面向切面编程简介 Intro to Aspect Oriented Programming
面向切面编程(AOP)是一种增强对象和方法的行为的技术,可以无侵入地增加功能。AOP 允许你从“外部”增加新行为,以及合并和修改既有的行为。
虽然有多项技术可以用于增加或合并行为,例如继承、组合和代码,但是 AOP 在许多情况下被证明更具灵活性和低侵入性,可以是你技术工具箱的一项有益补充。
让我们用一个简单的例子来看看它是如何工作的。
假设我们的代码中含有下面的简单对象。
function Thing() {}
Thing.prototype.doSomething = function(x, y) {
var result;
// compute some result using x and y
return result;
};
假设我们像下面这样,在应用程序中通过编码使用了上面对象的许多实例。
var thing = new Thing();
// some time later, and possibly even in
// another part of the application
var result = thing.doSomething(x, y);
增加行为
现在,假设我们怀疑 Thing.prototype.doSomething
是性能问题的根源,我们想要记录它的输入 x
和 y
,计算 result
所花费的时间,以及 result
的值。
修改所有的调用点
有一种方式可以在调用 Thing.prototype.doSomething
的每个场景记录数据:
var start = Date.now();
var result = thing.doSomething(x, y);
console.log((Date.now() - start) + 'ms', x, y, result);
显然,如果在应用程序中多次调用了 Thing.prototype.doSomething
,那么上面的做法将会导致大量的剪切和粘贴。你可以会错过一些地方,或者更糟的是,在收集完数据之后你可能忘了移除某些代码。
修改源代码
另一种方式是修改 Thing
的源代码:
Thing.prototype.doSomething = function(x, y) {
var result;
var start = Date.now();
// compute some result using x and y
console.log((Date.now() - start) + 'ms', x, y, result);
return result;
};
虽然这种方式集中了变化,但具有相当的侵入性:需要改变 Thing
的源代码。假设 Thing.prototype.doSomething
是一个更复杂些的方法,含有多个 return
点,以及一些 try/catch/finally
块。此时,为了收集需要的数据而且不改变方法的行为,修改源代码并不容易。
如果你还想以类似的方式来分析其他的方法,你仍然需要改变它们的源代码。
使用继承
还有一种方式可以避免修改 Thing
的源代码,即使用继承来:
function ProfiledThing() {
Thing.apply(this, arguments);
}
ProfiledThing.prototype = Object.create(Thing.prototype);
ProfiledThing.prototype.doSomething = function() {
var start = Date.now();
var result = Thing.prototype.doSomething.apply(this, arguments);
console.log((Date.now() - start) + 'ms', x, y, result);
return result;
}
这种方式避免了修改 Thing
的源代码,但是有一个重要问题:需要改变代码中调用构造函数 new Thing()
的每个点,使它们转而调用构造函数 new ProfiledThing()
。
虽然有其他办法可以缓解这个问题,但是到目前为止,我们应该清晰的意识到,需要一种更好的方式来引入这种分析行为。
分离关注点
这种分析行为有一个有趣的特性,它与 Thing
的主要或首要功能无关。它是一个(额外的)附属功能。
创建 Thing
很可能是为了在特定的领域下解决特定的问题。而上面的方案则试图为 Thing
的领域引入与之无关的行为,而 Thing
的领域对于分析行为一无所知。
Thing
不需要知道任何有关分析行为的事情来完成其工作,但是上面的的方法却强制使 Thing
的领域关注分析行为。
我们需要的技术是,以一种可控的、无侵入的方式引入这类行为。不仅可以有力的保留 Thing
的行为,而且不需要修改 Thing
的源代码,或者修改任何创建或消费 Thing
的代码。
引入 AOP
正如前文所述,AOP 是一项可以无侵入地增加行为的技术。在 JavaScript 中,实现这项技术非常简单。甚至不需要借助任何工具或库就可以实现,尽管工具或库会有所帮助(建立一种可复用的模式)。
如果你曾经实现过下面所示的代码,那么你已经在 JavaScript 中实现了 AOP:
var origDoSomething = thing.doSomething;
// Method replacement is a simple form of AOP
thing.doSomething = function() {
doSomethingElseFirst();
return origDoSomething.apply(this, arguments);
}
上面的代码为 thing.doSomething
有效地增加了行为。现在,当 thing.doSomething
被调用时,doSomethingElseFirst
将先被执行,然后再执行原来的行为。
从 AOP 的角度,我们可以说 doSomethingElseFirst
是应用于 thing.doSomething
的一个行为切面。明确地讲,doSomethingElseFirst
称作“before advice”...也就是说,我们建议 thing.doSomething
应该在执行它本来的任务之前先执行 doSomethingElseFirst
。AOP 实现通常会提供多种 advice 类型,例如 before、after、afterReturning、afterThrowing 以及 around。
译注:advice 表示具体要执行的操作,通过 before、after、afterReturning、afterThrowing 来区别是在之前、之后、返回之后还是异常之后执行 advice,通过 around 代替(之前+之后,或模拟)原来的操作。
关于上面的简单例子,有几个重要的事情需要注意:
Thing
的源代码没有被改变。thing
的消费者不需要改变。doSomething
的行为得以保留,例如它的上下文和参数。Thing
对doSomethingElseFirst
一无所知,并且不依赖它。因此Thing
的单元测试也不需要更新。当然,我们需要为doSomethingElseFirst
编写单元测试,但除此之外,再没有新的代码需要测试用例。
AOP 应用示例
让我们以 AOP 的方式来为 Thing
增加分析行为。
var origDoSomething = Thing.prototype.doSomething;
Thing.prototype.doSomething = function() {
var start = Date.now();
var result = origDoSomething.apply(this, arguments);
console.log((Date.now() - start) + 'ms', x, y, result);
return result;
}
我们再次使用了方法替换技术,但是这次替换的是 Thing
原型上的一个方法。所有的 Thing
示例将使用这个新的、具备分析行为的 doSomething
。这类切面称为“around advice”,因为是同时在原始方法的之前和之后执行了某些额外的行为。
尽管这看起来与前面的继承示例非常类似,但是有一个非常重要的区别:我们没有引入新的构造函数,因此 Thing
的消费者不需要改变。
AOP 实践
通过无侵入地为单个原型的单个方法添加分析行为,简单地演示了 AOP 在 JavaScript 中是如何实现的,不知如此,该技术还可以用于执行更复杂和更有趣的事情,例如:
- 收集整个引用的分析数据
- 跟踪程序执行过程来可视化调用树(栈)
- 自动重新执行失败的异步 I/O,例如 XHR 或数据库请求
- 在应用程序中以松耦合的方式连接合作组件(协同工作),而不是使用事件或 Pub/Sub。
在后面的教程中,我们将看到更多的关于如何实现 AOP 的例子,以及它的适用场景。
译注:
- AOP 的适用场景包括但不限于日志记录、性能统计、安全控制、事务处理、异常处理等等。
- JBoss AOP 1.3 Javadoc
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