一、AOP概述
如果说面向对象编程(OOP)是关注将需求功能划分为不同的并且相对独立,封装良好的类,并让它们有着属于自己的行为,依靠继承和多态等来定义彼此的关系的话;那么面向切面编程(AOP)则是希望能够将通用需求功能从不相关的类当中分离出来,能够使得很多类共享一个行为,一旦发生变化,不必修改很多类,而只需要修改这个行为即可。
AOP可以说是OOP的补充和完善。OOP引入封装、继承和多态性等概念来建立一种对象层次结构,用以模拟公共行为的一个集合。当我们需要为分散的对象引入公共行为的时候,OOP则显得无能为力。也就是说,OOP允许你定义从上到下的关系,但并不适合定义从左到右的关系。例如日志功能。日志代码往往水平地散布在所有对象层次中,而与它所散布到的对象的核心功能毫无关系。对于其他类型的代码,如安全性、异常处理和透明的持续性也是如此。这种散布在各处的无关的代码被称为横切(cross-cutting)代码,在OOP设计中,它导致了大量代码的重复,而不利于各个模块的重用。
而AOP技术则恰恰相反,它利用一种称为“横切”的技术,剖解开封装的对象内部,并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块,并将其名为“Aspect”,即方面。所谓“方面”,简单地说,就是将那些与业务无关,却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来,便于减少系统的重复代码,降低模块间的耦合度,并有利于未来的可操作性和可维护性。AOP代表的是一个横向的关系,如果说“对象”是一个空心的圆柱体,其中封装的是对象的属性和行为;那么面向方面编程的方法,就仿佛一把利刃,将这些空心圆柱体剖开,以获得其内部的消息。而剖开的切面,也就是所谓的“方面”了。然后它又以巧夺天功的妙手将这些剖开的切面复原,不留痕迹。
使用“横切”技术,AOP把软件系统分为两个部分:核心关注点和横切关注点。业务处理的主要流程是核心关注点,与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是,他们经常发生在核心关注点的多处,而各处都基本相似。比如权限认证、日志、事务处理。AOP的作用在于分离系统中的各种关注点,将核心关注点和横切关注点分离开来。正如Avanade公司的高级方案构架师Adam Magee所说,AOP的核心思想就是“将应用程序中的商业逻辑同对其提供支持的通用服务进行分离。”
二、AOP技术实现
实现AOP的技术,主要分为两大类:一是采用动态代理技术,利用截取消息的方式,对该消息进行装饰,以取代原有对象行为的执行;二是采用静态织入的方式,引入特定的语法创建“方面”,从而使得编译器可以在编译期间织入有关“方面”的代码。然而殊途同归,实现AOP的技术特性却是相同的,分别为:
1、join point(连接点):是程序执行中的一个精确执行点,例如类中的一个方法。它是一个抽象的概念,在实现AOP时,并不需要去定义一个join point。
2、point cut(切入点):本质上是一个捕获连接点的结构。在AOP中,可以定义一个point cut,来捕获相关方法的调用。
3、advice(通知):是point cut的执行代码,是执行“方面”的具体逻辑。
4、aspect(方面):point cut和advice结合起来就是aspect,它类似于OOP中定义的一个类,但它代表的更多是对象间横向的关系。
5、introduce(引入):为对象引入附加的方法或属性,从而达到修改对象结构的目的。有的AOP工具又将其称为mixin。
上述的技术特性组成了基本的AOP技术,大多数AOP工具均实现了这些技术。它们也可以是研究AOP技术的基本术语。
三、AOP的优势
AOP技术的优势是显而易见的。在面向对象的世界里,人们提出了各种方法和设计原则来保障系统的可复用性与可扩展性,以期建立一个松散耦合、便于扩展的软件系统。例如GOF提出的“设计模式”,为我们提供了设计的典范与准则。设计模式通过最大程度的利用面向对象的特性,诸如利用继承、多态,对责任进行分离、对依赖进行倒置,面向抽象,面向接口,最终设计出灵活、可扩展、可重用的类库、组件,乃至于整个系统的架构。在设计的过程中,通过各种模式体现对象的行为、暴露的接口、对象间关系、以及对象分别在不同层次中表现出来的形态。然而鉴于对象封装的特殊性,“设计模式”的触角始终在接口与抽象中大做文章,而对于对象内部则无能为力。
通过“横切”技术,AOP技术就能深入到对象内部翻云覆雨,截取方法之间传递的消息为我所用。由于将核心关注点与横切关注点完全隔离,使得我们能够独立的对“方面”编程。它允许开发者动态地修改静态的OO模型,构造出一个能够不断增长以满足新增需求的系统,就象现实世界中的对象会在其生命周期中不断改变自身,应用程序也可以在发展中拥有新的功能。
设计软件系统时应用AOP技术,其优势在于:
(1)在定义应用程序对某种服务(例如日志)的所有需求的时候。通过识别关注点,使得该服务能够被更好的定义,更好的被编写代码,并获得更多的功能。这种方式还能够处理在代码涉及到多个功能的时候所出现的问题,例如改变某一个功能可能会影响到其它的功能,在AOP中把这样的麻烦称之为“纠结(tangling)”。
(2)利用AOP技术对离散的方面进行的分析将有助于为开发团队指定一位精于该项工作的专家。负责这项工作的最佳人选将可以有效利用自己的相关技能和经验。
(3)持久性。标准的面向对象的项目开发中,不同的开发人员通常会为某项服务编写相同的代码,例如日志记录。随后他们会在自己的实施中分别对日志进行处理以满足不同单个对象的需求。而通过创建一段单独的代码片段,AOP提供了解决这一问题的持久简单的方案,这一方案强调了未来功能的重用性和易维护性:不需要在整个应用程序中一遍遍重新编写日志代码,AOP使得仅仅编写日志方面(logging aspect)成为可能,并且可以在这之上为整个应用程序提供新的功能。
总而言之,AOP技术的优势使得需要编写的代码量大大缩减,节省了时间,控制了开发成本。同时也使得开发人员可以集中关注于系统的核心商业逻辑。此外,它更利于创建松散耦合、可复用与可扩展的大型软件系统。
四、.NET中的AOP框架
AspectSharp是DotNet下的免费AOP框架,它以Dynamic Proxies和XML作为配置文件。
.NET MVC过滤器的使用就是AOP的一个实现。我们可以自定义一些过滤器,比如我们常见的权限检查、日志记录、异常处理等,把他们设置为全局过滤器,这些过滤器就可以复用,是AOP思想的体现。
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