初窥AspectJ

AspectJ可以说是Java中当之无愧的黑魔法。说它是黑魔法,一方面是因为它很强大,能够解决一些传统编程方法论解决不了的问题,而另一方面,它也相当的晦涩,有着比较陡峭的学习曲线。

本文将带大家探索下AspectJ是什么,能做什么,以及如何来做,希望通过本文能够让大家初窥AspectJ之门道。

AOP是什么

相信很多人第一次听说AOP是在学习spring的时候,笔者也是。这个概念其实困扰了我很久,到底什么是AOP?AOP是Aspect Oriented Programming的缩写,和OOP(Object Oriented Programming)一样,都代表一种编程思想。不同的是,OOP是对世界万物的抽象,而AOP做的则是对业务处理过程的抽象,一定程度上说,AOP是OOP思想的一种延续,对程序进行了进一步的封装。

那么AOP到底能够解决什么问题呢?以在现有系统上增加一个安全策略为例,我们需要在各个模块的代码中不同地方添加代码,进行安全策略的检查。这种方式实现起来很复杂,容易出错,而且没法复用。这里描述的安全问题就是一个横切关注点问题,开发者需要找到所有需要关注的代码断,在现有代码中间插入新的业务代码(就好像对现有代码做了切分)。类似这里安全策略的问题还有很多,比如tracing等。而AOP则提供了模块化的方法来解决这种横切关注点问题,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。

AspectJ基本概念

AspectJ是AOP的Java实现版本,定义了AOP的语法,可以说是对Java的一个扩展。相对于Java,AspectJ引入了join point(连接点)的概念,同时引入三个新的结构,pointcut(切点), advice(通知),inter-type declaration(跨类型声明)以及aspect。其中pointcut和advice是AspectJ中动态的部分,用来指定在什么条件下切断执行,以及采取什么动作来实现切面操作。顾名思义,这里的pointcut就是用来定义什么情况下进行横切,而advice则是指横切情况下我们需要做什么操作,所以说pointcut和advice会动态的影响程序的运行流程。从某种角度上说,pointcut(切点)和我们平时用IDE调试程序时打的断点很类似,当程序执行到我们打的断点的地方的时候(运行到满足我们定义的pointcut的语句的时候,也就是join point连接点),我们可以执行一段脚本(执行advice中定义的行为)。

而AspectJ中的inter-type declaration(跨类型声明)则是AspectJ中静态的部分,它影响的是程序的静态结构,比如成员变量,类之间的关系等。Aspect则是对前三个结构的封装,类似于java中的类。

第一个AspectJ程序

这里我们先不去具体探讨AspectJ的语法问题,而重点关注如何用AspectJ写一个简单的Demo。这里我用的开发环境是IntelliJ,且项目使用maven来构建。

maven依赖

要运行AspectJ程序,首先要引入AspectJ运行时的依赖:

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<!--aspectj runtime classes -->
<dependency>
<groupId>org.aspectj</groupId>
<artifactId>aspectjrt</artifactId>
<version>1.8.9</version>
</dependency>

除了运行时依赖,还需要aspectjweaver.jar

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<!--to introduce aspect to java class in load time-->
<dependency>
<groupId>org.aspectj</groupId>
<artifactId>aspectjweaver</artifactId>
<version>1.8.9</version>
</dependency>

一个简单的类

先写一个简单的类:

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package cc.databus.aspect;

public class Account {
double balance = 200;

public boolean withdraw(int amount) {
if (balance < amount) {
return false;
}
balance = balance - amount;
return true;
}

@Override
public String toString() {
return "Account{" +
"balance=" + balance +
'}';
}
}

该类定义了一个Account类,并提供了withdraw(取款)的方法。

aspect定义

创建一个AccountAspect.aj文件来记录取款前后的信息:

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// aspect 
package cc.databus.aspect;

public aspect AccountAspect {

// define a pointcut to pick up invoking Accont.withdraw
pointcut callWithDraw(int amount, Account account):
call(boolean Account.withdraw(int))
&& args(amount)
&& target(account);

// advice definition executing before enterring method body
before(int amount, Account acc): callWithDraw(amount, acc) {
System.out.println("Start withdraw " + amount + " from " + acc);
}


after(int amount, Account acc) returning (Object ret): callWithDraw(amount, acc) {
System.out.print("Finish withdraw, return "
+ ret +", account after withdraw is: " + acc);
}
}

通过IntelliJ可以很方便的创建aspect文件,在包上面右键->New->Aspect:

正如你所见,上面的AccountAspect.aj定义了AspectJ的pointcut,advice以及aspect。

aspect织入(weaving)

Weaving….很奇怪的词。。。这里指的是将aspect中定义的advice植入到运行时的过程。这里我们使用一个maven插件来讲aspect织如,这个插件是Mojo AspectJ Maven Plugin:

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<plugins>
<plugin>
<groupId>org.codehaus.mojo</groupId>
<artifactId>aspectj-maven-plugin</artifactId>
<version>1.7</version>
<configuration>
<complianceLevel>1.8</complianceLevel>
<source>1.8</source>
<target>1.8</target>
<showWeaveInfo>true</showWeaveInfo>
<verbose>true</verbose>
<encoding>utf-8</encoding>
</configuration>
<executions>
<execution>
<goals>
<!--use this goal to weave all your main classes-->
<goal>compile</goal>
<!--use this goal to weave all your test classes-->
<goal>test-compile</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
</plugin>
</plugins>

OK,下面我们写一个UT来测试下aspect是否生效了:

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import cc.databus.aspect.Account;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

import static org.junit.Assert.assertFalse;
import static org.junit.Assert.assertTrue;

public class TestAccount {

private Account account;

@Before
public void before() {
account = new Account();
}

@Test
public void given20AndMin10_whenWithdraw5_thenSuccess() {
assertTrue(account.withdraw(5));
}

@Test
public void given20AndMin10_whenWithdraw100_thenFail() {
assertFalse(account.withdraw(100));
}
}

运行测试,如果命令行有如下的输出,则表示aspect成功织入我们的代码,并且pointcut成功切入了Account.withdraw的调用:

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Start withdraw 5 from Account{balance=200.0}
Finish withdraw, return true, account after withdraw is: Account{balance=195.0}
Process finished with exit code 0

总结

总的来说,AspectJ是一个相当晦涩难懂的技术,但是不得不承认它很强大。本文在从理论出发,先介绍AOP以及AspectJ的基本概念,然后以一个简单的Demo程序介绍了如何在项目中使用AspectJ。

AspectJ中的类型间声明(成员注入) 使用Pcap4j实现一个抓包工具

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