實(shí)現(xiàn)被嵌入在這個(gè)占統(tǒng)治地位的空間，換句話說，需求空間是一個(gè)n維空間，而實(shí)現(xiàn)空間是一維空間，這種不匹配導(dǎo)致了糟糕的需求到實(shí)現(xiàn)的映射

表現(xiàn)
用當(dāng)前方法學(xué)實(shí)現(xiàn)橫切關(guān)注點(diǎn)是不好的，它會(huì)帶來一些問題，我們可以大致把這些問題分為兩類:

代碼混亂：軟件系統(tǒng)中的模塊可能要同時(shí)兼顧幾個(gè)方面的需要。舉例來說，開發(fā)者經(jīng)常要同時(shí)考慮業(yè)務(wù)邏輯，性能，同步，日志和安全等問題，兼顧各方面的需要導(dǎo)致相應(yīng)關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)元素同時(shí)出現(xiàn)，引起代碼混亂。
代碼分散：由于橫切關(guān)注點(diǎn)，本來就涉及到多個(gè)模塊，相關(guān)實(shí)現(xiàn)也就得遍布在這些模塊里，如在一個(gè)使用了數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)里，性能問題就會(huì)影響所有訪問數(shù)據(jù)庫的模塊。這導(dǎo)致代碼分散在各處

結(jié)果

混亂和分散的代碼會(huì)在多個(gè)方面影響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)：

可讀性差：同時(shí)實(shí)現(xiàn)幾個(gè)關(guān)注點(diǎn)模糊了不同關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，使得關(guān)注點(diǎn)與其實(shí)現(xiàn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系不明顯。
低產(chǎn)出：同時(shí)實(shí)現(xiàn)幾個(gè)關(guān)注點(diǎn)把開發(fā)人員的注意力從主要的轉(zhuǎn)移到外圍關(guān)注點(diǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)能降低。
低代碼重用率：由于這種情況下，一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)多個(gè)關(guān)注點(diǎn)，其他需要類似功能的系統(tǒng)不能馬上使用該模塊，進(jìn)一步降低了產(chǎn)能。
代碼質(zhì)量差：混亂的代碼掩蓋了代碼中隱藏的問題。而且，由于同時(shí)要處理多個(gè)關(guān)注點(diǎn)，應(yīng)該特別注意的關(guān)注點(diǎn)得不到應(yīng)有的關(guān)注

難以擴(kuò)展：狹窄的視角和有限的資源總是產(chǎn)生僅注意當(dāng)前關(guān)注點(diǎn)的設(shè)計(jì)。新的需求導(dǎo)致從新實(shí)現(xiàn)。由于實(shí)現(xiàn)不是模塊化的，就是說實(shí)現(xiàn)牽涉到多個(gè)模塊，為了新需求修改子系統(tǒng)可能會(huì)帶來數(shù)據(jù)的不一致，而且還需相當(dāng)規(guī)模測(cè)試來保證這些修改不會(huì)帶來bug。

當(dāng)前解決方法

由于多數(shù)系統(tǒng)中都包含橫切關(guān)注點(diǎn)，自然的已經(jīng)形成了一些技術(shù)來模塊化橫切關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，這些技術(shù)包括：混入類，設(shè)計(jì)模式和面向特定問題域的解決方式

使用混入類，你可以推遲關(guān)注點(diǎn)的最終實(shí)現(xiàn)。基本類包含一個(gè)混入類的實(shí)例，允許系統(tǒng)的其他部分設(shè)置這個(gè)實(shí)例，舉個(gè)例子來說，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的類包含一個(gè)混入的logger，系統(tǒng)的其他部分可以設(shè)置這個(gè)logger已得到合適的日志類型，比如logger可能被設(shè)置為使用文件系統(tǒng)或是消息中間件.在這種方式下，雖然日志的具體實(shí)現(xiàn)被推遲啦，基本類還是得包含在所有的寫日志的點(diǎn)調(diào)用日志操作和控制日志信息的代碼。

行為型設(shè)計(jì)模式，如Visitor和Template模式，也允許你推遲具體實(shí)現(xiàn)。但是也就像混入類一樣，操作的控制——調(diào)用visitor或template的邏輯——仍然留給了基本類

面向特定問題域的解決方式，如框架和應(yīng)用服務(wù)器，允許開發(fā)者用更模塊化的方式處理某些橫切關(guān)注點(diǎn)。比如EJB(Enterprise JavaBean，企業(yè)級(jí)javabean)架構(gòu),可以處理安全，系統(tǒng)管理，性能和容器管理的持久化（container-managed persistence）等橫切關(guān)注點(diǎn)。Bean的開發(fā)者僅需關(guān)心業(yè)務(wù)邏輯，而部署者僅需關(guān)心部署問題，如bean與數(shù)據(jù)庫的映射。但是大多數(shù)情況下，開發(fā)者還是要了解存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。這種方式下，你用基于XML的映射關(guān)系描述器來實(shí)現(xiàn)于數(shù)據(jù)持久化相關(guān)的橫切關(guān)注點(diǎn)。

面向特定問題域的解決方式提供了解決特定問題的專門機(jī)制，它的缺點(diǎn)是對(duì)于每一種這樣的解決方式開發(fā)人員都必須重新學(xué)習(xí)，另外，由于這種方式是特定問題域相關(guān)的，屬于特定問題域之外的橫切關(guān)注點(diǎn)需要特殊的對(duì)待

設(shè)計(jì)師的兩難局面

好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不僅會(huì)考慮當(dāng)前需求，還會(huì)考慮到可能會(huì)有的需求以避免到處打補(bǔ)丁。這樣就存在一個(gè)問題，預(yù)知將來是很困難的，如果你漏過了將來可能會(huì)有的橫切關(guān)注點(diǎn)的需求，你將會(huì)需要修改或甚至是重新實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的許多部分；從另一個(gè)角度來說，太過于關(guān)注不一定需要的需求會(huì)導(dǎo)致過分設(shè)計(jì)（overdesigned）的，難以理解的，臃腫的系統(tǒng)。所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)師處在這么一個(gè)兩難局面中：怎么設(shè)計(jì)算是過分設(shè)計(jì)？應(yīng)該寧可設(shè)計(jì)不足還是寧可過分設(shè)計(jì)？

舉個(gè)例子來說，設(shè)計(jì)師是否應(yīng)該在系統(tǒng)中包含現(xiàn)在并不需要的日志機(jī)制？如果是的話，哪里是應(yīng)該寫日志的點(diǎn)？日志應(yīng)該記錄那些信息？相似的例子還有關(guān)于性能的優(yōu)化問題，我們很少能預(yù)先知道瓶頸的所在。常用的方法是建立系統(tǒng)，profile它，然后翻新系統(tǒng)以提高性能，這種方式可能會(huì)依照 profiling修改系統(tǒng)的很多部分，此外，隨著時(shí)間的流逝，由于使用方式的變化，可能還會(huì)產(chǎn)生新的瓶頸，類庫設(shè)計(jì)師的任務(wù)更困難，因?yàn)樗茈y設(shè)想出所有對(duì)類庫的使用方式。

總而言之，設(shè)計(jì)師很難顧及到系統(tǒng)可能需要處理的所有關(guān)注點(diǎn)。即使是在已經(jīng)知道了需求的前提下，某些建立系統(tǒng)時(shí)需要的細(xì)節(jié)也可能不能全部得到。整體設(shè)計(jì)就面臨著設(shè)計(jì)不足/過分設(shè)計(jì)的兩難局面。

AOP基礎(chǔ)

到目前為止的討論說明模塊化橫切關(guān)注點(diǎn)是有好處的。研究人員已經(jīng)嘗試了多種方法來實(shí)現(xiàn)這個(gè)任務(wù)，這些方法有一個(gè)共同的主題：分離關(guān)注點(diǎn)。AOP是這些方法中的一種，它的目的是清晰的分離關(guān)注點(diǎn)來解決以上提到的問題。

AOP，從其本質(zhì)上講，使你可以用一種松散耦合的方式來實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的關(guān)注點(diǎn)，然后，組合這些實(shí)現(xiàn)來建立最終系統(tǒng)。用它所建立的系統(tǒng)是使用松散耦合的，模塊化實(shí)現(xiàn)的橫切關(guān)注點(diǎn)來搭建的。與之對(duì)照，用OOP建立的系統(tǒng)則是用松散耦合的模塊化實(shí)現(xiàn)的一般關(guān)注點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。在AOP終，這些模塊化單元叫方面（aspect），而在OOP中，這些一般關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)單元叫做類。

AOP包括三個(gè)清晰的開發(fā)步驟：

方面分解：分解需求提取出橫切關(guān)注點(diǎn)和一般關(guān)注點(diǎn)。在這一步里，你把核心模塊級(jí)關(guān)注點(diǎn)和系統(tǒng)級(jí)的橫切關(guān)注點(diǎn)分離開來。就前面所提到的信用卡例子來說，你可以分解出三個(gè)關(guān)注點(diǎn)：核心的信用卡處理，日志和驗(yàn)證。
關(guān)注點(diǎn)實(shí)現(xiàn)：各自獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)這些關(guān)注點(diǎn)，還用上面信用卡的例子，你要實(shí)現(xiàn)信用卡處理單元，日志單元和驗(yàn)證單元。
方面的重新組合：在這一步里，方面集成器通過創(chuàng)建一個(gè)模塊單元——方面來指定重組的規(guī)則。重組過程——也叫織入或結(jié)合——?jiǎng)t使用這些信息來構(gòu)建最終系統(tǒng)，還拿信用卡的那個(gè)例子，你可以指定（用某種AOP的實(shí)現(xiàn)所提供的語言）每個(gè)操作的開始和結(jié)束需要紀(jì)錄，并且每個(gè)操作在涉及到業(yè)務(wù)邏輯之前必須通過驗(yàn)證。

圖 3. AOP 開發(fā)的步驟

AOP與OOP的不同關(guān)鍵在于它處理橫切關(guān)注點(diǎn)的方式，在AOP中，每個(gè)關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)都不知道其它關(guān)注點(diǎn)是否會(huì)‘關(guān)注’它，如信用卡處理模塊并不知道其它的關(guān)注點(diǎn)實(shí)現(xiàn)正在為它做日志和驗(yàn)證操作。它展示了一個(gè)從OOP轉(zhuǎn)化來的強(qiáng)大的開發(fā)范型。

注意：一個(gè)AOP實(shí)現(xiàn)可以借助其它編程范型作為它的基礎(chǔ)，從而原封不動(dòng)的保留其基礎(chǔ)范型的優(yōu)點(diǎn)。例如，AOP可以選擇OOP作為它的基礎(chǔ)范型，從而把OOP善于處理一般關(guān)注點(diǎn)的好處直接帶過來。用這樣一種實(shí)現(xiàn)，獨(dú)立的一般關(guān)注點(diǎn)可以使用OOP技術(shù)。這就像過程型語言是許多OOP語言的基礎(chǔ)一樣。

織入舉例
織入器——一個(gè)處理器——組裝一個(gè)個(gè)關(guān)注點(diǎn)（這個(gè)過程叫做織入）。就是說，它依照提供給它的規(guī)則把不同的執(zhí)行邏輯段混編起來。

為了說明代碼織入，讓我們回到信用卡處理的例子，為了簡(jiǎn)單起見，我們只考慮兩個(gè)操作：存入和取出，并且我們假設(shè)已經(jīng)有了一個(gè)合適的logger.

來看一下下面的信用卡模塊：

代碼:

public class CreditCardProcessor {
? ? public void debit(CreditCard card, Currency amount)
? ? ? ?throws InvalidCardException, NotEnoughAmountException,
? ? ? ? ? ? ? CardExpiredException {
? ? ? ? // 取出邏輯
? ? }
? ?
? ? public void credit(CreditCard card, Currency amount)
? ? ? ? throws InvalidCardException {
? ? ? ? // 存入邏輯

? ? }
}

下面是日志接口

代碼:

public interface Logger {
? ? public void log(String message);
}

所需組合需要如下織入規(guī)則，這里用自然語言來表達(dá)（本文的后面會(huì)提供這些織入規(guī)則的程序版本）：
[list=a]

紀(jì)錄每個(gè)公共操作的開始
紀(jì)錄每個(gè)公共操作的結(jié)束
紀(jì)錄所有公共方法拋出的異常

織入器就會(huì)使用這些織入規(guī)則和關(guān)注點(diǎn)實(shí)現(xiàn)來產(chǎn)生與如下代碼有相同效果的代碼：

代碼:

public class CreditCardProcessorWithLogging {
? ? Logger _logger;

? ? public void debit(CreditCard card, Money amount)
? ? ? ? throws InvalidCardException, NotEnoughAmountException,
? ? ? ? ? ? ? ?CardExpiredException {
? ? ? ? _logger.log("Starting CreditCardProcessor.credit(CreditCard,
Money) "
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + "Card: " + card + " Amount: " + amount);
? ? ? ? // 取出邏輯
? ? ? ? _logger.log("Completing CreditCardProcessor.credit(CreditCard,
Money) "
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + "Card: " + card + " Amount: " + amount);
? ? }
? ?
? ? public void credit(CreditCard card, Money amount)
? ? ? ? throws InvalidCardException {
? ? ? ? System.out.println("Debiting");
? ? ? ? _logger.log("Starting CreditCardProcessor.debit(CreditCard,
Money) "
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + "Card: " + card + " Amount: " + amount);
? ? ? ? // 存入邏輯
? ? ? ? _logger.log("Completing CreditCardProcessor.credit(CreditCard,
Money) "
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + "Card: " + card + " Amount: " + amount);

? ? }
}

AOP語言剖析

就像其他編程范型的實(shí)現(xiàn)一樣，AOP的實(shí)現(xiàn)有兩部分組成：語言規(guī)范和實(shí)現(xiàn)。語言規(guī)范描述了語言的基礎(chǔ)單元和語法。語言實(shí)現(xiàn)則按照語言規(guī)范來驗(yàn)證代碼的正確性并把代碼轉(zhuǎn)成目標(biāo)機(jī)器的可執(zhí)行形式。這一節(jié)，我來解釋一下AOP組成部分。

AOP語言規(guī)范
從抽象的角度看來，一種AOP語言要說明下面兩個(gè)方面：

關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)：把每個(gè)需求映射為代碼，然后，編譯器把它翻譯成可執(zhí)行代碼，由于關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)以指定過程的形式出現(xiàn)，你可以使用傳統(tǒng)語言如C，C++，Java等。
織入規(guī)則規(guī)范：怎樣把獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的關(guān)注點(diǎn)組合起來形成最終系統(tǒng)呢？為了這個(gè)目的，需要建立一種語言來指定組合不同的實(shí)現(xiàn)單元以形成最終系統(tǒng)的規(guī)則，這種指定織入規(guī)則的語言可以是實(shí)現(xiàn)語言的擴(kuò)展，也可以是一種完全不同的語言。

AOP語言的實(shí)現(xiàn)

AOP的編譯器執(zhí)行兩步操作：

組裝關(guān)注點(diǎn)。
把組裝結(jié)果轉(zhuǎn)成可執(zhí)行代碼

AOP實(shí)現(xiàn)可以用多種方式實(shí)現(xiàn)織入，包括源碼到源碼的轉(zhuǎn)換。它預(yù)處理每個(gè)方面的源碼產(chǎn)生織入過的源碼，然后把織入過的源碼交給基礎(chǔ)語言的編譯器產(chǎn)生最終可執(zhí)行代碼。比如，使用這種方式，一個(gè)基于Java的AOP實(shí)現(xiàn)可以先把不同的方面轉(zhuǎn)化成Java源代碼，然后讓Java編譯器把它轉(zhuǎn)化成字節(jié)碼。也可以直接在字節(jié)碼級(jí)別執(zhí)行織入；畢竟，字節(jié)碼本身也是一種源碼。此外，下面的執(zhí)行系統(tǒng)——Java虛擬機(jī)——也可以是方面認(rèn)知的，基于Java的AOP 實(shí)現(xiàn)如果使用這種方式的話，虛擬機(jī)可以先裝入織入規(guī)則，然后對(duì)后來裝入的類都應(yīng)用這種規(guī)則，也就是說，它可以執(zhí)行just-in-time的方面織入。

AOP的好處

AOP可幫助我們解決上面提到的代碼混亂和代碼分散所帶來的問題，它還有一些別的好處：

塊化橫切關(guān)注點(diǎn)：AOP用最小的耦合處理每個(gè)關(guān)注點(diǎn)，使得即使是橫切關(guān)注點(diǎn)也是模塊化的。這樣的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生的系統(tǒng)，其代碼的冗余小。模塊化的實(shí)現(xiàn)還使得系統(tǒng)容易理解和維護(hù)
系統(tǒng)容易擴(kuò)展：由于方面模塊根本不知道橫切關(guān)注點(diǎn)，所以很容易通過建立新的方面加入新的功能，另外，當(dāng)你往系統(tǒng)中加入新的模塊時(shí)，已有的方面自動(dòng)的橫切進(jìn)來，使系統(tǒng)的易于擴(kuò)展
設(shè)計(jì)決定的遲綁定：還記得設(shè)計(jì)師的兩難局面嗎？使用AOP,設(shè)計(jì)師可以推遲為將來的需求作決定，因?yàn)樗梢园堰@種需求作為獨(dú)立的方面很容易的實(shí)現(xiàn)。
更好的代碼重用性：由于AOP把每個(gè)方面實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立的模塊，模塊之間是松散耦合的，舉例來說，你可以用另外一個(gè)獨(dú)立的日志寫入器方面（替換當(dāng)前的）把日志寫入數(shù)據(jù)庫，以滿足不同的日志寫入要求。
總的來說，松散耦合的實(shí)現(xiàn)意味著更好的代碼重用性， AOP在使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)松散耦合這一點(diǎn)上比OOP做得更好。

AspectJ:一個(gè)Java的AOP實(shí)現(xiàn)

AspectJ是一個(gè)可免費(fèi)獲得的由施樂公司帕洛阿爾托研究中心（Xerox PARC）開發(fā)Java的AOP實(shí)現(xiàn)，它是一個(gè)多功能的面向方面的Java擴(kuò)展。它使用Java作為單個(gè)關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)語言，并擴(kuò)展Java以指定織入規(guī)則。這些規(guī)則是用切入點(diǎn)（pointcuts）、聯(lián)結(jié)點(diǎn)（join points），通知（advice）和方面（aspect）來說明的。聯(lián)結(jié)點(diǎn)是定義在程序執(zhí)行過程之間的點(diǎn)，切入點(diǎn)由用來指定聯(lián)結(jié)點(diǎn)的語言構(gòu)造，通知定義了要在切入點(diǎn)上執(zhí)行的代碼片，而方面則是這些基礎(chǔ)元素的組合。

另外，AspectJ允許以多種方式用方面和類建立新的方面，你可以引入新的數(shù)據(jù)成員和方法，或是聲明一個(gè)新的類來繼承和實(shí)現(xiàn)另外的類或接口。

AspectJ的織入器——AspectJ的編譯器——負(fù)責(zé)把不同的方面組合在一起，由于由AspectJ編譯器建立的最終系統(tǒng)是純Java字節(jié)碼，它可以運(yùn)行在任何符合Java標(biāo)準(zhǔn)的虛擬機(jī)上。而且，AspectJ還提供了一些工具如調(diào)試器和Java IDE集成等，我將會(huì)在本系列的第二、三部分詳細(xì)講解這些。

下面是我在上面用自然語言描述的日志方面的織入規(guī)則的AspectJ實(shí)現(xiàn)，由于我將會(huì)在第二部分詳細(xì)介紹AspectJ，所以如果你不能透徹的看懂它的話也不必?fù)?dān)心。關(guān)鍵是你應(yīng)該注意到信用卡處理過程本身一點(diǎn)都不知道日志的事。

代碼:

public aspect LogCreditCardProcessorOperations {
? ? Logger logger = new StdoutLogger();

? ? pointcut publicOperation():
? ? ? ? execution(public * CreditCardProcessor.*(..));

? ? pointcut publicOperationCardAmountArgs(CreditCard card,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Money amount):
? ? ? ? publicOperation() && args(card, amount);

? ? before(CreditCard card, Money amount):
? ? ? ? publicOperationCardAmountArgs(card, amount) {
? ? ? ? logOperation("Starting",
? ? ? ? ? ? ?thisjoin point.getSignature().toString(), card, amount);
? ? }

? ? after(CreditCard card, Money amount) returning:
? ? ? ? publicOperationCardAmountArgs(card, amount) {
? ? ? ? logOperation("Completing",
? ? ? ? ? ? thisjoin point.getSignature().toString(), card, amount);
? ? }

? ? after (CreditCard card, Money amount) throwing (Exception e):
? ? ? ? publicOperationCardAmountArgs(card, amount) {
? ? ? ? logOperation("Exception " + e,
? ? ? ? ? ? thisjoin point.getSignature().toString(), card, amount);
? ? }

? ? private void logOperation(String status, String operation,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? CreditCard card, Money amount) {
? ? ? ? logger.log(status + " " + operation +
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?" Card: " + card + " Amount: " + amount);
? ? }
}

我需要AOP嗎？

AOP僅僅是解決設(shè)計(jì)上的缺點(diǎn)嗎？在AOP里，每個(gè)關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)的并不知道是否有其它關(guān)注點(diǎn)關(guān)注它，這是AOP和OOP的主要區(qū)別，在AOP里，組合的流向是從橫切關(guān)注點(diǎn)到主關(guān)注點(diǎn)，而OOP則相反，但是，OOP可以和AOP很好的共存。比如，你可以使用一個(gè)混入類來做組合，既可以用AOP實(shí)現(xiàn)，也可以用OOP實(shí)現(xiàn)，這取決你對(duì)AOP的接受程度。在這兩種情況下，實(shí)現(xiàn)橫切關(guān)注點(diǎn)的混入類實(shí)現(xiàn)都無需知道它自己是被用在類中還是被用在方面中。舉個(gè)例子來說，你可以把一個(gè)日志寫入器接口用作某些類的混入類或是用作一個(gè)日志方面。因而，從OOP到AOP是漸進(jìn)的。

了解AOP

在這篇文章里，你看到了橫切關(guān)系帶來的問題，這些問題的當(dāng)前解決方法，以及這些方法的缺點(diǎn)。你也看到了AOP是怎樣克服這些缺點(diǎn)的。AOP的編程方式試圖模塊化橫切關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，提供了一個(gè)更好更快的軟件開發(fā)方式。

如果你的系統(tǒng)中涉及到多個(gè)橫切關(guān)注點(diǎn)，你可以考慮進(jìn)一步了解AOP,它的實(shí)現(xiàn)，它的好處。AOP很可能會(huì)是編程方式的下一個(gè)里程碑。請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注本系列的第二、第三部分。

posted on 2006-10-25 10:06 捕風(fēng) 閱讀(223) 評(píng)論(0) 編輯收藏所屬分類: java高級(jí)

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