面向切面编程

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1 面向切面编程
1.1 含义 面向切面编程（Ascent Oriented Programming）AOP，是可 以通过预编译方式和运行期动态代理实现在不修改源代码的情 况下给程序动态统一添加功能的一种技术。 1.2 实现原理 AOP 代表的是一种“横向关系” ，如果说“对象”是一个 圆柱体，其中封装了所属属性和行为，那么 AOP 就是将这个圆 柱体剖开，得到对象内部的消息，然后加上其需要的且与核心 功能无关的行为，最后又这些剖开的切面完美复原，不留痕迹。 为了能够剖开对象得到切面并且还要完美的复原切面， AOP 将 系统分为两个部分：核心关注点、横切关注点。一个关注点就 是一个特定的目的、一块感兴趣的区域、一段需要的逻辑行为。 核心关注点就是业务处理的主要流程，是整个系统程序中的各 个核心逻辑。横切关注点是具有公共逻辑的，与其他模块的核 心逻辑纠缠在一起的行为，它们经常发生在核心关注点的多处， 而且都基本相似。例如对于一个信用卡处理系统，其核心关注 点是借贷/存入处理，其横切关注点则是日志、事务完整性、授 权、 安全等， 这些横切关注点会在核心关注点的多处出现。 AOP 的作用就是将核心关注点和横切关注点很好的分离开来，从而 提供模块化的横切关注点。 1.3 实现方法 1.3.1 关注点分离 实现将核心关注点和横切关注点的识别，可通过三棱镜法 则，将将要透过三棱镜的光束看成为“系统需求” ，将三棱镜看 成为“关注点识别器” ，最后把透过三棱镜后的不同光束看成为 “核心关注点和横切关注点” ，如图 1 所示：
在一个电子商务系统中， “订单管理”和“商品管理”都 需要和权限管理结合，只有获得了权限认证的用户才能进行这 些行为的操作，所以在系统中的流程如图 5 所示：
图 5 电子商务系统的权限验证实现 从图 5 可以看出“订单管理”和“商品管理”就是系统中的核 心关注点， “权限验证”就是系统中的横切关注点。从横向角度 去观察系统的流程，利用 AOP 的动态横切技术先截取业务管理 的内部消息，然后织入权限管理逻辑，当系统执行订单管理的 方法时，需要验证验证用户的权限，因此这个方法就是 AOP 的 连接点（join point） ，而且每个需要权限验证的方法都是一个连 接点（join point） ，如下所示： public class OrderManager { // 订单管理类 连接点（join point）
2 代理机制
2.1 代理机制的原理 代理机制的出现是为了实现向调用者提供额外的处理或 者不同的操作的目的，于是在真实对象和调用者之间插入一个 代理，代理类一般会实现它所表示的真实对象的接口，并且代 理类对调用者隐藏了真实对象。在代理机制中出现三个角色： 抽象角色 （Subject） 、 真实角色 （RealSubject） 、 代理角色 （Proxy） 。 � � � 抽象角色（Subject） ：声明真实对象和代理对象的共 同接口 真实角色（RealSubject） ：是代理所代表的真实对象， 也最终要引用的对象 代理角色（Proxy） ：持有真实对象的引用，并在执行 真是对象操作的前后加上额外处理 2.2 代理机制的实现 代理机制的实现是通过把枝节性代码放入代理类中，它们 由代理类负责调用，而真实类只负责主干的业务逻辑，这些也 由代理类调用，真实类并不知道枝节性代码的存在和作用，代 理类隐藏在接口之后，通过这样的处理，主干与枝节之间的交 叉解开了，外界的调用也没有复杂化，这就有效降低系统各部 分间的耦合度，如图 7 所示：
图 2 封装两种关注点 1.3.3 切面织入 在把横切关注点从对象中分离以后，当对象需要调用这些 横切关注点的时候，可以利用横切技术截取对象中相关方法的 消息，然后将这些切面（aspect）织入到该方法中，如图 3 所 示 。
图 3 通过 AOP 横切技术织入切面 1.4 实现技术 AOP 中所使用的横切技术，主要分为两类：静态横切和动 态横切。这两种横切技术的技术特性是一样的，分别为： a. 连接点（join point） ，程序执行中的精确执行点；
} 结束语 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，以期建立一个低耦 合、便于扩展的软件系统。例如 GOF 提出的“设计模式”，为我 图 9 动态代理实现原理 图 9 中的 InvocationHandler 接口和 GamePlayIH 类是为了产生 InvocationHandler 是 JDK 提供的动态代理接口， 一个代理对象， 对 被 代 理 类 的 方 法 进 行 代 理 ， GamePlayIH 类 实 现 了 InvocationHandler 接 口 ， IGamePlayer 接 口 作 为 抽 象 角 色 ， GamePlayer 类实现了 IGamePlayer 接口作为真实角色， Proxy 作 为代理角色被隐藏，其实现流程如图 10 所示： 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。AOP 技术通过“横切”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 的面向切面（ aspect ）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 图 10 动态代理实现流程图 其实现的伪代码如下所示： 抽象角色 Subject 和 真实角色 RealSubject 不变， 动态代理的 MyInvocationHandler 类： public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler { private Object target = null; //被代理的对象 public MyInvocationHandler(Object target){ this.target = target; } //代理方法 public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args){ //执行被代理方法 return method.invoke(this.target, args); } } 动态代理类 public class DynamicProxy<T> { public static <T> T newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?> [ ] interface, InvocationHandler h){ //寻找连接点（join point） if(true){ //执行一个前置通知 (new BeforeAdvice()).exec(); } //执行目标 return (T)Proxy.newProxyInstance(loader, interface, h); } 序也可以在发展中拥有新的功能。
由于权限验证逻辑将在业务逻辑前执行，所以只需要定义 一个切入点（ cut point） ，当系统执行到连接点（ join point）处 时，将根据定义去查找对应的切入点（cut point）并执行横切关 注点需要实现的逻辑，即通知（ advice ） ，在这里连接点（ join point） 、切入点（cut point） 、通知（advice）组成了一个权限验 证切面（aspect） ，如图 6 所示：
图 4 静态横切技术的实现 通过使用静态横切，架构师和开发人员能够将使用最纯粹 的 OOP 来有效地建立复杂系统的模型，尤其在开发大型应用系 统时， 如果需要不修改原有代码的条件下引入第三方产品和 API 库，静态横切技术将发挥更大的作用。 1.4.2 动态横切技术 动态横切是连接点和切入点在一个切面上创建行为的过 程，连接点可以在执行时横向地应用于现有对象，通常用于向 对象层次中的各种方法添加身份认证和日志记录等行为。动态 横切技术的核心主要包括连接点（ join point ） ，切入点（ cut point） ，通知（advice）和切面（aspect） 。这里通过介绍一个电 子商务系统中“订单管理”和“商品管理”都需要“权限验证” 这个实例来描述动态横切技术的实现。
b. 切入点（cut point） ，捕获连接点的结构； c. 通知（advice ） ，切入点的执行代码，是执行切面的具
体逻辑；
d. 切面（aspect） ，切入点和通知结合起来就是切面；
e. 引入（introduce） ，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。 1.4.1 静态横切技术 静态横切是在不修改给定对象的执行行为的前提下通过
2.3 代理机制的分类 代理机制一般分为两类：静态代理机制、动态代理机制。 静态代理是在源代码级实现，动态代理是在运行时实现。 2.3.1 静态代理 静态代理就是代理类已经确定代理一个真实对象，其源代 码已经构造好并且源代码不会再发生改变了，实现原理如图 8 所示： 图 6 动态横切技术的实现 图中的切面（aspect ）实现的核心就是动态代理机制，动 态代理机制将在章节2（动态代理机制）中进行详细描述。 通 过 定 义 这 样 一 个 切 面 （ aspect ） ，当系统调用 OrderManager 类或“商品管理”类的相关方法的同时就触发了 切入点（cut point） ，然后调用通知（advice）逻辑，于是就达到 了解除了业务逻辑和权限逻辑之间的依赖关系，也可以消除重 复代码，这对建立一个低耦合、可扩展的系统将有很大的帮助。 图 8 静态代理实现原理 图 8 中 RealSubject1、RealSubject2 ... RealSubjectN 和 Proxy 都 实现了 Subject 接口，根据静态代理的实现原理， Proxy 只能代 理 RealSubject2对象，实现机制的伪代码如下所示： 抽象角色 Subject： public interface Subject { public void doSomething(); } 真实角色 RealSubject： public class RealSubject implements Subject { public void doSomething(){ //业务逻辑处理 } } 代理角色 Proxy： public class Proxy implements Subject { private Subject subject = null; public Proxy(Subject subject){ this.subject = subject; } public void doSomething(){ //额外操作 this.subject.doSomething(); //额外操作 } } 2.3.2 动态代理 动态代理就是代理类没有确定代理哪一个真实对象，其代 理类可以代理实现了同样接口的任何一个真实对象。这里我用 图 7 代理机制的实现 图 7 中的 Subject 是接口或者抽象类，RealSubject 是业务逻辑 的具体实现类，Proxy 是代理类。 一个游戏代理的实例来描述动态代理的实现原理，如图 9 所 示：