C# 中使用面向切面编程（AOP）中实践代码整洁
1. 前言
最近在看《架构整洁之道》一书，书中反复提到了面向对象编程的 SOLID 原则（在作者的前一本书《代码整洁之道》也是被大力阐释），而面向切面编程（Aop）作为面向对象编程的有力补充，对实践整洁代码更是如虎添翼。
除了整洁之道系列的影响外，本文还致敬、借鉴、补充了 Aspect Oriented Programming (AOP) in C# with SOLID 一文。
1. Aop 是什么？
在讨论 Aop 之前，我们可以先看看一段很常见的代码。
public string GetSomeOne()
{
try
{
var result=DosomeThing();
_logger.Information(result);
return result;
}
catch (Exception e)
{
_logger.Error(e.Message);
return null;
}
}
public string GetOtherOne()
{
try
{
var result = DosomeThing();
_logger.Information(result);
return result;
}
catch (Exception e)
{
_logger.Error(e.Message);
return null;
}
}
这是一段很典型的面向过程的代码，我们可以看到有相同的异常处理逻辑，如果我们想要避免重复的代码，我们至少可以把异常处理封装一下:
public string GetOtherOne()
{
return TryRun<String>(()=> DosomeThing());
}
public T TryRun<T>(Func<T> action)
{
try
{
return action.Invoke();
}
catch (Exception e)
{
_logger.Error(e.Message);
return default(T);
}
}
代码简洁了很多，但是我们实际上是将真实的方法代码与日志代码纠缠在一起，违反了 单一责任原则 。有没有一种可能，让我们不需要在原来的代码上显式调用 TryCache 呢？
一个可能的答案是借助 AOP 来解决。使用 AOP，我们可以在不改变原来代码的前提下，添加额外的单元功能（如异常处理，日志处理、重试机制等）。 AOP 可以把原来一大串的面向过程的代码重构成多个部分，聚焦于每一小部分，使我们的代码 可读性 和 维护性 更高，避免了 代码重复和代码纠缠 的问题。
2. 装饰器实现 AOP
C# 可以使用的 Aop 框架有很多，在我们谈论他们之前，我们可以先利用语言自带的特性，实现基础的 AOP 效果。 最简单的形式莫过于 装饰器模式 ，它的雏形大致如下：
public class TryHandler<TClient>:IMyClient where TClient : IMyClient
{
private readonly TClient _client;
private readonly ILogger _logger;
public TryHandler(TClient client, ILogger logger)
{
_client = client;
_logger = logger;
}
public string GetOtherOne()
{
try
{
var result = DosomeThing();
return result;
}
catch (Exception e)
{
_logger.Error(e.Message);
return null;
}
}
}
可以看到装饰器只是在原来的对象上面扩展，符合 开放封闭原则。我们在调用的时候，只需显式创建装饰实例对象。
var tryClient=new TryHandler<MyClient>(new MyClient());
tryClient.GetOtherOne();
细心的读者可能还会发现，我们还可以在这个日志装饰器上面再附加一个装饰器，比如一个针对结果处理的装饰器。
var resultClient=new ResultHandler<TryHandler<MyClient>>(tryClient);
但是这样的调用方法还是不尽人意，想象如果某个对象有三四个装饰器，那么我们创建实例的时候就需要多次传递。一个解决方法是 借助依赖注入 (DI) ，只需注册一次服务类型，避免通过创建实例来获取对象。另外，对于 .net core自带的 DI 来说，更便捷的方法是借助开源类库 Scrutor 来注册装饰器对象。
services.Decorate<IMyClient, TryHandler<MyClient>>();
services.Decorate<IMyClient, ResultHandler<MyClient>>();
虽然解决了易用性，但是我们很快就发现了另一些不尽人意的地方，装饰器模式只能适用于 特定的类型，约束是比较强的。如果我们希望我们示例中的装饰器可以实现通用，就需要找别的方法了。
3. 动态代理实现 Aop
动态代理是指运行时生成，通过隐式重写方法来附加额外的功能，而其中最流行的莫过于 Castle DynamicProxy 了。
Castle DynamicProxy 的常规用法是继承 IInterceptor 接口，通过实现 Intercept 方法来处理代理的逻辑。
public class DoSomethingAspect : IInterceptor
{
public void Intercept(IInvocation invocation)
{
try
{
DoSomething();
invocation.Proceed();
}
catch (Exception ex)
{
throw;
}
}
void DoSomething()
{
}
}
在调用的时候，类似装饰器一样需要创建代理实例。
static void Main(string[] args)
{
var proxyClient = GetInterfaceProxy<IMyClient>(new MyClient(),new DoSomethingAspect());
proxyClient.GetOtherOne();
}
static T GetInterfaceProxy<T>(T instance,params IInterceptor[] interceptors)
{
if (!typeof(T).IsInterface)
throw new Exception("T should be an interface");
ProxyGenerator proxyGenerator = new ProxyGenerator();
return
(T)proxyGenerator.CreateInterfaceProxyWithTarget(typeof(T), instance, interceptors);
}
有很多开源项目在使用 Castle DynamicProxy，其稳定性和可靠性是值得信赖的，更多的使用方法可以参照官方示例或者第三方开源项目的代码。需要特别注意的是，Castle DynamicProxy 只能作用于接口或者虚方法，这是动态代理的特性（局限）。
除了 Castle DynamicProxy 外， AspectCore 也是一个不错的选择。AspectCore 的快速简单应用通过继承 AbstractInterceptorAttribute 的 Attribute类来标记并拦截代理对应的接口或者虚方法（更详细的用法可以参考 作者写的使用方法）。
public interface ICustomService
{
[CustomInterceptor]
void Call();
}
public class CustomInterceptorAttribute : AbstractInterceptorAttribute
{
public async override Task Invoke(AspectContext context, AspectDelegate next)
{
try
{
Console.WriteLine("Before service call");
await next(context);
}
catch (Exception)
{
Console.WriteLine("Service threw an exception!");
throw;
}
finally
{
Console.WriteLine("After service call");
}
}
}
虽然易用性很好，但是要注意使用的场合，如果是在低层次（如基础设施层、应用入口层等）或者特定的应用模块内使用，对整体架构影响不大。如果是在高层次（逻辑层、核心层、领域层等）使用，则会带来不必要的依赖污染。
所以并不是推荐使用这种 Attribute 拦截代理的方式，好在 AspectCore 的设计考虑到解耦的需要，可以在单独配置代理拦截。
serviceCollection.ConfigureDynamicProxy(config =>
{
config.Interceptors.AddTyped<CustomInterceptorAttribute>(Predicates.ForMethod("ICustomService", "Call"));
});
但是不管是 Castle DynamicProxy 还是 AspectCore 都只能作用与接口或者虚方法，这也是动态代理的局限（特性）。如果我们想要在不受限制地在非虚方法上实现 AOP 的效果，就需要别的方法了。
4. 编译时织入实现 AOP
进行 AOP 的另一种方法是通过编译时织入，在编译的程序集内部的方法中添加额外的 IL 代码，附加我们想要的功能。
PostSharp 是其中比较流行的一种，然而由于其商业化的性质，在这里不做过多介绍。开源方面，Fody 是其中的佼佼者。
Fody 在编译时使用 Mono.Cecil 修改 . net 程序集的 IL 代码。如果你没有 IL 代码方面的知识，可以直接使用基于 Fody 开发的插件。其中最流行的插件是 Costura 和 Virtuosity 。Costura 将依赖项作为资源嵌入，实现多个 DLL 文件合并成一个 exe 的功能,而 Virtuosity 则是在构建的时候将所有成员更改为 virtual ，重写 ORM （如EF的导航属性、NHibernate）、 Mock（RhinoMocks、NMock）以及前面提到的动态代理中需要 virtual 的地方为 virtual。
Fody 中的插件还有很多，除了 Costura 和 Virtuosity 之外，我个人还使用过 MethodDecorator，实现编译时重写类的方法或者构造函数来实现 AOP 的效果。
所有 Fody 的插件，首先都必须引入一个 FodyWeavers.xml ，并声明使用的插件。
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!--FodyWeavers.xml-->
<Weavers>
<MethodDecorator />
</Weavers>
不同的插件在后面的使用方法会有所不同，以 MethodDecorator 为例，我们需要新建一个特定格式的 Attribute 类，然后标记在特定的类方法上面。
public class TestService
{
[FodyTestAttribute]
public void DoSomething()
{
}
}
[AttributeUsage(AttributeTargets.Method | AttributeTargets.Module)]
public class FodyTestAttribute : Attribute
{
protected object InitInstance;
protected MethodBase InitMethod;
protected Object[] Args;
public void Init(object instance, MethodBase method, object[] args)
{
InitMethod = method;
InitInstance = instance;
Args = args;
}
public void OnEntry()
{
Console.WriteLine("Before");
}
public void OnExit()
{
Console.WriteLine("After");
}
public void OnException(Exception exception)
{
}
}
最后还需要一个 AssemblyInfo.cs 来配置哪些 Attribute 类产生作用。
//AssemblyInfo.cs
using System;
[module: FodyTest]
重新编译生成，在输出中还可以看到 Fody 的输出。
既然我们可以在编译时织入 IL 代码，那么我们是不是可以提前生成我们想要的 AOP 效果，比如说借助代码生成器。
5. 代码生成器实现 AOP 效果
T4 是常见的文本生成框架，我们可以使用此工具在设计时生成代码。前面我们提到过装饰器模式有特异性的问题，只能针对特定类型实现 AOP 效果，而借助代码生成器，我们可以直接生成对应的代码模板，避免了重复的劳动。由于我个人对 T4 没什么使用经验，有兴趣的读者可以参考 Aspect Oriented Programming (AOP) in C# via T4 一文。
除了 T4 之外， Roslyn 也是一个强有力的工具，已经有人基于 Roslyn 实现 AOP 的效果，将 Roslyn 封装为 dotnet 全局工具 ，针对特定的文件插入指定的代码段，有兴趣的读者可以参考 AOP_With_Roslyn 的代码示例。
结语
AOP 是我们 避免代码重复 和 增强代码可读性 的有力工具，是我们编写整洁代码的有力保证，借助 C# 语言自身的特性和诸多强大的开源工具，使我们更专注于代码功能。
