Java AOP - Aspectj

1. 序

Aspect Oriented Programming (AOP)是近来一个比较热门的话题。 
AspectJ是AOP的Java语言的实现，获得了Java程序员的广泛关注。 
关于AspectJ和AOP的具体资料，请从下列链接中查找： 
http://www.eclipse.org/aspectj/ 
http://www.parc.com/research/csl/projects/aspectj/ 
http://aosd.net/

初次接触AspectJ的读者看到这些资料（或者语法手册），会感到AspectJ有些神秘。
他们想知道，AspectJ是如何做到这些的？AspectJ是怎样工作的？AspectJ需要特殊的运行环境吗？ 
本文从讲解AspectJ的设计思路、运行原理入手，回答上述问题。

本文讲解的主要内容，按照概念的重要程度，排列如下：

AspectJ是一个代码生成工具（Code Generator）。 
AspectJ语法就是用来定义代码生成规则的语法。您如果使用过Java Compiler Compiler (JavaCC)，您会发现，两者的代码生成规则的理念惊人相似。 
AspectJ有自己的语法编译工具，编译的结果是Java Class文件，运行的时候，classpath需要包含AspectJ的一个jar文件（Runtime lib）。 
AspectJ和xDoclet的比较。AspectJ和EJB Descriptor的比较。

2．Aspect Oriented Programming (AOP)

本节简单介绍AOP的概念，解释我们为什么需要AOP。 
AOP是Object Oriented Programming（OOP）的补充。
OOP能够很好地解决对象的数据和封装的问题，却不能很好的解决Aspect（"方面"）分离的问题。下面举例具体说明。

比如，我们有一个Bank（银行）类。Bank有两个方法，deposit（存钱）和withdraw（取钱）。 
类和方法的定义如下(Code 2.1 Bank.java)：

class Bank
{
    public float deposit(AccountInfo account, float money)
    {
      // 增加account账户的钱数，返回账户里当前的钱数
    }
    public float withdraw(AccountInfo account, float money)
    {
      // 减少account账户的钱数，返回取出的钱数
    }
};

这两个方法涉及到用户的账户资金等重要信息，必须要非常小心，所以编写完上面的商业逻辑之后，项目负责人又提出了新的要求--给Bank类的每个重要方法加上安全认证特性。 
于是，我们不得不分别在上面的两个方法中加入安全认证的代码。

类和方法的定义如下(Code 2.2 Bank.java)：

class Bank
{
    public float deposit(AccountInfo account, float money)
    {
      // 验证account是否为合法用户
      // 增加account账户的钱数，返回账户里当前的钱数
    }
    public float withdraw(AccountInfo account, float money)
    {
      // 验证account是否为合法用户
      // 减少account账户的钱数，返回取出的钱数
    }
};

这两个方法都需要操作数据库，为了保持数据完整性，项目负责人又提出了新的要求--给Bank类的每个操作数据库的方法加上事务控制。 
于是，我们不得不分别在上面的两个方法中加入事务控制的代码。

类和方法的定义如下(Code 2.3 Bank.java)：

class Bank
{
public float deposit(AccountInfo account, float money)
{
  // 验证account是否为合法用户
  // Begin Transaction
  // 增加account账户的钱数，返回账户里当前的钱数
  // End Transaction
}
public float withdraw(AccountInfo account, float money)
{
  // 验证account是否为合法用户
  // Begin Transaction
  // 减少account账户的钱数，返回取出的钱数
  // End Transaction
}
};

我们看到，这些与商业逻辑无关的重复代码遍布在整个程序中。实际的工程项目中涉及到的类和函数，远远不止两个。如何解决这种问题？ 
这个例子中提到的认证，事务等方面，就是AOP所关心的Aspect。 
AOP就是为了解决这种问题而出现的。AOP的目的就是--Separation of Aspects (or Separation of Concerns). 
下面的章节，解释AspectJ工具如何解决Separation of Aspects的问题。

3．AspectJ

这一节我们来看看AspectJ如何实现上例中的Separation of Aspects。 
使用AspectJ，我们不用对原有的代码做任何修改，就可以为代码提供不同的Aspect（方面）--比如，认证，事务等。

我们只需要提供两个不同的Aspect--认证Aspect和事务Aspect。
Code 4.1 AuthAspect.java

aspect AuthAspect
{
  pointcut bankMethods() : execution (* Bank.deposit(…)) || execution (* Bank. withdraw (…));
  Object around(): bankMethods()
  {
    // 验证account是否为合法用户
    return proceed();
  }
};

Code 4.2 TransactionAspect.java

aspect TransactionAspect
{
  pointcut bankMethods() : execution(* Bank.deposit(…)) || execution (* Bank. withdraw (…));
  Object around(): bankMethods()
  {
    // Begin Transaction
    Object result = proceed();
    // End Transaction
    return result;
  }
};

如果您暂时不能理解这段代码，没有关系，后面会讲到，这些aspect的定义，不过是定义了一些代码生成规则。 
我们用AspectJ编译器编译Bank文件和含有aspect的这个文件，出来的结果就是带有安全认证和事务处理的Bank类。编译出来的这个Bank类调用了AspectJ Runtime Lib，所以，如果你要运行这个Bank类，你需要把AspectJ Runtime Lib设置在你的classpath里面。

我们来看看，AspectJ编译器为我们做了什么事情。

首先，AspectJ从文件列表里取出所有的文件名，然后读取这些文件，进行分析。 
AspectJ发现一些文件含有aspect的定义，在这个例子里，就是AuthAspect和TransactionAspect的定义；这些aspect就是代码生成规则。 
AspectJ根据这些aspect代码生成规则，修改添加你的源代码。在这个例子里，就是修改添加Bank文件。 
AspectJ读取AuthAspect的定义，发现了一个pointcut--bankMethods()；这个pointcut的定义是execution(* Bank.deposit(…)) || execution(* Bank. withdraw (…))，表示所有对Bank类的deposit和withdraw方法的执行点。 
AspectJ继续读取AuthAspect的定义，发现了一个around()，这在AspectJ中叫做Advice，我不明白为什么叫这个名字，不过没关系，我们只要知道它是干什么的就行了。Advice允许你在某个类的方法的调用之前或调用之后，加入另外的代码。Code 4.1所示代码中的around()的" // 验证account是否为合法用户"部分，就是要加入的代码。这段代码要加在哪里呢？around()后面跟了一个pointcut--bankMethods()。根据这个pointcut，AspectJ会把这段代码加入到Bank.deposit和Bank.withdraw两个方法的执行之前。达到的效果就如同Code 2.2所示。 
AspectJ读取TransactionAspect的定义，象第（4）步一样，发现了发现了一个pointcut--bankMethods()。 
AspectJ继续读取AuthAspect的定义，发现了一个around()。这次AspectJ把"Begin Transaction"和"End Transaction"两段代码加在Bank.deposit和Bank. withdraw两个方法的执行前后。达到的效果就如同Code 2.3所示。

如何验证这一点？您可以到 http://www.eclipse.org/aspectj/下载安装AspectJ，编译里面的Sample，把编译结果反编译一下，就可以看到AspetJ自动生成的代码。 
我们看到，AspectJ是一种代码自动生成工具。你编写一段通用的代码，比如认证方面的代码，事务方面的代码，然后根据AspectJ语法定义一套代码生成规则（aspect定义），AspectJ就会帮助你自动把这段通用代码分布到对应的代码里面去，简单快捷，算无遗策。 
无独有偶，一个著名的编译器生成工具--Java Compiler Compiler (JavaCC)，也采用了非常相似的代码生成机制。JavaCC允许你在语法定义规则文件中，加入你自己的Java代码，用来处理读入的各种语法元素。 
AspectJ令你的代码更精简，结构更良好。AspectJ的好处，我就不多说了，网上很多精彩的文章探讨AspectJ的各种用途。

4．总结

开源项目的出现，打破了软件技术领域的众多壁垒，推动软件技术进程的日新月异。 
同时，一些新名词，新概念也层出不穷，令人眼花缭乱，无所适从。其实，很多东西都是换汤不换药，我们理解应用这些新技术的时候，要抓住本质，要破除迷信，破除任何人为的神秘感。

互联网时代的权威，不是说出来的，而是做出来的。

另外，围绕着一些有前途的新技术，总会出现大量的"快速入门手册"，有些简直就是对该技术帮助文档的翻译，而且，有难度的地方没有翻译出来，大家都明白的地方翻译得非常详尽，详尽到了没有必要的地步。这种因为市场需求而产生的应景时文，大量地出现在技术文章领域。