【转】在.Net中关于AOP的实现
原文地址：http://www.uml.org.cn/net/201004213.asp
一、AOP实现初步
AOP将软件系统分为两个部分：核心关注点和横切关注点。核心关注点更多的是Domain Logic，关注的是系统核心的业务；而横切关注点虽与核心的业务实现无关，但它却是一种更Common的业务，各个关注点离散地分布于核心业务的多处。这意味着，如果不应用AOP，那么这些横切关注点所代表的业务代码，就会分散在系统各处，导致系统中的每个模块都与这些业务具有很强的依赖性。在这里，所谓横切关注点所代表的业务，即为“方面(Aspect)”，常见的包括权限控制、日志管理、事务处理等等。
以权限控制为例，假设一个电子商务系统，需要对订单管理用户进行权限判定，只有系统用户才能添加、修改和删除订单，那么传统的设计方法是：
public class OrderManager
{
private ArrayList m_Orders;
public OrderManager()
{
m_Orders = new ArrayList();
}
public void AddOrder(Order order)
{
if (permissions.Verify(Permission.ADMIN))
{
m_Orders.Add(order);
}
}
public void RemoveOrder(Order order)
{
if (permissions.Verify(Permission.ADMIN))
{
m_Orders.Remove(order);
}
}
}
这样的设计其缺陷是将订单管理业务与权限管理完全结合在一起，耦合度高。而在一个系统中，类似的权限控制会很多，这些代码就好像一颗颗毒瘤一般蔓延于系统中的各处，一旦需要扩展，则给程序员们带来的困难是不可估量的。
让我们来观察一下订单管理业务中的权限管理。不管是添加订单，还是删除订单，有关权限管理的内容是完全相同的。那么，为什么我们不能将这些相同的业务，抽象为一个对象，并将其从订单管理业务中完全剥离出来呢？在传统的OO设计思想，这种设想是不能实现的。因为订单管理业务作为一个类对象，它封装了诸如添加、删除订单等行为。这种封装性，就决定了我们不可能切入到对象内部，通过获取方法消息的形式，对对象行为进行监控与操作。
AOP的思想解决了这个问题，之所以称为“方面(Aspect)”，就是把这些对象剖开，仅获取其内部相一致的逻辑，并剥离出来，以“方面”的形式存在。要让这些方面能够对核心业务进行控制，就需要有一套获取方法消息的机制。在.Net中，其中一种技术称为动态代理。
在.Net中，要实现动态代理，需要用到.Net Remoting中的消息机制，以及.Net Framework内部提供的ContextAttribute类来自定义自己的Attribute。另外，.Net还要求调用“Aspect”的核心业务类，必须继承ContextBoundObject类。只有这样，我们才能截取其内部传递的方法消息。以下，是相关接口和类的说明。
ContextAttribute类
该类继承了Attribute类，它是一个特殊的Attribute，通过它，可以获得对象需要的合适的执行环境，即Context（上下文）。它还实现了IContextAttribute和IContextProperty接口。我们自定义的Attribute将从ContextAttribute类派生。
构造函数：
ContextAttribute类的构造函数带有一个参数，用来设置ContextAttribute的名称。
公共属性：
Name：只读属性。返回ContextAttribute的名称
公共方法：
GetPropertiesForNewContext：虚拟方法。向新的Context添加属性集合。
IsContextOK：虚拟方法。查询客户Context中是否存在指定的属性。
IsNewContextOK：虚拟方法。默认返回true。一个对象可能存在多个Context,使用这个方法来检查新的Context中属性是否存在冲突。
Freeze:虚拟方法。该方法用来定位被创建的Context的最后位置。
ContextBoundObject类
这个类的对象通过Attribute来指定它所在的Context，凡是进入该Context的调用都可以被拦截。该类从MarshalByRefObject派生。
IMessage:定义了被传送的消息的实现。一个消息必须实现这个接口。
IMessageSink:定义了消息接收器的接口，一个消息接收器必须实现这个接口。
该接口主要提供了两个方法，分别进行同步和异步操作：
SyncProcessMessage(IMessage msg)：接口方法，当消息传递的时候，该方法被调用；
AsyncProcessMessage(IMessage msg, IMessageSink replySink)：该方法用于异步处理；
下面是实现权限控制AOP的简单实现，首先我们自定义一个Attribute，它继承了ContextAttribute：
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
public class AOPAttribute:ContextAttribute
{
public AOPAttribute()
: base("AOP")
{
}
public override void GetPropertiesForNewContext(IConstructionCallMessage ctorMsg)
{
ctorMsg.ContextProperties.Add(new AOPProperty());
}
}
在GetPropertiesForNewContext()方法中，添加了AOPProperty对象，它是一个上下文环境属性：
public class AOPProperty : IContextProperty, IContributeObjectSink
{
public AOPProperty()
{
}
#region IContributeObjectSink Members
public IMessageSink GetObjectSink(MarshalByRefObject obj, IMessageSink nextSink)
{
return new AOPSink(nextSink);
}
#endregion
#region IContextProperty Members
public void Freeze(Context newContext)
{
}
public bool IsNewContextOK(Context newCtx)
{
return true;
}
public string Name
{
get { return "AOP"; }
}
#endregion
AOPProperty属性实现了接口IContextProperty，IContributeObjectSink。GetObjectSink()方法为IContributeObjectSink接口的方法，在其实现中，创建了一个IMessageSink对象AOPSink，该对象实现了IMessageSink接口：
public class AOPSink : IMessageSink
{
private IMessageSink m_NextSink;
public AOPSink(IMessageSink nextSink)
{
m_NextSink = nextSink;
}
public IMessageSink NextSink
{
get { return m_NextSink; }
}
public IMessage SyncProcessMessage(IMessage msg)
{
IMethodCallMessage call = msg as IMethodCallMessage;
if (call == null)
{
return null;
}
IMessage retMsg = null;
if (call.MethodName == "AddOrder" || call.MethodName == "DeleteOrder")
{
if (permissions.Verify(Permission.ADMIN))
{
retMsg = m_NextSink.SyncProcessMessage(msg);
}
}
return retMsg;
}
public IMessageCtrl AsyncProcessMessage(IMessage msg, IMessageSink replySink)
{
return null;
}
}
在AOPSink中，最重要的是SyncProcessMessage()方法，在这个方法中，实现了权限控制，并通过IMessage，截取了需要权限控制的方法。在检验了权限之后，然后再执行OrderManager的AddOrder和DeleteOrder方法。
通过AOP的实现，原来的OrderManager，就可以修改为：
[AOP]
public class OrderManager: ContextBoundObject
{
private ArrayList m_Orders;
public OrderManager()
{
m_Orders = new ArrayList();
}
public void AddOrder(Order order)
{
m_Orders.Add(order);
}
public void RemoveOrder(Order order)
{
m_Orders.Remove(order);
}
}
在上述的OderManager类中，完全消除了permissions.Verify()等有关权限的代码，解除了订单管理与权限管理之间的耦合。
二、与AspectJ比较
上述的方案虽然解除了订单管理与权限管理的耦合，但从SyncProcessMessage()方法可以看出，它的实现具有很大的局限性。试想一下这样的应用场景，在订单管理系统中，用户要求对修改订单的方法增加权限验证，同时要求在验证权限时，允许业务经理（Permission.Manager）也具备管理订单的权限，应该怎样做？仔细思考，我们会发觉以上的实现未免太过死板了。
让我们来参考一下AspectJ在java中的实现。AspectJ提供了自己的一套语法，其中包括aspect、pointcut、before、after等。我们可以通过aspect定义一个“方面”，如上的权限管理：
private static aspect AuthorizationAspect{……}
pointcut为切入点，在其中定义了需要截取上下文消息的方法，例如：
private pointcut authorizationExecution():
execution(public void OrderManager.AddOrder(Order)) ||
execution(public void OrderManager.DeleteOrder(Order)) ||
execution(public void OrderManager.UpdateOrder(Order));
由于权限验证是在订单管理方法执行之前完成，因此在before中，定义权限检查：
before(): authorizationExecution()
{
if !(permissions.Verify(Permission.ADMIN))
{
throw new UnauthorizedException();
}
}
从上述AspectJ的实现中，我们可以看到，要定义自己的aspect是非常容易的，而通过pointcut的方式，可以将需要截取消息的方法，集中在一起。before和after则是具体的方面执行的逻辑，它们就好像Decorator模式那样，对原有方法进行了一层装饰，从而达到将aspect代码植入的目的。
另外，AspectJ还提供了更简单的语法，可以简化前面pointcut中一系列方法的列举：
private pointcut authorizationExecution():
execution (public * OrderManager.*(.))
AspectJ在应用AOP领域，已经非常成熟。它提供了自成一体的特有AspectJ语法，并需要专门的java编译器，使用起来较为复杂。那么，在.Net下，可否实现类似AspectJ的功能呢？我想，由于.Net与java在很多技术的相似性，它们彼此之间在很多领域是相通的，因此要达到这一目标应该是可行的。事实上，开源项目中的Aspect#，就与AspectJ相似。
事实上，如果我们利用前面描述的动态代理机制，辅以设计模式的OO设计方法，直接在代码中也可以实现AspectJ中的部分AOP特性。
三、.Net中AOP的深入实现
我们先分析AspectJ中的pointcut和.Net中的SyncProcessMessage()方法。Pointcut可以添加一系列需要截取上下文的方法，那么在.Net中，我们也可以利用集合，动态地添加方法，并创建这些方法与“方面”的映射。同样的，AspectJ中的before和after，是“方面”的核心实现，那么在.Net中，我们也可以利用委托，使其对应相关的方法，来实现其核心逻辑。
结合动态代理的知识，我们先定义两个委托，分别代表before和after操作：
public delegate void BeforeAOPHandle(IMethodCallMessage callMsg);
public delegate void AfterAOPHandle(IMethodReturnMessage replyMsg);
BeforeAOPHandle中的参数callMsg，其值为要截取上下文的方法的消息；AfterAOPHandle中的参数replyMsg，则是该方法执行后返回的消息。
接下来，定义一个抽象基类AOPSink，它实现了IMessageSink接口：
public abstract class AOPSink : IMessageSink
{
private SortedList m_BeforeHandles;
private SortedList m_AfterHandles;
private IMessageSink m_NextSink;
}
在类AOPSink中，定义了两个SortedList类型的字段：m_BeforeHandles和m_AfterHandles。它们负责存放方法名与BeforeAOPHandle和AfterAOPHandle对象之间的映射。添加这些映射的职责由如下两个方法完成：
protected virtual void AddBeforeAOPHandle(string methodName, BeforeAOPHandle beforeHandle)
{
lock (this.m_BeforeHandles)
{
if (!m_BeforeHandles.Contains(methodName))
{
m_BeforeHandles.Add(methodName, beforeHandle);
}
}
}
protected virtual void AddAfterAOPHandle(string methodName, AfterAOPHandle afterHandle)
{
lock (this.m_AfterHandles)
{
if (!m_AfterHandles.Contains(methodName))
{
m_AfterHandles.Add(methodName, afterHandle);
}
}
}
考虑到我们要截取的方法可能会有多个，因此在类AOPSink中，又定义了两个抽象方法，负责添加所有的映射关系：
protected abstract void AddAllBeforeAOPHandles();
protected abstract void AddAllAfterAOPHandles();
然后在构造函数中，我们初始化两个SortedList对象，并调用上述的两个抽象方法：
public AOPSink(IMessageSink nextSink)
{
m_NextSink = nextSink;
m_BeforeHandles = new SortedList();
m_AfterHandles = new SortedList();
AddAllBeforeAOPHandles();
AddAllAfterAOPHandles();
}
为了能够根据方法名获得相对应的委托对象，我们又定义了两个Find方法。考虑到可能会有多个用户同时调用，在这两个方法中，我利用lock避免了对象的争用：
protected BeforeAOPHandle FindBeforeAOPHandle(string methodName)
{
BeforeAOPHandle beforeHandle;
lock (this.m_BeforeHandles)
{
beforeHandle = (BeforeAOPHandle)m_BeforeHandles[methodName];
}
return beforeHandle;
}
protected AfterAOPHandle FindAfterAOPHandle(string methodName)
{
AfterAOPHandle afterHandle;
lock (this.m_AfterHandles)
{
afterHandle = (AfterAOPHandle)m_AfterHandles[methodName];
}
return afterHandle;
}
接下来是IMessageSink接口要求实现的方法和属性：
public IMessageSink NextSink
{
get { return m_NextSink; }
}
public IMessage SyncProcessMessage(IMessage msg)
{
IMethodCallMessage call = msg as IMethodCallMessage;
string methodName = call.MethodName.ToUpper();
BeforeAOPHandle beforeHandle = FindBeforeAOPHandle(methodName);
if (beforeHandle != null)
{
beforeHandle(call);
}
IMessage retMsg = m_NextSink.SyncProcessMessage(msg);
IMethodReturnMessage replyMsg = retMsg as IMethodReturnMessage;
AfterAOPHandle afterHandle = FindAfterAOPHandle(methodName);
if (afterHandle != null)
{
afterHandle(replyMsg);
}
return retMsg;
}
public IMessageCtrl AsyncProcessMessage(IMessage msg, IMessageSink replySink)
{
return null;
}
需要注意的是SyncProcessMessage()方法。在该方法中，通过FindBeforeAOPHandle()和FindAfterAOPHandle()方法，找到BeforeAOPHandle和AfterAOPHandle委托对象，并执行它们。即执行这两个委托对象具体指向的方法，类似与AspectJ中的before和after的execution。
现在，我们就可以象AspectJ那样定义自己的aspect了。如权限管理一例，我们定义一个类AuthorizationAOPSink，它继承了AOPSink：
public class AuthorizationAOPSink : AOPSink
{
public AuthorizationAOPSink(IMessageSink nextSink)
: base(nextSink)
{
}
}
然后在这个方法中，实现before和after的逻辑。注意before和after方法应与之前定义的委托BeforeAOPHandle和AfterAOPHandle一致。不过，以本例而言，并不需要实现after逻辑：
private void Before_Authorization(IMethodCallMessage callMsg)
{
if (callMsg == null)
{
return;
}
if (!permissions.Verify(Permission.ADMIN))
{
throw UnauthorizedException();
}
}
然后我们override基类中的抽象方法AddAllBeforeAOPHandles()和AddAllAfterAOPHandles()：
protected override void AddAllBeforeAOPHandles()
{
AddBeforeAOPHandle("ADDORDER", new BeforeAOPHandle(Before_Authorization));
AddBeforeAOPHandle("DELETEORDER", new BeforeAOPHandle(Before_Authorization));
}
protected override void AddAllAfterAOPHandles()
{
}
因为after逻辑不需要实现，因此重写AddAllAfterAOPHandles()时，使其为空就可以了（必须重写，因为该方法为抽象方法）。在AOPProperty类中，需要返回IMessageSink对象，所以还应修改原来的AOPProperty类中的GetObjectSink方法：
public IMessageSink GetObjectSink(MarshalByRefObject obj, IMessageSink nextSink)
{
return new AOPSink(nextSink);
return new AuthorizationAOPSink(nextSink);
}
比较一下上述的实现方案，自定义的继承AOPSink类的AuthorizationAOPSink就相当于AspectJ中的aspect。而与BeforeAOPHandle和AfterAOPHandle委托对应的方法，则相当于AspectJ的before和after语法。AddAllBeforeAOPHandles()和AddAllAfterAOPHandle()则相当于AspectJ的pointcut。通过引入委托的方法，使得我们的AOP实现，具有了AspectJ的一些特性，而这些实现是不需要专门的编译器的。
很明显，如果我们要求OrderManager类中新增的UpdateOrder方法，也要加入权限控制，那么我们可以在AddAllBeforeAOPHandles()方法中，增加UpdaeOrder方法与before逻辑的映射：
AddBeforeAOPHandle("UPDATEORDER", Before_Authorization);
同样的，如果要对权限控制进行修改，开发业务经理对订单管理的权限，那么也只需要修改Before_Authorization()方法：
private void Before_Authorization(IMessage callMsg)
{
IMethodCallMessage call = callMsg as IMethodCallMessage;
if (call == null)
{
return;
}
if (!(permissions.Verify(Permission.ADMIN)|| permissions.Verify(Permission.MANAGER)))
{
throw UnauthorizedException();
}
}
四、进一步完善
由于我们的委托列表m_BeforeHandles和m_AfterHandles为SortedList类型，因此作为key的methodName必须是唯一的。如果系统要求添加其他权限控制的逻辑，例如增加认证功能，就不能再在AuthorizationAOPSink类的AddAllBeforeAOPHandles()方法中增加方法名与认证功能的before逻辑之间的映射了。
private void Before_Authentication(IMessage callMsg){……}
protected override void AddAllBeforeAOPHandles()
{
……
AddBeforeAOPHandle("ADDORDER", new BeforeAOPHandle(Before_ Authentication));
AddBeforeAOPHandle("DELETEORDER", new BeforeAOPHandle(Before_ Authentication));
}
如果在AuthorizationAOPSink类中添加上面的代码，由于新增的“ADDORDER”key与前面重复，故执行程序时，是找不到相应的委托Before_Authentication的。
解决的办法就是为认证功能新定义一个aspect。由于在本方案中，实现AOP功能的不仅仅是实现了IMessageSink接口的AOPSink类，同时该类还与Property、Attribute有关。也就是说，如果我们新定义一个AuthenticationAOPSink，那么还要定义与之对应的AuthenticationAOPProperty类。为便于扩展，我采用了Template Method模式，为所有的property定义了抽象类AOPProperty，其中的抽象方法或虚方法，则留待其子类来实现。
public abstract class AOPProperty : IContextProperty, IContributeObjectSink
{
protected abstract IMessageSink CreateSink(IMessageSink nextSink);
protected virtual string GetName()
{
return "AOP";
}
protected virtual void FreezeImpl(Context newContext)
{
return;
}
protected virtual bool CheckNewContext(Context newCtx)
{
return true;
}
#region IContributeObjectSink Members
public IMessageSink GetObjectSink(MarshalByRefObject obj, IMessageSink nextSink)
{
return CreateSink(nextSink);
}
#endregion
#region IContextProperty Members
public void Freeze(Context newContext)
{
FreezeImpl(newContext);
}
public bool IsNewContextOK(Context newCtx)
{
return CheckNewContext(newCtx);
}
public string Name
{
get { return GetName(); }
}
#endregion
}
与原来的AOPProperty类相比，IContextProperty，IContributeObjectSink接口的方法与属性，都没有直接实现，而是在其内部调用了相关的抽象方法和虚方法。包括：抽象方法CreateSink()，虚方法FreezeImpl()，CheckNewContext()以及GetName()。对于其子类而言，需要override的，主要是抽象方法CreateSink()和GetName()（因为Property的Name必须是唯一的），至于其他虚方法，可以根据需要选择是否override。例如，自定义权限控制的属性类AuthorizationAOPProperty：
public class AuthorizationAOPProperty :AOPProperty
{
protected override IMessageSink CreateSink(IMessageSink nextSink)
{
return new AuthorizationAOPSink(nextSink);
}
protected override string GetName()
{
return "AuthorizationAOP";
}
}
在该类中，我们override了CreateSink()方法，创建了一个AuthorizationAOPSink对象。同时override了虚方法GetName，返回了自己的一个名字“AuthorizationAOP”。
关于Attribute类，观察其方法GetPropertiesForNewContext()，其实现是在IConstructionCallMessage消息的上下文property中添加自定义property。这些property组成了一个链，它是可以静态添加的。鉴于此，我们可以采取两种策略：
1、 所有的aspect都使用同一个Attribute。其实现如下：
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
public class AOPAttribute:ContextAttribute
{
public AOPAttribute()
: base("AOP")
{
}
public override void GetPropertiesForNewContext(IConstructionCallMessage ctorMsg)
{
ctorMsg.ContextProperties.Add(new AuthorizationAOPProperty());
ctorMsg.ContextProperties.Add(new AuthenticationAOPProperty());
}
}
在方法GetPropertiesForNewContext()中，添加多个自定义Property。在添加Property时，需要注意添加Property的顺序。
2、 不同的aspect使用不同的Attribute。此时可以为这些Attribute定义一个共同的抽象基类AOPAttribute：
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
public abstract class AOPAttribute:ContextAttribute
{
public AOPAttribute()
: base("AOP")
{
}
public sealed override void GetPropertiesForNewContext(IConstructionCallMessage ctorMsg)
{
ctorMsg.ContextProperties.Add(GetAOPProperty());
}
protected abstract AOPProperty GetAOPProperty();
}
注：我将GetPropertiesForNewContext()方法sealed，目的是不需要其子类在重写该方法。
继承AOPAttribute类的子类只需要重写GetAOPProperty()方法即可。但在为OrderManager类定义Attribute的时候，需注意其顺序。如以下的顺序：
[AuthorizationAOP]
[AuthenticationAOP]
public class OrderManager{}
此时，AuthorizationAOPAttribute在前，AuthenticationAOPAttribute在后。如果以Decorator的角度来看，对被装饰的方法，AuthorizationAOPAttribute在内，AuthenticationAOPAttribute在外。
考虑到aspect的应用，有的方法需要多个aspect，有的则只需要单个aspect，所以，第二个方案更佳。
五、AOP实例
接下来，我通过一个实例，介绍AOP的具体实现。假定我们要设计一个计算器，它能提供加法和减法功能。我们希望，在计算过程中，能够通过日志记录整个计算过程及其结果，同时需要监测其运算性能。该例中，核心业务是加法和减法，而公共的业务则是日志与监测功能。根据前面对AOP的分析，这两个功能应为我们整个系统需要剥离出来的“方面”。
我们已经拥有了一个AOP实现机制，以及核心的类库，包括AOPSink、AOPProperty、AOPAttribute三个抽象基类。现在，我们分别为日志aspect和监测aspect，定义相应的Sink、Property、Attribute。
首先是日志aspect：
LogAOPSink.cs:
using System;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
using Wayfarer.AOP;
namespace Wayfarer.AOPSample
{
/// <summary>
/// Summary description for LogAOPSink.
/// </summary>
public class LogAOPSink:AOPSink
{
public LogAOPSink(IMessageSink nextSink):base(nextSink)
{
}
protected override void AddAllBeforeAOPHandles()
{
AddBeforeAOPHandle("ADD",new BeforeAOPHandle(Before_Log));
AddBeforeAOPHandle("SUBSTRACT",new BeforeAOPHandle(Before_Log));
}
protected override void AddAllAfterAOPHandles()
{
AddAfterAOPHandle("ADD",new AfterAOPHandle(After_Log));
AddAfterAOPHandle("SUBSTRACT",new AfterAOPHandle(After_Log));
}
private void Before_Log(IMethodCallMessage callMsg)
{
if (callMsg == null)
{
return;
}
Console.WriteLine("{0}({1},{2})",callMsg.MethodName,callMsg.GetArg(0),callMsg.GetArg(1));
}
private void After_Log(IMethodReturnMessage replyMsg)
{
if (replyMsg == null)
{
return;
}
Console.WriteLine("Result is {0}",replyMsg.ReturnValue);
}
}
}
LogAOPProperty.cs
using System;
using Wayfarer.AOP;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
namespace Wayfarer.AOPSample
{
/// <summary>
/// Summary description for LogAOPProperty.
/// </summary>
public class LogAOPProperty:AOPProperty
{
protected override IMessageSink CreateSink(IMessageSink nextSink)
{
return new LogAOPSink(nextSink);
}
protected override string GetName()
{
return "LogAOP";
}
}
}
LogAOPAttribute.cs:
using System;
using System.Runtime.Remoting.Activation;
using System.Runtime.Remoting.Contexts;
using Wayfarer.AOP;
namespace Wayfarer.AOPSample
{
/// <summary>
/// Summary description for LogAOPAttribute.
/// </summary>
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
public class LogAOPAttribute:AOPAttribute
{
protected override AOPProperty GetAOPProperty()
{
return new LogAOPProperty();
}
}
}
然后再定义监测aspect：
MonitorAOPSink.cs：
using System;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
using Wayfarer.AOP;
namespace Wayfarer.AOPSample
{
/// <summary>
/// Summary description for MonitorAOPSink.
/// </summary>
public class MonitorAOPSink:AOPSink
{
public MonitorAOPSink(IMessageSink nextSink):base(nextSink)
{
}
protected override void AddAllBeforeAOPHandles()
{
AddBeforeAOPHandle("ADD",new BeforeAOPHandle(Before_Monitor));
AddBeforeAOPHandle("SUBSTRACT",new BeforeAOPHandle(Before_Monitor));
}
protected override void AddAllAfterAOPHandles()
{
AddAfterAOPHandle("ADD",new AfterAOPHandle(After_Monitor));
AddAfterAOPHandle("SUBSTRACT",new AfterAOPHandle(After_Monitor));
}
private void Before_Monitor(IMethodCallMessage callMsg)
{
if (callMsg == null)
{
return;
}
Console.WriteLine("Before {0} at {1}",callMsg.MethodName,DateTime.Now);
}
private void After_Monitor(IMethodReturnMessage replyMsg)
{
if (replyMsg == null)
{
return;
}
Console.WriteLine("After {0} at {1}",replyMsg.MethodName,DateTime.Now);
}
}
}
MonitorAOPProperty.cs：
using System;
using Wayfarer.AOP;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
namespace Wayfarer.AOPSample
{
/// <summary>
/// Summary description for MonitorAOPProperty.
/// </summary>
public class MonitorAOPProperty:AOPProperty
{
public MonitorAOPProperty()
{
//
// TODO: Add constructor logic here
//
}
protected override IMessageSink CreateSink(IMessageSink nextSink)
{
return new MonitorAOPSink(nextSink);
}
protected override string GetName()
{
return "MonitorAOP";
}
}
}
MonitorAOPAttribute.cs：
using System;
using System.Runtime.Remoting.Activation;
using System.Runtime.Remoting.Contexts;
using Wayfarer.AOP;
namespace Wayfarer.AOPSample
{
/// <summary>
/// Summary description for MonitorAOPAttribute.
/// </summary>
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
public class MonitorAOPAttribute:AOPAttribute
{
protected override AOPProperty GetAOPProperty()
{
return new MonitorAOPProperty();
}
}
}
注意在这两个方面中，各自的Property的Name必须是唯一的。
现在，可以定义计算器类。
Calculator.cs：
using System;
namespace Wayfarer.AOPSample
{
/// <summary>
/// Summary description for Calculator.
/// </summary>
[MonitorAOP]
[LogAOP]
public class Calculator:ContextBoundObject
{
public int Add(int x,int y)
{
return x + y;
}
public int Substract(int x,int y)
{
return x - y;
}
}
}
需要注意的是Calculator类必须继承ContextBoundObject类。
最后，我们写一个控制台程序来执行Calculator：
Program.cs:
using System;
namespace Wayfarer.AOPSample
{
/// <summary>
/// Summary description for Class1.
/// </summary>
class Program
{
/// <summary>
/// The main entry point for the application.
/// </summary>
[STAThread]
static void Main (string[] args)
{
Calculator cal = new Calculator();
cal.Add(3,5);
cal.Substract(3,5);
Console.ReadLine();
}
}
}
运行结果如下：
六、结论
在.Net平台下采用动态代理技术实现AOP，其原理并不复杂，而.Net Framework也提供了足够的技术来实现它。如果再结合好的设计模式，提供一个基本的AOP框架，将大大地简化开发人员处理“aspect”的工作。当然，本文虽然提供了实现AOP的实例，但其架构的设计还远远不能达到企业级的要求，如在稳定性、可扩展性上还需经过进一步的测试与改善。例如我们可以通过配置文件的形式，来配置方法与方面之间的映射。同时，由于采用了动态代理，在性能上还期待改进。
使用动态代理技术实现AOP，对实现AOP的类有一个限制，就是必须派生于ContextBoundObject类，这对于单继承语言来说，确实是一个比较致命的缺陷。所谓“仁者见仁，智者见智”，这就需要根据项目的情况，做出正确的抉择了。
参考：
1、 JGTM，《A Taste of AOP from Solving Problems with OOP and Design Patterns》
2、 NiWalker，《Attribute在.Net编程的应用》
3、板桥里人，《AOP与权限控制实现》
在《在.Net中关于AOP的实现》我通过动态代理的技术，基本上实现了AOP的几个技术要素，包括aspect，advice，pointcut。在文末我提到采用配置文件方式，来获取advice和pointcut之间的映射，从而使得构建aspect具有扩展性。
细细思考这个问题，我发现使用delegate来构建advice，似乎并非一个明智的选择。我在建立映射关系时，是将要拦截的方法名和拦截需要实现的aspect逻辑建立一个对应关系，而该aspect逻辑确实可以通过delegate，使其指向一族方法签名与该委托完全匹配的方法。这使得advice能够抽象化，以便于具体实现的扩展。然而，委托其实现毕竟是面向过程的范畴，虽然在.Net下，delegate本身仍是一个类对象，然而在创建具体的委托实例时，仍然很难通过配置文件和反射技术来获得。
考虑到委托具有的接口抽象的本质，也许采用接口的方式来取代委托更为可行。在之前的实现方案中，我为advice定义了两个委托：
public delegate void BeforeAOPHandle(IMethodCallMessage callMsg);
public delegate void AfterAOPHandle(IMethodReturnMessage replyMsg);
我可以定义两个接口IBeforeAction和IAfterAction，分别与这两个委托相对应：
public interface IBeforeAdvice
{
void BeforeAdvice(IMethodCallMessage callMsg);
}
public interface IAfterAdvice
{
void AfterAdvice(IMethodReturnMessage returnMsg);
}
通过定义的接口，可以将Advice与Aspect分离开来，这也完全符合OO思想中的“责任分离”原则。
（注：为什么要为Advice定义两个接口？这是考虑到有些Aspect只需要提供Before或After两个逻辑之一，如权限控制，就只需要before Action。）
那么当类库使用者，要定义自己的Aspect时，就可以定义具体的Advice类，来实现这两个接口，以及具体的Advice逻辑了。例如，之前提到的日志Aspect：
public class LogAdvice:IAfterAdvice,IBeforeAdvice
{
#region IBeforeAdvice Members
public void BeforeAdvice(IMethodCallMessage callMsg)
{
if (callMsg == null)
{
return;
}
Console.WriteLine("{0}({1},{2})", callMsg.MethodName, callMsg.GetArg(0), callMsg.GetArg(1));
}
#endregion
#region IAfterAdvice Members
public void AfterAdvice(IMethodReturnMessage returnMsg)
{
if (returnMsg == null)
{
return;
}
Console.WriteLine("Result is {0}", returnMsg.ReturnValue);
}
#endregion
}
而在AOPSink类的派生类中，添加方法名与Advice映射关系（此映射关系，我们即可理解为AOP的pointcut）时，就可以添加实现了Advice接口的类对象，如：
public override void AddAllBeforeAdvices()
{
AddBeforeAdvice("ADD",new LogAdvice());
AddBeforeAdvice("SUBSTRACT", new LogAdvice());
}
public override void AddAllAfterAdvices()
{
AddAfterAdvice("ADD",new LogAdvice());
AddAfterAdvice("SUBSTRACT", new LogAdvice());
}
由于LogAdvice类实现了接口IBeforeAdvice和IAfterAdvice，因此诸如new LogAdvice的操作均可以通过反射来创建该实例，如：
IBeforeAdvice beforeAdvice =
(IBeforeAdvice)Activator.CreateInstance("Wayfarer.AOPSample","Wayfarer.AOPSample.LogAdvice").Unwrap();
而CreateInstance()方法的参数值，是完全可以通过配置文件来配置的：
<aop>
<aspect value ="LOG">
<advice type="before" assembly="Wayfarer.AOPSample" class="Wayfarer.AOPSample.LogAdvice">
<pointcut>ADD</pointcut>
<pointcut>SUBSTRACT</pointcut>
</advice>
<advice type="after" assembly="Wayfarer.AOPSample" class="Wayfarer.AOPSample.LogAdvice">
<pointcut>ADD</pointcut>
<pointcut>SUBSTRACT</pointcut>
</advice>
</aspect>
</aop>
这无疑改善了AOP实现的扩展性。
《在.Net中关于AOP的实现》实现AOP的方案，要求包含被拦截方法的类必须继承ContextBoundObject。这是一个比较大的限制。不仅如此，ContextBoundObject对程序的性能也有极大的影响。我们可以做一个小测试。定义两个类，其中一个类继承ContextBoundObject。它们都实现了一个累加的操作：
class NormalObject
{
public void Sum(int n)
{
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++)
{
sum += i;
}
Console.WriteLine("The result is {0}",sum);
Thread.Sleep(10);
}
}
class MarshalObject:ContextBoundObject
{
public void Sum(int n)
{
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++)
{
sum += i;
}
Console.WriteLine("The result is {0}", sum);
Thread.Sleep(10);
}
}
然后执行这两个类的Sum()方法，测试其性能：
class Program
{
static void Main (string[] args)
{
long normalObjMs, marshalObjMs;
Stopwatch watch = new Stopwatch();
NormalObject no = new NormalObject();
MarshalObject mo = new MarshalObject();
watch.Start();
no.Sum(1000000);
watch.Stop();
normalObjMs = watch.ElapsedMilliseconds;
watch.Reset();
watch.Start();
mo.Sum(1000000);
watch.Stop();
marshalObjMs = watch.ElapsedMilliseconds;
watch.Reset();
Console.WriteLine("The normal object consume {0} milliseconds.",normalObjMs);
Console.WriteLine("The contextbound object consume {0} milliseconds.",marshalObjMs);
Console.ReadLine();
}
}
得到的结果如下：
从性能的差异看，两者之间的差距是比较大的。如果将其应用在企业级的复杂逻辑上，这种区别就非常明显了，对系统带来的影响也是非常巨大的。
另外，在《在.Net中关于AOP的实现》文章后，有朋友发表了很多中肯的意见。其中有人提到了AOPAttribute继承ContextAttribute的问题。评论中提及微软在以后的版本中，不再提供ContextAttribute。如果真是如此，确有必要放弃继承ContextAttribute的形式。不过，在.Net中，除了ContextAttribute之外，还提供有一个接口IContextAttribute，该接口的定义为：
public interface IContextAttribute
{
void GetPropertiesForNewContext(IConstructionCallMessage msg);
bool IsContextOK(Context ctx, IConstructionCallMessage msg);
}
此时只需要将原来的AOPAttribute实现该接口即可：
public abstract class AOPAttribute:Attribute,IContextAttribute//ContextAttribute
{
#region IContextAttribute Members
public void GetPropertiesForNewContext(IConstructionCallMessage ctorMsg)
{
AOPProperty property = GetAOPProperty();
property.AspectXml = m_AspectXml;
property.AspectXmlFlag = m_AspectXmlFlag;
ctorMsg.ContextProperties.Add(property);
}
public bool IsContextOK(Context ctx, IConstructionCallMessage ctorMsg)
{
return false;
}
#endregion
}
不知道，IContextAttribute似乎也会在未来的版本中被取消呢？
然而，从总体来看，这种使用ContextBoundObject的方式是不太理想的，也许它只能停留在实验室阶段，或许期待微软在未来的版本中得到更好的解决！？
当然，如果采用Castle的DynamicProxy技术，可以突破必须继承CotextBoundObject的局限，但随着而来的局限却是AOP拦截的方法，要求必须是virtual的。坦白说，这样的限制，不过与前者乃“五十步笑百步”的区别而已。我还是期待有更好的解决方案。
说到AOP的几大要素，在这里可以补充说说，它主要包括：
1、Cross-cutting concern
在OO模型中，虽然大部份的类只有单一的、特定的功能，但它们通常会与其他类有着共同的第二需求。例如，当线程进入或离开某个方法时，我们可能既要在数据访问层的类中记录日志，又要在UI层的类中记录日志。虽然每个类的基本功能极然不同，但用来满足第二需求的代码却基本相同。
2、Advice
它是指想要应用到现有模型的附加代码。例如在《在.Net中关于AOP的实现》的例子中，是指关于打印日志的逻辑代码。
3、Point-cut
这个术语是指应用程序中的一个执行点，在这个执行点上需要采用前面的cross-cutting concern。如例子中，执行Add()方法时出现一个Point-cut，当方法执行完毕，离开方法时又出现另一个Point-cut。
4、Aspect
Point-cut和advice结合在一起就叫做aspect。如例子中的Log和Monitor。在对本例的重构中，我已经AOPSink更名为Aspect，相应的LogAOPSink、MonitorAOPSink也更名为LogAspect，MonitorAspect。
以上提到的PointCut和Advice在AOP技术中，通常称为动态横切技术。与之相对应的，是较少被提及的静态横切。它与动态横切的区别在于它并不修改一个给定对象的执行行为，相反，它允许通过引入附加的方法属性和字段来修改对象固有的结构。在很多AOP实现中，将静态横切称为introduce或者mixin。
在开发应用系统时，如果需要在不修改原有代码的前提下，引入第三方产品和API库，静态横切技术是有很大的用武之地的。从这一点来看，它有点类似于设计模式中提到的Adapter模式需要达到的目标。不过，看起来静态横切技术应比Adapter模式更加灵活和功能强大。
例如，一个已经实现了收发邮件的类Mail。然而它并没有实现地址验证的功能。现在第三方提供了验证功能的接口IValidatable：
public interface IValidatable
{
bool ValidateAddress();
}
如果没有AOP，采用设计模式的方式，在不改变Mail类的前提下，可以通过Adapter模式，引入MailAdater，继承Mail类，同时实现IValidatable接口。采用introduce技术，却更容易实现该功能的扩展，我们只需要定义aspect：（注：java代码，使用了AspectJ）
import com.acme.validate.Validatable;
public aspect EmailValidateAspect
{
declare parents: Email implements IValidatable;
public boolean Email.validateAddress(){
if(this.getToAddress() != null){
return true;
}else{
return false;
}
}
}
从上可以看到，通过EmailValidateAspect方面，为Email类introduce了新的方法ValidateAddress()。非常容易的就完成了Email的扩展。
我们可以比较一下，如果采用Adapter模式，原有的Email类是不能被显示转换为IValidatable接口的，也即是说如下的代码是不可行的：
Email mail = new Email();
IValidatable validate = ((IValidatable)mail).ValidateAddress();
要调用ValidateAddress()方法，必须通过EmailAdapter类。然而通过静态横切技术，上面的代码就完全可行了。
静态横切的技术在企业应用上还需要进一步验证和测试，不过遗憾的是，《在.Net中关于AOP的实现》一文采用的动态代理技术，是无法完成实现静态横切的目标的。
