學習面向切面編程的總結(jié)

北大青鳥中關(guān)村AOP（面向切面編程）可以說是OOP（Object-OrientedPrograming,面向?qū)ο缶幊蹋┑难a充和完善。OOP引入封裝、繼承和多態(tài)性等概念來建立一種對象層次結(jié)構(gòu)，用以模擬公共行為的一個集合。當我們需要為分散的對象引入公共行為的時候，OOP則顯得無能為力。也就是說，OOP允許你定義從上到下的關(guān)系，但并不適合定義從左到右的關(guān)系。例如日志功能。日志代碼往往水平地散布在所有對象層次中，而與它所散布到的對象的核心功能毫無關(guān)系。對于其他類型的代碼，如安全性、異常處理和透明的持續(xù)性也是如此。這種散布在各處的無關(guān)的代碼被稱為橫切（cross-cutting）代碼，在OOP設計中，它導致了大量代碼的重復，而不利于各個模塊的重用。而AOP技術(shù)則恰恰相反，它利用一種稱為“橫切”的技術(shù)，剖解開封裝的對象內(nèi)部，并將那些影響了多個類的公共行為封裝到一個可重用模塊，并將其名為“Aspect"，即方面。所謂“方面”，簡單地說，就是將那些與業(yè)務無關(guān)，卻為業(yè)務模塊所共同調(diào)用的邏輯或責任封裝起來，便于減少系統(tǒng)的重復代碼，降低模塊間的耦合度，并有利于未來的可操作性和可維護性。AOP代表的是一個橫向的關(guān)系，如果說‘對象”是一個空心的圓柱體，其中封裝的是對象的屬性和行為；那么面向方面編程的方法，就仿佛一把利刃，將這些空心圓柱體剖開，以獲得其內(nèi)部的消息。而剖開的切面，也就是所謂的方面”了。然后它又以巧奪天功的妙手將這些剖開的切面復原，不留痕跡。使用“橫切”技術(shù),AOP把軟件系統(tǒng)分為兩個部分:核心關(guān)注點和橫切關(guān)注點。業(yè)務處理的主要流程是核心關(guān)注點，與之關(guān)系不大的部分是橫切關(guān)注點。橫切關(guān)注點的一個特點是，他們經(jīng)常發(fā)生在核心關(guān)注點的多處，而各處都基本相似。北大青鳥中關(guān)村比如權(quán)限認證、日志、事務處理。Aop的作用在于分離系統(tǒng)中的各種關(guān)注點，將核心關(guān)注點和橫切關(guān)注點分離開來。正如Avanade公司的高級方案構(gòu)架師AdamMagee所說，AOP的核心思想就是“將應用程序中的商業(yè)邏輯同對其提供支持的通用服務進行分離?！睂崿F(xiàn)AOP的技術(shù)，主要分為兩大類：一是采用動態(tài)代理技術(shù)，利用截取消息的方式，對該消息進行裝飾，以取代原有對象行為的執(zhí)行；二是采用靜態(tài)織入的方式，引入特定的語法創(chuàng)建“方面”，從而使得編譯器可以在編譯期間織入有關(guān)“方面”的代碼。然而殊途同歸，實現(xiàn)AOP的技術(shù)特性卻是相同的，分別為：1、joinpoint（連接點）：是程序執(zhí)行中的一個精確執(zhí)行點，例如類中的一個方法。它是一個抽象的概念，在實現(xiàn)AOP時，并不需要去定義一個joinpointo2、pointcut（切入點）：本質(zhì)上是一個捕獲連接點的結(jié)構(gòu)。在AOP中，可以定義一個pointcut,來捕獲相關(guān)方法的調(diào)用。3、advice（通知）：是pointcut的執(zhí)行代碼，是執(zhí)行“方面”的具體邏輯。4、aspect（方面）：pointcut和advice結(jié)合起來就是aspect,它類似于OOP中定義的一個類，但它代表的更多是對象間橫向的關(guān)系。5.introduce（引入）：為對象引入附加的方法或?qū)傩?，從而達到修改對象結(jié)構(gòu)的目的。有的AOP工具又將其稱為mixino上述的技術(shù)特性組成了基本的AOP技術(shù)，大多數(shù)AOP工具均實現(xiàn)了這些技術(shù)。它們也可以是研究AOP技術(shù)的基本術(shù)語。2.2.2橫切技術(shù)北大青鳥中關(guān)村“橫切”是AOP的專有名詞。它是一種蘊含強大力量的相對簡單的設計和編程技術(shù)，尤其是用于建立松散耦合的、可擴展的企業(yè)系統(tǒng)時。橫切技術(shù)可以使得AOP在一個給定的編程模型中穿越既定的職責部分(比如日志記錄和性能優(yōu)化)的操作。如果不使用橫切技術(shù)，軟件開發(fā)是怎樣的情形呢？在傳統(tǒng)的程序中，由于橫切行為的實現(xiàn)是分散的，開發(fā)人員很難對這些行為進行邏輯上的實現(xiàn)或更改。例如，用于日志記錄的代碼和主要用于其它職責的代碼纏繞在一起。根據(jù)所解決的問題的復雜程度和作用域的不同，所引起的混亂可大可小。更改一個應用程序的日志記錄策略可能涉及數(shù)百次編輯——即使可行，這也是個令人頭疼的任務。在AOP中，我們將這些具有公共邏輯的，與其他模塊的核心邏輯糾纏在一起的行為稱為“橫切關(guān)注點(CrosscuttingConcern)"，因為它跨越了給定編程模型中的典型職責界限。2.2.2.1橫切關(guān)注點一個關(guān)注點(concern)就是一個特定的目的，一塊我們感興趣的區(qū)域，一段我們需要的邏輯行為。從技術(shù)的角度來說，一個典型的軟件系統(tǒng)包含一些核心的關(guān)注點和系統(tǒng)級的關(guān)注點。舉個例子來說，一個信用卡處理系統(tǒng)的核心關(guān)注點是借貸/存入處理，而系統(tǒng)級的關(guān)注點則是日志、事務完整性、授權(quán)、安全及性能問題等，許多關(guān)注點 即橫切關(guān)注點(crosscuttingconcerns) 會在多個模塊中出現(xiàn)。如果使用現(xiàn)有的編程方法，橫切關(guān)注點會橫越多個模塊，結(jié)果是使系統(tǒng)難以設計、理解、實現(xiàn)和演進。AOP能夠比上述方法更好地分離系統(tǒng)關(guān)注點，從而提供模塊化的橫切關(guān)注點。北大青鳥中關(guān)村例如一個復雜的系統(tǒng)，它由許多關(guān)注點組合實現(xiàn)，如業(yè)務邏輯、性能，數(shù)據(jù)存儲、日志和調(diào)度信息、授權(quán)、安全、線程、錯誤檢查等，還有開發(fā)過程中的關(guān)注點，如易懂、易維護、易追查、易擴展等，圖2.1演示了由不同模塊實現(xiàn)的一批關(guān)注點組成一個系統(tǒng)。Impkmenlation

Modules圖2.1把模塊作為一批關(guān)注點來實現(xiàn)通過對系統(tǒng)需求和實現(xiàn)的識別，我們可以將模塊中的這些關(guān)注點分為：核心關(guān)注點和橫切關(guān)注點。對于核心關(guān)注點而言，通常來說，實現(xiàn)這些關(guān)注點的模塊是相互獨立的，他們分別完成了系統(tǒng)需要的商業(yè)邏輯，這些邏輯與具體的業(yè)務需求有關(guān)。而對于日志、安全、持久化等關(guān)注點而言，他們卻是商業(yè)邏輯模塊所共同需要的，這些邏輯分布于核心關(guān)注點的各處。在AOP中，諸如這些模塊，都稱為橫切關(guān)注點。應用AOP的橫切技術(shù)，關(guān)鍵就是要實現(xiàn)對關(guān)注點的識別。

北大青鳥中關(guān)村如果將整個模塊比喻為一個圓柱體，那么關(guān)注點識別過程可以用三棱鏡法則來形容，穿越三棱鏡的光束（指需求），照射到圓柱體各處，獲得不同顏色的光束，最后識別出不同的關(guān)注點。如圖2.2所示:ConcentIdentifiei'Requiremen.isBusinessLogicPersisfence圖ConcentIdentifiei'Requiremen.isBusinessLogicPersisfence圖2.2關(guān)注點識別：三棱鏡法則上圖識別出來的關(guān)注點中，BusinessLogic屬于核心關(guān)注點，它會調(diào)用到Security，Logging，Persistence等橫切關(guān)注點。publicclassBusinessLogicpublicvoidSomeOperation()〃驗證安全性；Securtity關(guān)注點;〃執(zhí)行前記錄日志；Logging關(guān)注點;DoSomething();〃保存邏輯運算后的數(shù)據(jù)；Persistence關(guān)注點;〃執(zhí)行結(jié)束記錄日志；Logging關(guān)注點;北大青鳥中關(guān)村AOP的目的，就是要將諸如Logging之類的橫切關(guān)注點從BusinessLogic類中分離出來。利用AOP技術(shù)，可以對相關(guān)的橫切關(guān)注點封裝，形成單獨的“aspect”。這就保證了橫切關(guān)注點的復用。由于BusinessLogic類中不再包含橫切關(guān)注點的邏輯代碼，為達到調(diào)用橫切關(guān)注點的目的，可以利用橫切技術(shù)，截取BusinessLogic類中相關(guān)方法的消息，例如SomeOperation()方法，然后將這些“aspect”織入到該方法中。例如圖2.3：權(quán)限控制等橫切關(guān)注點的通用邏輯后，開發(fā)人員就可以專注于核心關(guān)注點，將精力投入到解決企業(yè)的商業(yè)邏輯上來。同時，這些封裝好了的橫切關(guān)注點提供的功能，可以最大限度地復用于商業(yè)邏輯的各個部分，既不需要開發(fā)人員作特殊的編碼，也不會因為修改橫切關(guān)注點的功能而影響具體的業(yè)務功能。為了建立松散耦合的、可擴展的企業(yè)系統(tǒng)，AOP應用到的橫切技術(shù)，通常分為兩種類型：動態(tài)橫切和靜態(tài)橫切。2.2.2.2動態(tài)橫切北大青鳥中關(guān)村動態(tài)橫切是通過切入點和連接點在一個方面中創(chuàng)建行為的過程，連接點可以在執(zhí)行時橫向地應用于現(xiàn)有對象。動態(tài)橫切通常用于幫助向?qū)ο髮哟沃械母鞣N方法添加日志記錄或身份認證。在很多應用場景中，動態(tài)橫切技術(shù)基本上代表了AOP。動態(tài)橫切技術(shù)的核心主要包括joinpoint(連接點)，pointcut(切入點)，advice(通知)和aspect(方面)。在前面，我已經(jīng)概要地介紹了這些術(shù)語分別代表的含義。接下來，我將以一個具體的實例來進一步闡述它們在AOP動態(tài)橫切中實現(xiàn)的意義?？紤]一個電子商務系統(tǒng)，需要對訂單進行添加、刪除等管理操作。毫無疑問，在實際的應用場景中，這些行為應與權(quán)限管理結(jié)合，只有獲得授權(quán)的用戶方能夠?qū)嵤┻@些行為。采用傳統(tǒng)的設計方法，其偽代碼如下：publicclassOrderManager(privateArrayListm_Orders;publicOrderManager()(m_Orders=newArrayList();)publicvoidAddOrder(Orderorder)(if(permissions.Verify(Permission.ADMIN))(北大青鳥中關(guān)村m_Orders.Add(order);))publicvoidRemoveOrder(Orderorder)(if(permissions.Verify(Permission.ADMIN))(m_Orders.Remove(order);)))同樣的，在該電子商務系統(tǒng)中，還需要對商品進行管理，它采用了同樣的授權(quán)機制：publicclassProductManager(privateArrayListm_Products;publicProductManager()(m_Products=newArrayList();)publicvoidAddProduct(Productproduct)(if(permissions.Verify(Permission.ADMIN))北大青鳥中關(guān)村m_Products.Add(product);))publicvoidRemoveProduct(Productproduct)(if(permissions.Verify(Permission.ADMIN))(m_Products.Remove(product);)))如此以來，在整個電子商務系統(tǒng)中，核心業(yè)務包括訂單管理和商品管理，它們都需要相同的權(quán)限管理，如圖2.4所示：圖2.4電子商務系統(tǒng)的權(quán)限驗證實現(xiàn)毫無疑問，利用AOP技術(shù)，我們可以分離出系統(tǒng)的核心關(guān)注點和橫切關(guān)注點，從橫向的角度，截取業(yè)務管理行為的內(nèi)部消息，以達到織入權(quán)限管理邏輯的目北大青鳥中關(guān)村的。當執(zhí)行AddOrder()等方法時，系統(tǒng)將驗證用戶的權(quán)限，調(diào)用橫切關(guān)注點邏輯，因此該方法即為AOP的joinpointe對于電子商務系統(tǒng)而言，每個需要權(quán)限驗證的方法都是一個單獨的joinpointe由于權(quán)限驗證將在每個方法執(zhí)行前執(zhí)行，所以對于這一系列joinpoint,只需要定義一個pointcut。當系統(tǒng)執(zhí)行到joinpoint處時，將根據(jù)定義去查找對應的pointcut,然后執(zhí)行這個橫切關(guān)注點需要實現(xiàn)的邏輯，即advice。而pointcut和advice,就組合成了一個權(quán)限管理aspect。aspect由于aspect是一個封裝的對象，我們可以定義這樣一個aspect：privatestaticaspectAuthorizationAspect{ }然后在這個aspect中定義pointcut,在pointcut中，定義了需要截取上下文消息的方法，例如：privatepointcutauthorizationExecution():execution(publicvoidOrderManager.AddOrder(Order))||北大青鳥中關(guān)村execution(publicvoidOrderManager.DeleteOrder(Order))||execution(publicvoidProductManager.AddProduct(Product))||execution(publicvoidProductManager.DeleteProduct(Product));由于權(quán)限驗證是在訂單管理方法執(zhí)行之前完成，因此在beforeadvice中，定義權(quán)限檢查：before():authorizationExecution()(if!(permissions.Verify(Permission.ADMIN))(thrownewUnauthorizedException();))通過定義了這樣一個完整的aspect，當系統(tǒng)調(diào)用OrderManager或ProductManager的相關(guān)方法時，就觸發(fā)了pointcut，然后調(diào)用相應的advice邏輯。如此以來，OrderManager和ProductManager模塊就與權(quán)限管理模塊完全解除了依賴關(guān)系，同時也消除了傳統(tǒng)設計中不可避免的權(quán)限判斷的重復代碼。這對于建立一個松散耦合、可擴展的系統(tǒng)軟件是非常有利的。2.2.2.3靜態(tài)橫切靜態(tài)橫切和動態(tài)橫切的區(qū)別在于它不修改一個給定對象的執(zhí)行行為。相反，它允許通過引入附加的方法字段和屬性來修改對象的結(jié)構(gòu)。此外，靜態(tài)橫切可以把擴展和實現(xiàn)附加到對象的基本結(jié)構(gòu)中。在AOP實現(xiàn)中，通常將靜態(tài)橫切稱為introduce或者mixin。北大青鳥中關(guān)村靜態(tài)橫切在AOP技術(shù)中，受到的關(guān)注相對較少。事實上，這一技術(shù)蘊含的潛力是巨大的。使用靜態(tài)橫切，架構(gòu)師和設計者能用一種真正面向?qū)ο蟮姆椒ㄓ行У亟碗s系統(tǒng)的模型。靜態(tài)橫切允許您不用創(chuàng)建很深的層次結(jié)構(gòu)，以一種本質(zhì)上更優(yōu)雅、更逼真于現(xiàn)實結(jié)構(gòu)的方式，插入跨越整個系統(tǒng)的公共行為。尤其是當開發(fā)應用系統(tǒng)時，如果需要在不修改原有代碼的前提下，引入第三方產(chǎn)品和API庫，則靜態(tài)橫切技術(shù)將發(fā)揮巨大的作用。舉例來說，當前已經(jīng)實現(xiàn)了一個郵件收發(fā)系統(tǒng)，其中類Mail完成了收發(fā)郵件的功能。但在產(chǎn)品交付后，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在缺陷，在收發(fā)郵件時，未曾實現(xiàn)郵件地址的驗證功能。現(xiàn)在，第三方產(chǎn)品已經(jīng)提供了驗證功能的接口IValidatable：publicinterfaceIValidatable(boolValidateAddress();)我們可以利用設計模式中的Adapter模式，來完成對第三方產(chǎn)品API的調(diào)用。我們可以定義一個新的類MailAdapter，該類實現(xiàn)了IValidatable接口，同時繼承了Mail類：publicclassMailAdapter:Mail,IValidatable(publicboolValidateAddress()(if(this.getToAddress()!=null)(returntrue;北大青鳥中關(guān)村)else(returnfalse;)))通過引入MailAdapter類，原來Mail對象完成的操作，將全部被MailAdapter對象取代。然而，此種實現(xiàn)方式雖然能解決引入新接口的問題，但類似下面的代碼，卻是無法編譯通過的：Mailmail=newMail();IValidatablevalidate=((IValidatable)mail).ValidateAddress();必須將第一行代碼作如下修改：Mailmail=newMailAdapter();利用AOP的靜態(tài)橫切技術(shù)，可以將IValidatable接口織入到原有的Mail類中，這是一種非常形象的introduce功能，其實現(xiàn)仍然是在aspect中完成：importcom.acme.validate.Validatable;publicaspectMailValidateAspect(declareparents:MailimplementsIValidatable;北大青鳥中關(guān)村publicbooleanMail.validateAddress()(if(this.getToAddress()!=null)(returntrue;)else(returnfalse;)))靜態(tài)橫切的方法，并沒有引入類似MailAdapter的新類，而是通過定義的MailValidateAspect方面，利用橫切技術(shù)為Mail類introduce了新的方法ValidateAddress()，從而實現(xiàn)了Mail的擴展。因此如下的代碼完全可行。Mailmail=newMail();IValidatablevalidate=((IValidatable)mail).ValidateAddress();2.3AOP技術(shù)的優(yōu)勢AOP技術(shù)的優(yōu)勢是顯而易見的。在面向?qū)ο蟮氖澜缋?，人們提出了各種方法和設計原則來保障系統(tǒng)的可復用性與可擴展性，以期建立一個松散耦合、便于擴展的軟件系統(tǒng)。例如GOF提出的“設計模式”，為我們提供了設計的典范與準則。設計模式通過最大程度的利用面向?qū)ο蟮奶匦裕T如利用繼承、多態(tài)，對責任北大青鳥中關(guān)村進行分離、對依賴進行倒置，面向抽象，面向接口，最終設計出靈活、可擴展、可重用的類庫、組件，乃至于整個系統(tǒng)的架構(gòu)。在設計的過程中，通過各種模式體現(xiàn)對象的行為、暴露的接口、對象間關(guān)系、以及