Аспектно-ориентированное программирование: различия между версиями

'''Аспе́ктно-ориенти́рованное программи́рование''' (в дальнейшем АОП) — это методика программирования в рамках [[Объектно:w:ru:Класс-ориентированное программирование|классовой парадигмы]], основанная на понятии ''[[:w:ru:Аспект|аспекта]]'' — [[:w:ru:Блок (программирование)|блока]] кода, инкапсулирующего [[сквозное:w:ru:Инкапсуляция поведение(программирование)|инкапсулирующего]] сквозное поведение в составе [[:w:ru:Класс (программирование)|классов]] и повторно используемых [[:w:ru:Модуль (программирование)|модулей]].

Аспектно-ориентированное программированиеАОП выросло из осознания того, что в типовых программах на [[:w:ru:Объектно-ориентированный язык программирования|объектно-ориентированных языках]] часто представлено поведение, которое не вмещается естественно в один или даже в несколько тесно связанных программных модулей. Пионеры аспектного подхода ввели термин «пересечение» (''crosscutting'') для обозначения поведения кода, при котором пересекаются ответственности разработчиков программных модулей. В объектно-ориентированном программировании, например, единицей модульности является класс, а «секущее» свойство охватывает несколько классов. Часто пересечение встречается при организации журналирования приложений, контекстно зависимой [[:w:ru:Обработка исключений|обработке ошибок]], оптимизации выполнения программ, а также в [[:w:ru:Шаблон проектирования|шаблонах проектирования]].

== AspectJ ==

[[w:AspectJ|AspectJ]] — аспектно-ориентированное расширение языка [[w:Java|Java]], предложенное [[w:Xerox PARC|Xerox PARC]]. Представим его на примере программы для журналирования событий, реализованной на AspectJ. Этот пример взят из системы с открытым кодом Cactus, упрощающей тестирование Java-компонентов на стороне сервера. Каркас Cactus разработан для поддержки процесса отладки с помощью трассировки вызовов всех методов. Версия 1.2 Cactus была написана без [[w:AspectJ|AspectJ]]. Поэтому большинство методов выглядели, как показано ниже.

Проанализируем этот пример и посмотрим, какие действия осуществляет аспект. Первое, на что нужно обратить внимание — это объявление аспекта. Оно подобно [[:w:|объявлению класса]] и, так же как класс, определяет тип Java. Кроме того, аспект содержит конструкции ''pointcut'' и ''advice''.

Прежде всего, рассмотрим, что представляет собой '''join point''' ({{lang-ru|точка соединения}}). Точки соединения — это однозначно определенные точки при выполнении программы. Так под точками соединения в AspectJ подразумеваются: вызовы [[:w:ru:Метод (языки программирования)|методов]], точки обращения к членам класса и исполнение блоков [[:w:ru:Обработка исключений|обработчиков исключений]] и т. д. Точки соединения могут, в свою очередь, содержать другие точки соединения. Например, результат вызова метода может передаваться каким-то другим методам. А pointcut является языковой конструкцией, которая отбирает множество точек соединения на основании определенного критерия. В приведенном выше примере первый pointcut под именем <code>publicMethods</code> выбирает исполнения всех <code>public</code> методов в пакете org.apache.cactus. Подобно int,тому которыйкак <code>int</code> является базовым типом Java, так <code>Execution</code> является базовым pointcut. Он выбирает исполнения методов, соответствующих сигнатуре, заданной в скобках. Для сигнатур допустимо включение символов шаблонов: в приведенном примере оба pointcut-а содержат несколько таких символов. Второй pointcut с именем <code>logObjectCalls</code> выбирает все исполнения методов в классе Logger. Третий pointcut — <code>loggableCalls,</code> — объединяет два предыдущих, используя <code>&& !</code>, что означает выбор всех public методов из org.apache.cactus за исключением таковых в классе Logger. (Регистрация log методов привела бы в результате к бесконечной рекурсии).

Этот advice использует класс <code>Logger</code>, методы <code>entry</code> и <code>exit</code> которого выглядят следующим образом:

В приведенном примере классу <code>logger</code> передается String, образованная от <code>thisJoinPoint</code>, специального объекта, разрешающего доступ к контексту времени выполнения, в котором исполняется точка соединения. В данном, используемом Cactus-ом аспекте, advice применяет этот объект для извлечения параметров метода, передающихся в каждый зарегистрированный вызов метода. «След» вызова метода (с применением аспекта) в log-файле выглядит следующим образом:

В примере Cactus определены advice типа <code>before()</code> и <code>after()</code>.

Advice третьего типа <code>around()</code> дает возможность разработчику аспектов управлять передачей управления на точку соединения. При этом используется специальный синтаксис <code>proceed()</code>.

Следующий advice вызывает (или не вызывает) исполнение метода <code>say</code> из класса <code>Hello</code> в зависимости от генерируемого случайного числа (random):

Теперь, когда мы представляем себе, что такое код аспекта, зададим вопрос: «Как заставить приведенный выше код работать?».

Чтобы аспекты могли оказывать воздействие на обычный, основанный на классах код, эти аспекты должны быть «вплетены» в модифицируемый ими код. Чтобы осуществить это в AspectJ, надо [[:w:ru:Компилятор|откомпилировать]] код класса и аспекта ajc-компилятором. ajc может функционировать как полноценный компилятор, генерируя действующий код класса, так и как [[:w:ru:препроцессор|препроцессор]], генерируя .java файлы компилируемые стандартными средствами Java (со ссылкой на небольшой run-time JAR).

Для компиляции в AspectJ необходимо явно задать исходные файлы (и для аспектов, и для классов), подлежащие включению в данную компиляцию — ajc не использует classpath, в отличие от javac. Это имеет определенный смысл, поскольку каждый класс стандартного приложения Java является, в некотором смысле, изолированным [[:w:ru:Компонент (программирование)|компонентом]]. Для корректной работы классу требуется всего лишь присутствие других классов, на которые он ссылается. Аспекты же представляют совокупное поведение, перекрывающее множество классов. Поэтому AOPАОП-приложение должно компилироваться, как модуль, а не по одному классу за один раз.

Существенное ограничение '''текущей версии''' AspectJ состоит в том, что ее компилятор может вводить аспекты только в код, для которого есть исходный текст. Иными словами, невозможно использовать ajc для включения advice в уже откомпилированные классы. Разработчики AspectJ представляют это ограничение как временное, и на Web-сайте AspectJ можно найти подтверждение того, что в будущей версия (официально — версия 2.0) будут допустимы модификации на уровне [[:w:ru:Байт-код|байт-кода]].

Если мы хотим ввести в общее употребление аспект, рассмотренный в предыдущем разделе, таким образом, чтобы стало возможным многократное использование кода <code>timestamp</code> для множества объектов, следует определить интерфейс с именем ''<code>TimestampedObject''</code>, и далее использовать ''<code>introduction''</code> для добавления тех же самых членов и переменных в интерфейс вместо конкретного класса:

После того как определены операции, поддерживаемые интерфейсом ''<code>TimestampedObject''</code>, можно использовать ''pointcut''-ы и ''advice'' для автоматического обновления меток времени (timestamp) при возникновении подходящих условий. Так, дополнение к ''Timestamp'', показанное ниже, регистрирует время каждого вызова ''setter'' метода:

Заметьте, что ''pointcut'' определяет аргументы, используемые в ''advice'' типа ''after()'' — в данном случае, это ''<code>TimestampedObject''</code>, имеющий метод установки <code>set</code>.

Есть множество [[:w:ru:Обработка исключений|обрабатываемых исключений]] в языке [[w:ru:Java|Java]]. Зачастую создаются такие методы, которые наверняка не должны вызывать исключений, и, возможно, они не будут происходить ни у кого из потенциальных пользователей метода. Мы не призываем игнорировать возможные исключения, но тяжело отслеживать присутствие исключений во всех вызовах метода. Есть разные искусные способы использования блоков try/catch, чтобы все-таки решить эту задачу, но самый элегантный — это declare soft в AspectJ. Рассмотрим пример работы с базой данных:

Если не использовать AspectJ или объявлять исключение в каждой сигнатуре метода, то пришлось бы встраивать блоки try/catch для обработки <code>SQLException</code>, генерируемого почти каждым методом [[w:Java Database Connectivity|JDBC]] [[w:Интерфейс программирования приложений|API]]. Язык [[w:AspectJ|AspectJ]] позволяет использовать следующий внутренний аспект, чтобы автоматически транслировать все <code>SQLException</code> в <code>org.aspectj.lang.SoftException</code>.

Xerox подготовил [[w:AspectJAsprctJ|AspectJ]] к использованию под '''[[w:Mozilla Public License|Mozilla Public License]]''', что является хорошей новостью для энтузиастов [[w:Открытый исходный код|открытого кода]]. Это обрадует и тех, кто собирается остановить свой выбор на AspectJ в ближайшем будущем, поскольку продукт ничего не стоит, и при этом для пользователя сохраняется гарантированная возможность проверки исходного кода.

Стоит ли использовать AspectJ? Гради Буч описывает аспектно-ориентированное программированиеАОП как одно из трех направлений, которые в совокупности знаменуют начало фундаментальных изменений в способах проектирования и написания программного обеспечения (см. статью <s>[http://www.sdmagazine.com/documents/s=843/sdm0107i/0107i.htm Through the Looking Glass]</s>). С ним вполне можно согласиться. Сфера действия AOPАОП охватывает пространство проблем, непосильных для объектно-ориентированных и процедурных языков. Оно предлагает элегантные пути для реализации задач, решение которых сдерживалось из-за фундаментальных ограничений программирования. Было бы справедливо сказать, что AOPАОП представляет собой одну из самых мощных абстракций в программировании с момента появления объектов.

Разумеется, для AspectJ есть некоторая «кривая обучения». Как в любом языке или расширении языка программирования, в нем есть свои тонкости, которые необходимо освоить, прежде чем задействовать всю мощь этого средства. Однако, «кривая обучения» не слишком крутая — по прочтении руководства пользователя и после проработки нескольких примеров можно составлять полезные аспекты. AspectJ воспринимается естественно, поскольку скорее заполняет пробел в знаниях по программированию, чем придает им новое направление.

== [[Лисп]] ==

[[Категория:ПрограммированиеОбъектно-ориентированное программирование]]