AOP在特来电的应用探索

摘要

​ 本文将探讨AOP（面向切面编程）在特来电的应用，重点研究AOP在日志记录、参数校验、权限校验、异常处理等领域的实际应用。我们将首先对比目前实现AOP的两种常见途径：静态编织方式和运行时处理方式，并分析它们的优缺点。然后，我们将对比主流的AOP技术，包括商业成本和学习成本等方面。最后，我们将介绍如何使用Fody 与 MethodBoundaryAspect来实现AOP，并提供相关代码实例。

1. 引言

​ 在当今的软件开发中，面向切面编程（AOP）作为一种重要的编程范式，被广泛应用于日志记录、参数校验、权限校验、异常处理等领域。通过AOP，我们可以将与核心业务逻辑无关的横切关注点（cross-cutting concerns）与业务逻辑进行解耦，提高代码的可维护性和可扩展性。本文将深入探索AOP在特来电的应用，并重点关注AOP在日志记录、参数校验、权限校验、异常处理等领域的实际应用。

2. AOP的实现途径对比

2.1 IL静态编织方式

​ 静态编织方式是在编译阶段将切面织入目标代码中，最常见的方式是使用注解或特殊的编译器。这种方式的优点是在运行时没有额外的性能开销，并且可以在编译时捕获错误。然而，它的缺点是需要修改源代码，可能会引入额外的复杂性，并且对于第三方库或框架的集成可能会有一定的限制。

2.2 运行时处理方式

​ 运行时处理方式是在目标代码执行期间通过动态代理或装饰器来织入切面。这种方式的优点是可以在运行时根据需要动态添加和移除切面，而且不需要修改源代码。然而，它的缺点是会引入一定的性能开销，并且可能需要更多的配置和管理。

3. 主流AOP技术框架对比

3.1 静态编织主流框架

​ PostSharp作为一款商业收费的AOP框架，拥有极高的性能表现，因为它直接在编译期将切面代码注入到目标类中，无需代理对象参与。同时，它提供了丰富的切面类型和模板，使用起来非常灵活。但作为商业软件，PostSharp需要进行授权许可，增加了使用成本。且其编译时织入的特点使得扩展和修改都不太方便。Fody作为一款轻量级的开源AOP框架，它的简单和易用性在业界有口皆碑。通过特性配置织入切面，同样可以享受无代理的高性能。但是，Fody只支持C#语言，且其静态编织方式导致了扩展性和灵活性上的局限。

3.2 运行时AOP主流框架

​ Unity Interception 与Unity容器无缝集成，为依赖注入提供了AOP支持。但是它仅限于Unity体系，不够通用。运行时代理也带来一定性能损失。Spring.NET AOP深度集成到了Spring框架中，为Spring生态系统提供了面向切面编程。但这也意味着它只能应用于Spring体系。如果需要通用的AOP解决方案，Spring.NET AOP就力不从心。Castle DynamicProxy以其强大的运行时代理功能著称，既可以代理接口也可以代理类。这赋予了它极大的扩展灵活性。但是，运行时代理是以性能为代价的。复杂的API也增加了学习难度。相比之下，Fody以轻量易用见长。它基于编译期织入实现了无代理的高性能AOP，语法简单，代码侵入性也很低。且Fody是完全开源免费的。这种高性价比让Fody成为.NET生态中最理想的AOP解决方案。

4. AOP在特来电的应用

​ 综合上述对比结果并结合业务需求，我们在SG服务的开发中引入了Fody来帮助团队剥离切面关注点，专注核心业务开发。下面我们将介绍Fody的几种典型应用实现方式。在使用Fody前，首先需要引入相关的包：

Install-Package Fody
Install-Package MethodBoundaryAspect.Fody

4.1 日志记录

日志记录是应用中常见的横切关注点之一。通过使用AOP，我们可以在方法执行前后自动记录方法的输入参数、返回值和执行时间等信息，从而方便进行故障排查和性能分析。

using MethodBoundaryAspect.Fody.Attributes;

[LogAspect]
public void MyMethod()
{
    // 方法逻辑
}

[Serializable]
public class LogAspect : OnMethodBoundaryAspect
{
    public override void OnEntry(MethodExecutionArgs args)
    {
        // 在方法执行前记录日志
        Log("Entering method: " + args.Method.Name);
    }

    public override void OnExit(MethodExecutionArgs args)
    {
        // 在方法执行后记录日志
        Log("Exiting method: " + args.Method.Name);
    }

    private void Log(string message)
    {
        // 记录日志的具体实现
        Console.WriteLine(message);
    }
}

4.2 参数校验

参数校验是确保方法接收到有效参数的重要环节。通过使用AOP，我们可以在方法执行前自动对输入参数进行校验，减少重复的校验代码，提高代码的可读性和可维护性。

using MethodBoundaryAspect.Fody.Attributes;

[ValidationAspect]
public void MyMethod(string param)
{
    // 方法逻辑
}

[Serializable]
public class ValidationAspect : OnMethodBoundaryAspect
{
    public override void OnEntry(MethodExecutionArgs args)
    {
        // 在方法执行前进行参数校验
        if (args.Arguments[0] == null)
        {
            throw new ArgumentNullException("param"， "Parameter cannot be null");
        }
    }
}

4.3 权限校验

权限校验是保护敏感操作和资源的一种重要手段。通过使用AOP，我们可以在方法执行前自动进行权限校验，确保只有具有相应权限的用户才能执行特定的操作。

using MethodBoundaryAspect.Fody.Attributes;

[AuthorizationAspect]
public void MyMethod()
{
    // 方法逻辑
}

[Serializable]
public class AuthorizationAspect : OnMethodBoundaryAspect
{
    public override void OnEntry(MethodExecutionArgs args)
    {
        // 在方法执行前进行权限校验
        if (!IsUserAuthorized())
        {
            throw new UnauthorizedAccessException("User is not authorized to access this method");
        }
    }

    private bool IsUserAuthorized()
    {
        // 检查用户权限的具体实现逻辑
        // 返回 true 表示用户具有权限，返回 false 表示用户没有权限
    }
}

4.4 异常处理

异常处理是保证应用稳定性和可靠性的重要环节。通过使用AOP，我们可以在方法执行过程中捕获和处理异常，统一进行日志记录、错误信息提示或回滚操作，提高系统的容错能力。

using MethodBoundaryAspect.Fody.Attributes;

[ExceptionHandlingAspect]
public void MyMethod()
{
    try
    {
        // 方法逻辑
    }
    catch (Exception ex)
    {
        HandleException(ex);
    }
}

[Serializable]
public class ExceptionHandlingAspect : OnMethodBoundaryAspect
{
    public override void OnException(MethodExecutionArgs args)
    {
        // 在方法抛出异常时进行异常处理
        HandleException(args.Exception);
    }

    private void HandleException(Exception exception)
    {
        // 异常处理的具体逻辑
        // 可以进行日志记录、错误信息提示等操作
    }
}

通过使用Fody + MethodBoundaryAspect，我们可以轻松实现上述AOP功能。只需在目标方法上添加相应的注解，即可自动织入切面逻辑，实现横切关注点的解耦和复用。

4.5 编译后前后代码对比

这里我们将通过对比使用Fody编译前后的代码来大致了解程序的行为。首先在上面日志切面示例的基础上我们做了一些小的更改，代码如下：

    [Serializable]
    public class LogAspectAttribute : OnMethodBoundaryAspect
    {
        public FlowBehavior Behavior { get; set; }
        public LogAspectAttribute(FlowBehavior flowBehavior)
        {
            Behavior = flowBehavior;
        }

        public override void OnEntry(MethodExecutionArgs args)
        {
            // 设置程序异常时的执行行为
            args.FlowBehavior = Behavior;

            // 在方法执行前记录日志
            Log("Entering method: " + args.Method.Name);
            Console.WriteLine($"参数：{string.Join(',', args.Arguments)}");
        }

        public override void OnExit(MethodExecutionArgs args)
        {
            // 在方法执行后记录日志
            Log("Exiting method: " + args.Method.Name);
        }

        public override void OnException(MethodExecutionArgs arg)
        {
            // 在方法发生异常后执行
            Console.WriteLine($"发生异常：{arg.Exception}");
        }

        private void Log(string message)
        {
            // 记录日志的具体实现
            Console.WriteLine(message);
        }
    }

可以注意到上述代码多了一个FlowBehavior属性。OnMethodBoundaryAspectAttribute特性提供该属性来控制异常发生时程序的流程行为，即：

    public enum FlowBehavior
    {
        Default,
        Continue,
        RethrowException,
        Return
    }

接着，我们新建一个类来模拟我们的业务，并将上述特性应用在该类上（注意：如果应用在类上，则类中所有方法都将被自动应用该特性）：

    [LogAspect(MethodBoundaryAspect.Fody.Attributes.FlowBehavior.Continue)]
    public class Test
    {
        // 模拟登录
        public void Login(string msg)
        {
            Console.WriteLine($"Login Success: {msg}");
            
            // 下面代码模拟一个异常
            int x = 0;
            int y = 1;
            int z = y / x;
        }
    }

编译成功后，我们通过反编译工具来看看生成的代码：

[LogAspect(FlowBehavior.Continue)]
public class Test
{
	[DebuggerStepThrough]
	public void Login(string msg)
	{
		//Discarded unreachable code: IL_0088
		object[] x = new object[1] { msg };
		MethodExecutionArgs z = new MethodExecutionArgs();
		z.Arguments = x;
		MethodBase __var_3 = (z.Method = MethodInfos._methodInfo_E4323935D8604508164216EE96DF4799411096CB20F814182C1BBD7FF582F164);
		Test y = (Test)(z.Instance = this);
		LogAspectAttribute __var_4 = new LogAspectAttribute(FlowBehavior.Continue);
		__var_4.OnEntry(z);
		FlowBehavior __var_5 = z.FlowBehavior;
		if (__var_5 == FlowBehavior.Return)
		{
			return;
		}
		try
		{
			$_executor_Login(msg);
		}
		catch (Exception __var_6)
		{
			Exception __var_7 = (z.Exception = __var_6);
			__var_4.OnException(z);
			FlowBehavior __var_8 = z.FlowBehavior;
			if (__var_8 == FlowBehavior.Continue || __var_8 == FlowBehavior.Return)
			{
				return;
			}
			throw;
		}
		__var_4.OnExit(z);
	}

	[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
	private void $_executor_Login(string msg)
	{
		Console.WriteLine("Login Success: " + msg);
		int x = 0;
		int y = 1;
		int z = y / x;
	}
}

可以看生成后的代码相当简单，也很容易理解。观察编译后的二进制文件目录，我们可以发现仅仅多了一个MethodBoundaryAspect.dll 库依赖，并且通过反编译该库可以知道，里面基本上都是一些特性类，安全可靠。 这也是我们选择Fody的重要原因之一。

5. 结论

本文探讨了Fody的应用，通过选择Fody与MethodBoundaryAspect作为AOP框架，我们可以在不修改源代码的情况下，实现横切关注点的解耦和复用，提高代码的可维护性和可扩展性。