面向方面的程序設(shè)計(jì)

1、1面向方面的程序設(shè)計(jì)面向方面的程序設(shè)計(jì)兼談計(jì)算科學(xué)的創(chuàng)新兼談計(jì)算科學(xué)的創(chuàng)新2面向方面的程序設(shè)計(jì)面向方面的程序設(shè)計(jì)nAspect oriented programming（AOP）3n Xerox(施樂施樂)公司公司PARC研究中心在研究中心在19971997年的歐洲年的歐洲面向?qū)ο缶幊檀髸嫦驅(qū)ο缶幊檀髸‥COOP97ECOOP97）上首次提出）上首次提出Aspect-Aspect-oriented programmingoriented programming（AOPAOP）。n 自自20022002年起，每年分別在歐洲和美國輪流召開專門年起，每年分別在歐洲和美國輪流召開專門的面向方面軟

2、件開發(fā)（的面向方面軟件開發(fā)（AOSDAOSD）國際會議。與會者包括）國際會議。與會者包括美國、加拿大、荷蘭、英國、法國、丹麥、日本、以美國、加拿大、荷蘭、英國、法國、丹麥、日本、以色列等。我國一些學(xué)校也對色列等。我國一些學(xué)校也對AOPAOP給以關(guān)注并開展了一些給以關(guān)注并開展了一些研究工作。研究工作。n 從從AOP概念提出經(jīng)過了近十年的時間，這種技術(shù)概念提出經(jīng)過了近十年的時間，這種技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)開始被工業(yè)界采用?，F(xiàn)在已經(jīng)開始被工業(yè)界采用。 4AOPAOP產(chǎn)生的背景產(chǎn)生的背景 計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的一個重要原則，就是要清計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的一個重要原則，就是要清晰晰分離各種關(guān)注點(diǎn)分離各種關(guān)注點(diǎn)（separat

3、ion of concerns），然），然后分而治之，各個擊破，最后形成統(tǒng)一的解決方案。后分而治之，各個擊破，最后形成統(tǒng)一的解決方案。業(yè)務(wù)邏輯存儲日志安全需求關(guān)注點(diǎn)標(biāo)識5 關(guān)注點(diǎn)：是指一個特定的目標(biāo)、概念或者興趣域。關(guān)注點(diǎn)：是指一個特定的目標(biāo)、概念或者興趣域。n從技術(shù)的角度，軟件系統(tǒng)分別包括從技術(shù)的角度，軟件系統(tǒng)分別包括核心級和系統(tǒng)級核心級和系統(tǒng)級的關(guān)的關(guān)注點(diǎn)。注點(diǎn)。n核心級關(guān)注點(diǎn)是系統(tǒng)要完成的核心級關(guān)注點(diǎn)是系統(tǒng)要完成的業(yè)務(wù)功能業(yè)務(wù)功能；n系統(tǒng)級關(guān)注點(diǎn)是完成核心級關(guān)注點(diǎn)所必須的系統(tǒng)級關(guān)注點(diǎn)是完成核心級關(guān)注點(diǎn)所必須的配套設(shè)施配套設(shè)施，這，這些配套設(shè)施通常被認(rèn)為是整個系統(tǒng)的系統(tǒng)特性，或者是業(yè)些配套

4、設(shè)施通常被認(rèn)為是整個系統(tǒng)的系統(tǒng)特性，或者是業(yè)務(wù)功能的功能約束。務(wù)功能的功能約束。例如：信用卡處理系統(tǒng)例如：信用卡處理系統(tǒng) 核心關(guān)注點(diǎn)是核心關(guān)注點(diǎn)是處理付款處理付款； 系統(tǒng)級關(guān)注點(diǎn)包括系統(tǒng)級關(guān)注點(diǎn)包括日志、事務(wù)、認(rèn)證、安全和性日志、事務(wù)、認(rèn)證、安全和性能能等等。等等。6n軟件系統(tǒng)中，某個行為，例如操作日志的軟件系統(tǒng)中，某個行為，例如操作日志的記錄，存在于軟件的各個部分中，這個行記錄，存在于軟件的各個部分中，這個行為可以看作是橫向存在于軟件之中，他所為可以看作是橫向存在于軟件之中，他所關(guān)注的是軟件的各個部分的一些共有的行關(guān)注的是軟件的各個部分的一些共有的行為。為。n在很多情況下，這種行為不屬于業(yè)務(wù)

5、邏輯在很多情況下，這種行為不屬于業(yè)務(wù)邏輯的一部分。這種操作并不是業(yè)務(wù)邏輯調(diào)用的一部分。這種操作并不是業(yè)務(wù)邏輯調(diào)用的必須部分，但是，我們卻往往不得在代的必須部分，但是，我們卻往往不得在代碼中顯式進(jìn)行調(diào)用，并承擔(dān)由此帶來的后碼中顯式進(jìn)行調(diào)用，并承擔(dān)由此帶來的后果。果。7n在目前的技術(shù)框架下，通常在目前的技術(shù)框架下，通常系統(tǒng)級關(guān)注點(diǎn)在系統(tǒng)級關(guān)注點(diǎn)在邏輯上邏輯上相互之相互之間間彼此正交（相互獨(dú)立），彼此正交（相互獨(dú)立），同時在同時在實(shí)現(xiàn)上實(shí)現(xiàn)上趨向于趨向于和若干核和若干核心模塊交織心模塊交織。 例如：信用卡管理系統(tǒng)的每個核心業(yè)務(wù)關(guān)注點(diǎn)都和安全、例如：信用卡管理系統(tǒng)的每個核心業(yè)務(wù)關(guān)注點(diǎn)都和安全、日志等系

6、統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)相聯(lián)系。日志等系統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)相聯(lián)系。8n核心級關(guān)注點(diǎn)核心級關(guān)注點(diǎn)（業(yè)務(wù)）多數(shù)情況下可以（業(yè)務(wù)）多數(shù)情況下可以被很好地分解，并被很好地分解，并通過編程語言模塊化通過編程語言模塊化實(shí)現(xiàn)（子模塊或軟構(gòu)件）實(shí)現(xiàn)（子模塊或軟構(gòu)件）。n系統(tǒng)級關(guān)注點(diǎn)系統(tǒng)級關(guān)注點(diǎn)（橫向關(guān)注點(diǎn)），使用當(dāng)（橫向關(guān)注點(diǎn)），使用當(dāng)前的程序設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致前的程序設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致在許多構(gòu)件中要在許多構(gòu)件中要重復(fù)包含（擴(kuò)散）這些代碼重復(fù)包含（擴(kuò)散）這些代碼。9橫切示例(crosscutting)nAuthentication 權(quán)限權(quán)限nCaching 緩存緩存nContext passing 內(nèi)容傳遞內(nèi)容傳遞nError handling

7、錯誤處理錯誤處理nLazy loading 懶加載懶加載nDebugging 調(diào)試調(diào)試nLogging、tracing、profiling and monitoring 日志、跟蹤、日志、跟蹤、優(yōu)化、校準(zhǔn)優(yōu)化、校準(zhǔn)nPerformance optimization 性能優(yōu)化性能優(yōu)化nPersistence 持久化持久化nResource pooling 資源池資源池nSynchronization 同步同步nTransactions 事務(wù)事務(wù)10現(xiàn)有軟件技術(shù)的不足 目前的實(shí)現(xiàn)技術(shù)只提供了一維方法學(xué)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)注點(diǎn)，該單一維度一般是核心需求和關(guān)注點(diǎn)的模塊化實(shí)現(xiàn)，其他類型的需求也被迫和該主導(dǎo)維度一

8、致。安安全全事事務(wù)務(wù)業(yè)業(yè)務(wù)務(wù)業(yè)務(wù)主導(dǎo)維業(yè)務(wù)主導(dǎo)維 問題空間是問題空間是n n維的，而解空間是一維的。這種失配必然導(dǎo)致需求和維的，而解空間是一維的。這種失配必然導(dǎo)致需求和實(shí)現(xiàn)之間的失配。實(shí)現(xiàn)之間的失配。11源程序就會變成一些為不同關(guān)注目的而編制的源程序就會變成一些為不同關(guān)注目的而編制的指令的纏結(jié)混亂物。指令的纏結(jié)混亂物。纏結(jié)現(xiàn)象纏結(jié)現(xiàn)象是現(xiàn)有軟件系統(tǒng)中許多不必要的是現(xiàn)有軟件系統(tǒng)中許多不必要的復(fù)雜性的核心復(fù)雜性的核心。它增加了功能構(gòu)件之間的依賴性，它增加了功能構(gòu)件之間的依賴性，分散了構(gòu)件原來假定要做的事情，分散了構(gòu)件原來假定要做的事情，提供了許多程序設(shè)計(jì)出錯的機(jī)會，提供了許多程序設(shè)計(jì)出錯的機(jī)會，使

9、得一些功能構(gòu)件難以復(fù)用，使得一些功能構(gòu)件難以復(fù)用，源代碼難以開發(fā)、理解和發(fā)展。源代碼難以開發(fā)、理解和發(fā)展。12v某一應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)＜?，不太可能對分布、認(rèn)證、某一應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)＜?，不太可能對分布、認(rèn)證、訪問控制、同步、加密、冗余等問題的復(fù)雜實(shí)訪問控制、同步、加密、冗余等問題的復(fù)雜實(shí)現(xiàn)機(jī)制很熟悉，所以就不能保證他們在程序中現(xiàn)機(jī)制很熟悉，所以就不能保證他們在程序中進(jìn)行正確的調(diào)用。進(jìn)行正確的調(diào)用。v開發(fā)人員很難正確預(yù)見到未來對程序的新需求開發(fā)人員很難正確預(yù)見到未來對程序的新需求。13方面（Aspect）n設(shè)計(jì)上講，是橫切系統(tǒng)的一些軟件系統(tǒng)級關(guān)注點(diǎn)。設(shè)計(jì)上講，是橫切系統(tǒng)的一些軟件系統(tǒng)級關(guān)注點(diǎn)。n實(shí)現(xiàn)上講，它

10、支持將橫切系統(tǒng)的關(guān)注點(diǎn)封裝在單獨(dú)的模塊單實(shí)現(xiàn)上講，它支持將橫切系統(tǒng)的關(guān)注點(diǎn)封裝在單獨(dú)的模塊單位中，它是位中，它是AOP將橫切關(guān)注點(diǎn)局部化和模塊化的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。將橫切關(guān)注點(diǎn)局部化和模塊化的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。n常見的常見的“方面方面”：異常和出錯處理異常和出錯處理同步和并發(fā)控制同步和并發(fā)控制 內(nèi)存訪問模式內(nèi)存訪問模式日志、安全日志、安全事務(wù)、性能事務(wù)、性能14 AOP AOP核心內(nèi)容就是所謂的核心內(nèi)容就是所謂的“橫切關(guān)注點(diǎn)橫切關(guān)注點(diǎn)”，即，即“方面方面”，AspectAspect是是AOPAOP提供的一種程序設(shè)計(jì)單元。提供的一種程序設(shè)計(jì)單元。而在而在OOP中中,這些一般關(guān)注點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)單元叫作類這些一般關(guān)注點(diǎn)的

11、實(shí)現(xiàn)單元叫作類 AOPAOP的目標(biāo)，是要將這些橫切關(guān)注點(diǎn)與業(yè)務(wù)邏的目標(biāo)，是要將這些橫切關(guān)注點(diǎn)與業(yè)務(wù)邏輯代碼相分離，從而得到更好的軟件結(jié)構(gòu)、性能以輯代碼相分離，從而得到更好的軟件結(jié)構(gòu)、性能以及穩(wěn)定性等方面的好處。及穩(wěn)定性等方面的好處。 AOPAOP被認(rèn)為是后面向?qū)ο髸r代的一種新的重要被認(rèn)為是后面向?qū)ο髸r代的一種新的重要的程序設(shè)計(jì)技術(shù)。的程序設(shè)計(jì)技術(shù)。15AOP的基本思想n通過分別描述系統(tǒng)的不同關(guān)注點(diǎn)及其關(guān)系，以一種松耦合的方通過分別描述系統(tǒng)的不同關(guān)注點(diǎn)及其關(guān)系，以一種松耦合的方式實(shí)現(xiàn)單個關(guān)注點(diǎn)，然后依靠式實(shí)現(xiàn)單個關(guān)注點(diǎn)，然后依靠AOP環(huán)境的支撐機(jī)制，將這些關(guān)環(huán)境的支撐機(jī)制，將這些關(guān)注點(diǎn)組織或編排

12、成最終的可運(yùn)行程序。注點(diǎn)組織或編排成最終的可運(yùn)行程序。 普通關(guān)注點(diǎn)可以使用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法和面向?qū)ο蠓椒w統(tǒng)的機(jī)普通關(guān)注點(diǎn)可以使用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法和面向?qū)ο蠓椒w統(tǒng)的機(jī)制。制。 系統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)使用系統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)使用Aspect機(jī)制。機(jī)制。16AOP程序設(shè)計(jì)的一般步驟n一、一、對需求規(guī)約進(jìn)行對需求規(guī)約進(jìn)行Aspect分解。分解。n確定哪些功能是組件必須實(shí)現(xiàn)的，即提取出確定哪些功能是組件必須實(shí)現(xiàn)的，即提取出核心核心關(guān)注點(diǎn)。關(guān)注點(diǎn)。n哪些功能可以以哪些功能可以以aspect的形式動態(tài)加入到系統(tǒng)組的形式動態(tài)加入到系統(tǒng)組件中去，即提取出系統(tǒng)級的件中去，即提取出系統(tǒng)級的橫切關(guān)注點(diǎn)橫切關(guān)注點(diǎn)。17AOP程序設(shè)計(jì)的一

13、般步驟n二、二、對標(biāo)識出的對標(biāo)識出的Aspect分別通過程序機(jī)制實(shí)現(xiàn)。分別通過程序機(jī)制實(shí)現(xiàn)。 構(gòu)造系統(tǒng)的組件。構(gòu)造系統(tǒng)的組件。 利用利用組件語言組件語言實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的組件。對于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的組件。對于OOP語言，這些組件可以是語言，這些組件可以是類；對于過程化程序設(shè)計(jì)語言，這些組件可以是各種函數(shù)和類；對于過程化程序設(shè)計(jì)語言，這些組件可以是各種函數(shù)和API。 構(gòu)造系統(tǒng)的構(gòu)造系統(tǒng)的aspect。 利用一種或多種利用一種或多種aspect語言語言實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)aspect。 aspect語言必須提供聲明語言必須提供聲明aspect的機(jī)制。的機(jī)制。aspect如何聲明如何聲明連接點(diǎn)如何定義連接點(diǎn)如何定義aspect

14、代碼如何定義代碼如何定義aspect的參數(shù)化程度等的參數(shù)化程度等18n三、三、用用aspect編織器將所有的單元編排重組在一起，形成最終的可運(yùn)行編織器將所有的單元編排重組在一起，形成最終的可運(yùn)行系統(tǒng)。系統(tǒng)。 為組件語言和為組件語言和aspect語言構(gòu)造相應(yīng)的語法樹；依據(jù)語言構(gòu)造相應(yīng)的語法樹；依據(jù)aspect中的連接點(diǎn)中的連接點(diǎn)定義對語法樹進(jìn)行聯(lián)結(jié)；在連接的語法樹上生成中間文件或目標(biāo)代碼。定義對語法樹進(jìn)行聯(lián)結(jié)；在連接的語法樹上生成中間文件或目標(biāo)代碼。 aspect語言必須提供將語言必須提供將aspect代碼和基礎(chǔ)代碼組合編排（代碼和基礎(chǔ)代碼組合編排（weaving）在一起的機(jī)制。在一起的機(jī)制。定

15、義編排語言和規(guī)則。定義編排語言和規(guī)則。解決解決aspect之間潛在的沖突。之間潛在的沖突。為組裝和執(zhí)行建立外部約束。為組裝和執(zhí)行建立外部約束。 aspect語言必須提供生成可運(yùn)行系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。語言必須提供生成可運(yùn)行系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。系統(tǒng)的組合是在編譯時靜態(tài)組裝還是運(yùn)行時動態(tài)進(jìn)行。系統(tǒng)的組合是在編譯時靜態(tài)組裝還是運(yùn)行時動態(tài)進(jìn)行。對程序單元分別進(jìn)行編譯的模塊化編譯機(jī)制。對程序單元分別進(jìn)行編譯的模塊化編譯機(jī)制。對組裝結(jié)果的驗(yàn)證機(jī)制等。對組裝結(jié)果的驗(yàn)證機(jī)制等。19AOP的本質(zhì)n 將橫切關(guān)注點(diǎn)（如日志、權(quán)限驗(yàn)證、并發(fā)控制等非功能需將橫切關(guān)注點(diǎn)（如日志、權(quán)限驗(yàn)證、并發(fā)控制等非功能需求）單獨(dú)用求）單獨(dú)用as

16、pect實(shí)現(xiàn)，而業(yè)務(wù)功能用現(xiàn)有的軟件技術(shù)實(shí)實(shí)現(xiàn)，而業(yè)務(wù)功能用現(xiàn)有的軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)。由現(xiàn)。由AOP機(jī)制提供將這些分離的關(guān)注點(diǎn)編織為一個可執(zhí)行機(jī)制提供將這些分離的關(guān)注點(diǎn)編織為一個可執(zhí)行程序。程序。n提高代碼的可理解性、可維護(hù)性、可復(fù)用性等。提高代碼的可理解性、可維護(hù)性、可復(fù)用性等。橫切關(guān)注點(diǎn)橫切關(guān)注點(diǎn)20AOP系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程業(yè)務(wù)邏輯存儲日志安全需求關(guān)注點(diǎn)標(biāo)識編織器Aspect分解Aspect重組21AOP與OOP比較OOP是是AOP的技術(shù)基礎(chǔ)，的技術(shù)基礎(chǔ)，AOP是對是對OOP的繼承和發(fā)的繼承和發(fā)展。展。n可擴(kuò)展性：可擴(kuò)展性： 指軟件系統(tǒng)在需求更改時程序的易更改能力。指軟件系統(tǒng)在需求更改時程序的易

17、更改能力。 OOP主要通過提供繼承和重載機(jī)制來提高軟件的主要通過提供繼承和重載機(jī)制來提高軟件的可擴(kuò)展性。可擴(kuò)展性。 AOP通過擴(kuò)展通過擴(kuò)展Aspect或增加或增加Aspect，系統(tǒng)相關(guān)的，系統(tǒng)相關(guān)的各個部分都隨之產(chǎn)生變化。各個部分都隨之產(chǎn)生變化。22n可重用性：可重用性： 指某個應(yīng)用系統(tǒng)中的元素被應(yīng)用到其他應(yīng)用系統(tǒng)的能指某個應(yīng)用系統(tǒng)中的元素被應(yīng)用到其他應(yīng)用系統(tǒng)的能力。力。 OOP以類機(jī)制作為一種抽象的數(shù)據(jù)類型，提供了比過以類機(jī)制作為一種抽象的數(shù)據(jù)類型，提供了比過程化更好的重用性。程化更好的重用性。nOOP的重用性對非特定于系統(tǒng)的功能模塊有很好的支持，的重用性對非特定于系統(tǒng)的功能模塊有很好的支持

18、，如堆棧的操作和窗口機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。如堆棧的操作和窗口機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。n對于不能封裝成類的元素，如異常處理等，很難實(shí)現(xiàn)重對于不能封裝成類的元素，如異常處理等，很難實(shí)現(xiàn)重用。用。AOP使不能封裝成類的元素的重用成為可能。使不能封裝成類的元素的重用成為可能。23n易理解性和易維護(hù)性易理解性和易維護(hù)性n代碼纏結(jié)問題的存在，使代碼纏結(jié)問題的存在，使OOP技術(shù)在易理解性和易維護(hù)技術(shù)在易理解性和易維護(hù)性方面都難有很大的提高。性方面都難有很大的提高。n統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：“如果一個他人寫的程序有如果一個他人寫的程序有37處需要改動，處需要改動，對于一個最優(yōu)秀的軟件開發(fā)人員，也大概只能找到對于一個最優(yōu)秀的軟件開發(fā)人員

19、，也大概只能找到35個個”。n對于對于AOP，對一個，對一個Aspect修改可以通過聯(lián)結(jié)器影響到修改可以通過聯(lián)結(jié)器影響到系統(tǒng)相關(guān)的各個部分，從而大大提高系統(tǒng)的易維護(hù)性。系統(tǒng)相關(guān)的各個部分，從而大大提高系統(tǒng)的易維護(hù)性。24AOP特性nAspect的實(shí)現(xiàn)和傳統(tǒng)開發(fā)方法中的實(shí)現(xiàn)和傳統(tǒng)開發(fā)方法中模塊的實(shí)現(xiàn)不同模塊的實(shí)現(xiàn)不同。 Aspect的開發(fā)彼此獨(dú)立，是一種松耦合關(guān)系。的開發(fā)彼此獨(dú)立，是一種松耦合關(guān)系。 主代碼的開發(fā)者甚至可能沒有意識到主代碼的開發(fā)者甚至可能沒有意識到aspect的存在。的存在。只是在最后系統(tǒng)組裝時，才將各只是在最后系統(tǒng)組裝時，才將各aspect代碼和主代碼代碼和主代碼編排融合在一起

20、。編排融合在一起。主代碼和主代碼和AspectAspect之間采用之間采用“隱式調(diào)用隱式調(diào)用”。v 某一應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)＜?，不太可能對分布、認(rèn)證、訪問控制、同步、某一應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)＜?，不太可能對分布、認(rèn)證、訪問控制、同步、加密、冗余等問題的復(fù)雜實(shí)現(xiàn)機(jī)制很熟悉，所以就不能保證他們加密、冗余等問題的復(fù)雜實(shí)現(xiàn)機(jī)制很熟悉，所以就不能保證他們在程序中進(jìn)行正確的調(diào)用。在程序中進(jìn)行正確的調(diào)用。v 開發(fā)人員很難正確預(yù)見到未來對程序的新需求。開發(fā)人員很難正確預(yù)見到未來對程序的新需求。25AspectJnAspectJ是是Xerox PARC開發(fā)的基于開發(fā)的基于Java語言語言的的AOP擴(kuò)展，它既是一種規(guī)約語言，也是一

21、擴(kuò)展，它既是一種規(guī)約語言，也是一種種AOP的實(shí)現(xiàn)語言。的實(shí)現(xiàn)語言。nAspectJ是一種支持是一種支持“面向面向Aspect”概念的語言。概念的語言。26AspectJnAspectJ提供了支持提供了支持“面向面向Aspect”概念的如下語言結(jié)構(gòu)及定概念的如下語言結(jié)構(gòu)及定義：義： Joinpoints：預(yù)定義好的程序的特定執(zhí)行點(diǎn)。：預(yù)定義好的程序的特定執(zhí)行點(diǎn)。例如：例如： 方法的調(diào)用和執(zhí)行方法的調(diào)用和執(zhí)行 對屬性的讀寫訪問對屬性的讀寫訪問 異常處理異常處理 對象和類的初始化執(zhí)行對象和類的初始化執(zhí)行 構(gòu)造器的調(diào)用和執(zhí)行構(gòu)造器的調(diào)用和執(zhí)行27 Pointcuts：用來指明所需連接點(diǎn)的語言元素用來指

22、明所需連接點(diǎn)的語言元素?？赡馨ㄒ幌悼赡馨ㄒ幌盗械倪B接點(diǎn)列的連接點(diǎn)，同時它還可以為在連接點(diǎn)上執(zhí)行的通知提供上同時它還可以為在連接點(diǎn)上執(zhí)行的通知提供上下文下文。例如：例如： pointcut callSetter( ); call (public void HelloWorld.set*(.)。 其中：其中： pointcut說明聲明的是一個切入點(diǎn)，命名說明聲明的是一個切入點(diǎn)，命名 callSetter，后面的，后面的空括號表示該切入點(diǎn)不需要上下文信息?？绽ㄌ柋硎驹撉腥朦c(diǎn)不需要上下文信息。 Call表示該切入點(diǎn)捕獲的是對指定方法的調(diào)用，指定的方法是表示該切入點(diǎn)捕獲的是對指定方法的調(diào)用，指定的方

23、法是在類在類HelloWorld中聲明的共有的、返回值為空、以中聲明的共有的、返回值為空、以set開頭、開頭、擁有任意參數(shù)的方法。擁有任意參數(shù)的方法。28 Advices：要在：要在Pointcuts執(zhí)行的執(zhí)行的Aspect的代碼。的代碼。 AspectJ提供了提供了3種把通知關(guān)聯(lián)到連接點(diǎn)的方式：種把通知關(guān)聯(lián)到連接點(diǎn)的方式：after、before、around。 after和和before分別表示通知在連接分別表示通知在連接點(diǎn)的前面或者后面運(yùn)行，點(diǎn)的前面或者后面運(yùn)行，around則表示通知在連接點(diǎn)則表示通知在連接點(diǎn)的外面運(yùn)行，并可以決定是否運(yùn)行此連接點(diǎn)。的外面運(yùn)行，并可以決定是否運(yùn)行此連接點(diǎn)

24、。 例如：例如： 在銀行信息系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)帳戶存取模塊、權(quán)限驗(yàn)證模在銀行信息系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)帳戶存取模塊、權(quán)限驗(yàn)證模塊和日志記錄模塊。帳戶存取模塊可用塊和日志記錄模塊。帳戶存取模塊可用OOP技術(shù)來實(shí)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其他的模塊可采用現(xiàn)，其他的模塊可采用AOP技術(shù)。技術(shù)。 在在around通知中驗(yàn)證權(quán)限，只有驗(yàn)證通過才運(yùn)行該連通知中驗(yàn)證權(quán)限，只有驗(yàn)證通過才運(yùn)行該連接點(diǎn)，在接點(diǎn)，在before和和after通知中就輸出日志記錄。通知中就輸出日志記錄。 Aspect：上述三者的結(jié)合。以類似于類的概念，將：上述三者的結(jié)合。以類似于類的概念，將Pointcut和和Advice組合在一起，形成一個程序單元。組合在一起

25、，形成一個程序單元。29nAspectJ為程序員提供了編譯、調(diào)試等工具。為程序員提供了編譯、調(diào)試等工具。nAspect編排器編排器n將不同將不同aspect組裝到一起。組裝到一起。nAspect調(diào)試器調(diào)試器n獨(dú)立的獨(dú)立的Aspect瀏覽器瀏覽器n和一些流行的和一些流行的IDE環(huán)境（環(huán)境（ Forte 、 Jbuilder 、 Emacs ）的集成。）的集成。nAspectJ可以引入新的數(shù)據(jù)成員和新的方法?？梢砸胄碌臄?shù)據(jù)成員和新的方法。30應(yīng)用示例應(yīng)用示例1:1:一個簡單的使用面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計(jì)的圖元編輯器的示例。在該圖元編輯器在該圖元編輯器中，抽象圖元類中，抽象圖元類FigureElement

26、有有兩個圖元子類兩個圖元子類Point和和Line，分，分別對點(diǎn)和線進(jìn)行別對點(diǎn)和線進(jìn)行管理。這兩個類管理。這兩個類體現(xiàn)了良好的模體現(xiàn)了良好的模塊性，類中源代塊性，類中源代碼都緊密相關(guān)，碼都緊密相關(guān)，內(nèi)聚度很高，并內(nèi)聚度很高，并且每個類的接口且每個類的接口都很清晰都很清晰。顯示更新的需求：顯示更新的需求：無論圖元何時移動、無論圖元何時移動、移動到哪里，都要移動到哪里，都要通知屏幕管理器通知屏幕管理器（Display）其位）其位置發(fā)生了改變。置發(fā)生了改變。31 采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，典型的做法是在每個移動圖采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，典型的做法是在每個移動圖元的操作代碼中，都插入一段通知元的操作代碼

27、中，都插入一段通知Display其位置發(fā)生了改變其位置發(fā)生了改變的代碼（調(diào)用的代碼（調(diào)用Display.update( )方法），如圖所示。方法），如圖所示。Class Line private Point _p1,_p2; Point getP1( ) return _p1; Point getP2( ) return _p2; void setP1(Point p1)this._p1=p1; Display.update( ); void setP2(Point p2)this._p2=p2; Display.update( ); Class Point private int _x1,_

28、x2; int getX( ) return _x1; int getY( ) return _x2; void setX (int x1)this._x1=x1; Display.update( ); void setY(int x2)this._x2=x2; Display.update( ); 32Aspect DisplayUpdatingPointcut move(): call(void Line.setP1(Point)| call(void Line.setP2(Point)| call(void Point.setX(int)| call(void Point.setY(in

29、t); after() returning:move()Display.update(); Class Line private Point _p1,_p2; Point getP1( ) return _p1; Point getP2( ) return _p2; void setP1(Point p1)this._p1=p1; void setP2(Point p2)this._p2=p2; Class Point private int _x1,_x2; int getX( ) return _x1; int getY( ) return _x2; void setX (int x1)t

30、his._x1=x1; void setY(int x2)this._x2=x2; 33假設(shè)我們想用假設(shè)我們想用aspect做以下的事情：做以下的事情：n在任何對象調(diào)用在任何對象調(diào)用TestClass.sayHello()方法的前后打印一條消方法的前后打印一條消息。息。n測試測試TestClass.sayAnyThing()方法的參數(shù)至少有三個字符。方法的參數(shù)至少有三個字符。public class TestClasspublic void sayHello()System.out.println(“Hello，AOP”);public void SayAnyThing(String s)sy

31、stem.out.println(s);)public static void main(String args)TestClass t=newTestClass()；t.sayHello();t.sayAnyThing(“ok”); 應(yīng)用234public aspect MyAspectpublic pointcut sayMethodCall()： call(public void TestClass.say*()；pub1ic pointcut sayMethodCal1Arg(String str)： call(public void TestClass.sayAnyThing (st

32、ring)&args(str)；before():sayMethodCal1() System.out.print1n(“nTestClass.”+ thisJoinPointStaticPart.getSignature().getName()+”start”)；after()：sayMethodCal1() System.out.print1n(“nTestClass.”+ thisJoinPointStaticPart.getSignature().getName()+”end”)；before(String str)：sayMethodCallArg(str) if(str.1engt

33、h() 3) System.out.println(“Error：I cant say words less than 3 characters”)； return； 35應(yīng)用示例應(yīng)用示例3 3：例外處理：例外處理 以數(shù)據(jù)庫查詢?yōu)槔?，分別用以數(shù)據(jù)庫查詢?yōu)槔?，分別用OOP的的Java語言語言和和AOPAOP的的AspectJAspectJ語言加以語言加以 實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。public class DBQuery public ResultSet executeQuery(String sql)try/ 數(shù)據(jù)庫連接操作數(shù)據(jù)庫連接操作/ 數(shù)據(jù)庫查詢操作數(shù)據(jù)庫查詢操作catch(java.lang.Cla

34、ssNotFoundException e)/對對ClassNotFound 例外進(jìn)行處理例外進(jìn)行處理catch(SQLException e)/ 對對SQL例外進(jìn)行處理例外進(jìn)行處理catch(Exception e)/ 對其他例外進(jìn)行處理對其他例外進(jìn)行處理36分析以上代碼，主要存在以下幾點(diǎn)不足：分析以上代碼，主要存在以下幾點(diǎn)不足：n要求編程人員掌握大量的例外類庫和復(fù)雜的語法結(jié)構(gòu)，要求編程人員掌握大量的例外類庫和復(fù)雜的語法結(jié)構(gòu)，實(shí)際應(yīng)用中容易出錯；實(shí)際應(yīng)用中容易出錯；n對例外的處理并不是對例外的處理并不是DBQuery類的核心功能，但編程類的核心功能，但編程人員要花費(fèi)大量精力在例外的處理上，而

35、忽略了問題人員要花費(fèi)大量精力在例外的處理上，而忽略了問題本身；本身；n當(dāng)當(dāng)DBQuery所在類包中定義了多個類或所在類包中定義了多個類或DBQuery中中定義了多個方法時定義了多個方法時( (如數(shù)據(jù)庫記錄的添加、更新、刪除如數(shù)據(jù)庫記錄的添加、更新、刪除等操作），就要重復(fù)定義多個相同的例外處理；等操作），就要重復(fù)定義多個相同的例外處理；n大量的例外處理代碼可能引起更多的不必要錯誤，給大量的例外處理代碼可能引起更多的不必要錯誤，給程序調(diào)試和維護(hù)帶來了困難；程序調(diào)試和維護(hù)帶來了困難；基于以上幾點(diǎn)，可認(rèn)為它是有安全隱患和不健壯的程序?；谝陨蠋c(diǎn)，可認(rèn)為它是有安全隱患和不健壯的程序。37 基于基于AO

36、P 安全編程的思想，在安全編程的思想，在DBQuery類類中保留單純的數(shù)據(jù)庫連接和查詢代碼，而將其中保留單純的數(shù)據(jù)庫連接和查詢代碼，而將其中實(shí)現(xiàn)例外處理的代碼抽取出來，組織成單獨(dú)中實(shí)現(xiàn)例外處理的代碼抽取出來，組織成單獨(dú)模塊。模塊。 38aspect ExHandledeclare soft: Exception : within(DBQuery)；pointcut Callmethod(DBQuery query):this(query)& call(* * DBQuery.*(.) ；after (DBQuery query) throwing (java.lang.ClassNotFoun

37、dException e): Callmethod(query) /對對ClassNotFound 例外進(jìn)行處理例外進(jìn)行處理after (DBQuery query) throwing (SQLException e ): Callmethod(query) /對對SQL例外進(jìn)行處理例外進(jìn)行處理 after (DBQuery query) throwing (Exception e ): Callmethod(query) /對其它對其它例外進(jìn)行處理例外進(jìn)行處理39 以下幾方面為突出的安全優(yōu)點(diǎn)：以下幾方面為突出的安全優(yōu)點(diǎn)：n程序開發(fā)人員可專注于數(shù)據(jù)庫連接和查詢操作本身，程序開發(fā)人員可專注于數(shù)據(jù)

38、庫連接和查詢操作本身，而無須同時考慮對例外的處理；而無須同時考慮對例外的處理；n安全代碼被獨(dú)立到單獨(dú)的安全代碼被獨(dú)立到單獨(dú)的aspect 中，使程序更易理解，中，使程序更易理解，且當(dāng)安全策略需要修改時，只需變動且當(dāng)安全策略需要修改時，只需變動ExHandle 代碼，代碼，而無需改動而無需改動DBQuery 類；類；n當(dāng)添加新的類或當(dāng)添加新的類或DBQuery類中添加新的方法時，編程類中添加新的方法時，編程人員不必考慮新的錯誤處理策略，甚至不必去了解這人員不必考慮新的錯誤處理策略，甚至不必去了解這些策略，些策略， ExHandle代碼將自動應(yīng)用于它們。代碼將自動應(yīng)用于它們。40應(yīng)用應(yīng)用4 4：一

39、個異常處理的實(shí)例：一個異常處理的實(shí)例 下面的代碼是一個簡單的方面的例子，它打印所下面的代碼是一個簡單的方面的例子，它打印所有的沒有被包中定義的任何方法處理的異常。我們能有的沒有被包中定義的任何方法處理的異常。我們能在測試時使用這個代碼，看是否有沒預(yù)料到的錯誤，在測試時使用這個代碼，看是否有沒預(yù)料到的錯誤，由此指出包中的一個漏洞。由此指出包中的一個漏洞。public aspect ExceptionPrinterpointcut allMethods( )：executions(* *()；static after( ) throwing (Exception e)：allMethods( )S

40、ystem.out.println(“Uncaught exception：”+ e)；41應(yīng)用5：AOP技術(shù)在并發(fā)訪問控制中的應(yīng)用n當(dāng)多個線程要訪問同一個變量或?qū)ο髸r，為了保證數(shù)當(dāng)多個線程要訪問同一個變量或?qū)ο髸r，為了保證數(shù)據(jù)的一致性，要實(shí)施一些并發(fā)訪問控制策略。據(jù)的一致性，要實(shí)施一些并發(fā)訪問控制策略。n通常的做法是采用加鎖和解鎖的方法。即多個訪問類通常的做法是采用加鎖和解鎖的方法。即多個訪問類同時訪問一個共享數(shù)據(jù)對象時，每個訪問類在訪問這同時訪問一個共享數(shù)據(jù)對象時，每個訪問類在訪問這個數(shù)據(jù)對象時，將數(shù)據(jù)對象上鎖，訪問完成后，再解個數(shù)據(jù)對象時，將數(shù)據(jù)對象上鎖，訪問完成后，再解鎖，供其他并發(fā)線

41、程訪問。鎖，供其他并發(fā)線程訪問。workerAnotherworker數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)對象上鎖上鎖解鎖解鎖上鎖上鎖解鎖解鎖42public aspect LockReentrantWriterPreferenceReadWriteLock rwl = new ReentrantWriterPreferenceReadWriteLock();public pointcut writeOperations( ): execution(public boolean Worker.createData( )| execution(public boolean Worker.updateData( ) |

42、execution(public boolean AnotherWorker.updateData( );before( ): writeOperations( )rwl.writeLock( ).acquire( );/在寫操作之前上鎖在寫操作之前上鎖after( ): writeOperations( )rwl.writeLock( ).release( );/在寫操作之后解鎖在寫操作之后解鎖43AOPAOP研究內(nèi)容研究內(nèi)容nEarly aspects: aspect-oriented requirements engineering and architecture design.nAs

43、pect-oriented modeling and designnDesign patterns for aspect-oriented systemsn 44nAspect-oriented programming languages, platforms and frameworksnType systems for aspectsnComposition models and operators for aspectsnOptimization and performance improvement of aspect-oriented composition45nApplicatio

44、n of AOSD in specific areas such as embedded systems, banking systems, ambient computing, etc.nAspects in feature-oriented approaches and product lines.nAspects in reengineering46小結(jié)小結(jié)nAOP起源于程序設(shè)計(jì)中起源于程序設(shè)計(jì)中“橫切橫切”引發(fā)的引發(fā)的“代碼散布代碼散布”和和“代碼交織代碼交織”問題。在目前的程序設(shè)計(jì)技術(shù)下，程問題。在目前的程序設(shè)計(jì)技術(shù)下，程序中的橫切無法避免，其實(shí)現(xiàn)代碼相互糾纏在一起，序中的橫切無法避免，其實(shí)現(xiàn)代碼相互糾纏在一起，是軟件復(fù)雜度的來源之一。是軟件復(fù)雜度的來源之一。nAOP就是要能分離出那些隱含的、相互交織糾纏的系就是要能分離出那些隱含的、相互交織糾纏的系統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)，并使之明確。使用統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)