第12章面向方面的软件开发

下设备 订单
《扩展》
给仓库添 加设备 操作员
扩展用例
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面向方面的设计过程：见下图：
核心系 统设计 方面识别 与设计 组合 设计 冲突分析 与解决 名字 设计
软件需求
设计模型
程序命 名标准
·核心系统设计：设计支持系统核心功能的体系结构。 ·方面识别与设计：通过对系统需求中的扩展的分析，判断是否构成方 面，或者再刨分成几个方面，分别对它们进行设计。 ·组合设计：分析核心系统和方面设计，发现在哪里应该将方面与核心 系统组合在一起，即找到程序中的连接点，在此处将方面编织进去。
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例如Apache Web服务器有43个功能模块，其中37个模 块都包含处理用户登录的代码。如采用面向方面的技 术，只要定义一个用户登录方面模块，就能同时实现 37个模块对用户登录的处理（多量化）。同时，这37 个模块完全不用了解任何有关用户登录方面模块的任 何信息（不知觉性）。 多量化使得原本分散编写的代码集中到一个方面模块 中，不知觉性使得用户登录模块与其他模块彼此独立， 当修改用户登录功能时，不会影响其它37个模块。面 向方面的这些特征使得程序编程量减小，程序更易于 维护与复用。
定义将由方面所实 现的扩展。该扩展 说明理解为“在方 法viewItem中，对 方法getItemInfo调 用后，应该包含对 方法displayHistory 的调用以显示维护 记录
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将“建议”包含在切入点中所定义的连接点上是方面 编织器的职责。方面编织器是编译器的扩展，它处理 方面的定义以及对象类和方法，在指定的连接点上集 成方面，产生新的程序。 编织的三种不同方法： （1）源代码预处理，即编织器接收输入的源代码生 成新代码。新代码可以是Java或C++。该方法已经在 AspectX中采用。 （2）连接时编织，即修改编译器使之包括一个方面 编织器，处理如AspectJ这样的语言，生成标准的Java 代码 ，再由Java解释器执行。 （3）执行时动态编织，即连接点被监视，每当有切入 点所引起的事件发生时，就将相应的“建议”和执行 程序集成在一起。
新客户需求 帐户管理需求 客户管理需求 核心关 注点 横切关注点 信息安全需求
数据恢复需求
横切关注点
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子系统和类是通常用于组织和构造系统核心关注 点的机制。在传统的方法中，核心关注点的实现总是 包含额外的代码来实现横切的、功能性的、服务质量 的和政策的关注点，即一个模块包含实现不同系统需 求的代码。一旦系统的需求发生变化，分散和混乱的 问题就出现了。对系统的改变不是一个地方，不得不 花时间寻找系统中那些需要改变的组件。
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例如：基于一个网上银行系统的例子。此系统对新客 户有一些需求（如信用审查和地址审查）。该系统也 有关于老客户管理方面的和客户帐户管理方面的需求。 所有这些都是核心关注点，因为都和系统的主要目 标—提供网上银行服务相关。但此系统也有根据银行 安全政策的信息安全需求，以及能够确保在系统失败 时数据不至于丢失的恢复需求。见下图：
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连接点模型定义那些可以被面向方面的程序员引用的 事件。例如，在AspectJ中作为连接点模型的一部分事 件包括： ·调用事件：调用一个方法或一个构造函数。 ·执行事件：执行一个方法或一个构造函数。 ·初始化事件：类或对象的初始化。 ·数据事件：对字段的访问或更新。 ·异常事件：异常的处理。 切入点识别特别的事件，“建议”应与这些事件 相关联，即可以在许多不同的上下文中将“建议”编 织到程序中。
《方面》 监控 库存核心 系统 《连接点》 平台 设备 仓库 位置 《方面》 订购 日志 平台 数据库 面向方面的设计模型
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以下是方面模型的扩展版本，展现了方面的更多信息：
《方面》 维护 切入点 viewMain=call getlteminfo(..) mainco=call removeltem(..) mainci=call addltem(..) 类扩展 viewMaintenanceHistory < viewItem> {after(<viewMain>)displayHistory } 更多扩展… 指定将在哪 里与核心系 统组合
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·系统关注点：与系统总体属性相关的关注点。如 可维护性、可配置能力。 ·机构关注点：与机构（如企业）的目标和优先级 相关。例如在预算范围内完成系统构建、对现存的软 件资产的利用。 关系到系统主要目标的功能性关注点称为核心关注点。 除核心关注点之外，还有次要的功能性关注点。 例如实时系统共享缓存这部分内容 核心关注点：维护一个共享缓存（其核心功能是 添加或删除元素）。 次要关注点：同步关注点，确保生产者进程和消 费者进程互不干扰。 与不同组提供的功能相关联的次要关注点就是横 切关注点。 西安交通大学 刘海岩

有更进一步的横切关注点，通常反映在作用于整个系统的 服务、政策和质量，可能出现在某个单独的视点需求中， 但与其他视点相关，或者出现在对系统属性的讨论中。 如，在设备库存系统中，横切关注点的一个例子是对系统 可用性的需求：
AV1.1 应该有一个紧急备用系统，与主系统在地理上适当分离 AV1.2 所有的事务应该在主系统站点和远处的备用站点都有记录 AV1.3 系统每5分钟应向紧急事件控制室子系统发送状态信息
因此，支持关注点分离的面向方面的软件开发方 法是一种很值得推广的方法。
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12.3 方面、连接点和切入点

下表列出AspectJ语言定义的面向方面软件开发的术语：
定义 关注点代码的实现，即给出切入点提供的处理建议 定义横切关注点的抽象，包括切入点和与关注点 关联的建议的定义 切入点（Pointcut ） 在方面中包含的一个语句（或表达式），定义了要 执行的连接点 连接点（Join Point） 程序中执行的事件。执行与方面相关联的建议 连接点模型 在切入点中可能引用的事件的集合。 编织 （Weave ） 通过方面编织器将建议代码合并在指定的连接点处 术语 建议（Advice） 方面（Aspect）
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在面向方面的系统中，把横切关注点表达为独立的 方面。一个方面包含一个描述，说明将在何处把横 切关注点编织进程序并编码实现。即方面包含一个 切入点—一个定义方面将在何处编织进程序的说明。 连接点也称扩展点，是在程序执行期间发生的一个 事件，它可以是一个方法调用，可以是变量初始化， 或者是更新一个字段，等等。在程序执行期间会有 许多不同类型的事件发生。
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所有不同视点的信 息持有者需要： 能够查找到特殊的 设备项，浏览每个地 点的可用设备并从仓 库登记进出设备。 这些是核心系统的 需求。次要需求帮助 支持每个视点的更多 的特殊需要。
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通过视点识别出来的次要功能性需求不一定横切来自所有 的其它视点的需求，它们更集中在提供对关注点的分离上。

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面向方面的软件开发（Aspect-Oriented Software Development，AOSD）是一种新的软件开发方法，它 结合生产式和组件式开发方法，找出程序中的横切关 注点，这些关注点的实现被定义为“方面”，然后将 这些方面编织（自动合并）到程序适当的位置。 AOSD方法的最大好处是支持关注点的分离。将关注 点分离为独立的要素而不是将不同的关注点堆积在相 同的逻辑抽象中。通过把横切关注点表示为方面，这 些关注点就能够被独立的理解、复用和修改。 例如“用户认证”表示为一个“要求登录用户名和密 码”的方面，无论在哪儿要求认证，都能够自动的将 方面编织进程序中。
第12章 面向方面的软件开发 （AOSD）
有关概念 关注点的分离 方面、连接点和切入点 采用方面的软件工程

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12.1 有关概念


在大型系统中，需求和程序组件之间的关系往往是复 杂的。单个需求可能由很多组件实现，每个组件可能 包含几个需求要素。如果实现需求的变更，可能需要 了解和改变多个组件。组件的复用也可能是困难的。 随着现代计算机系统变得更加复杂，一些关注点—客 户需要的属性或者兴趣点—体现在整个架构设计中。 有的关注点是系统的高层属性（如安全性、容错能 力），有的关注点影响了系统的功能（如业务规则的 应用），还有的关注点是系统本身的（如任务同步或 存储器管理）。如果某个关注点涉及系统多个方面的 功能、特性和信息，这些关注点称为横切关注点 （crosscutting concern) 。
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1、面向关注点的需求工程 需求工程中，要分离关注点，可采用面向视点 （viewpoint-oriented）的方法。该方法反映了不同项 目相关人员各自的需求，分析那些出现在大部分视点 中的需求，代表了系统的核心功能。其它需求可以作 为核心功能的扩展。但是也有那种横切所有视点的需 求。见下图：
右图给出了 不同类型的视点， 横切关注点产生 的需求可能影响 系统中的部分或 所有视点。
视点 设备 用户 管理者 机构 社会 规则
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关注点
系统
信息安全 可靠性
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例如，一个应急服务设备库存系统有三个视点的系统需求（概要）：
（1）应急服务用户 1.1 寻找一个特殊类型的设备 1.2 在指定仓库查看可用的设备 1.3 核对设备并登记 1.4 安排将设备运输到应急地点 1.5 提交损坏设备的报告 1.6 寻找离应急地点最近的仓库 （2）应急规划者 2.1 寻找一个特殊类型的设备 2.2 在指定地点查看可用的设备 2.3 从仓库添加和删除设备 2.4 将设备从一个仓库移到另一个仓库 2.5 订购新设备 （3）维护人员 3.1 为维护登记/检查设备 3.2 在每个仓库查看可用的设备 3.3 寻找某个特殊类型的设备 3.4 对某个设备想查看维护进度 3.5 完善维护记录 3.6 显示仓库中需要维护的所有设备项