AOP的四種主要Java實現方式

  據統計，目前與AOP相關的專案已達近百種，而基於Java的AOP實現機制也有二十多種，以下所列舉的是商業上得到成熟應用的幾種基於Java的AOP的實現機制。

1.AspectJ

    AspectJ是目前最完善的AOP語言，由AOP的首倡者Gregor Kiczales領導的一個小組提出並得到發展。AspectJ是對Java程式語言的擴充套件，通過增加了一些新的構造塊支援對橫切關注點的模組化封裝，通過對原始碼級別的程式碼混合實現織入，是一種典型的使用靜態織入的AOP實現機制。AspectJ提供了兩種橫切實現機制，一種稱為動態橫切（Dynamic Crosscutting），另一種稱為靜態橫切（Static Crosscutting）。

  動態橫切是指在程式執行的某一個明確的點上執行額外的，預先定義好的實現，是一種靜態實現機制，並非是動態的。為了實現動態橫切，AspectJ中引入了四個新的概念：連線點（Join Point），切入點（Pointcut），參考（Advice）和方面（Aspect）。連線點是明確定義的程式執行過程中的一個點，切入點則是指一組相關的連線點，參考定義了在連線點執行的額外實現，方面則是指對橫切關注點的模組化封裝實現的單元，類似於AOP中的類，由切入點，參考與普通的Java成員宣告組成。如前所述，連線點是程式執行中明確定義的點，比如，類接受到方法呼叫時，方法呼叫時，屬性訪問時都是連線點的例子，在連線點處可以執行預定義的額外實現。而要指明在哪些連線點上執行，則需要定義切入點，切入點可以在程式執行時匹配特定的連線點，AspectJ中預定義了一系列標準切入點，包括方法與構造器的呼叫，接受呼叫，執行，域的get，set訪問，異常處理，例項型別匹配，處於類或方法體中，控制流中，呼叫者呼叫方法，型別的初始化與靜態初始化，通過這些預定義切入點的組合可以實現自定義的、複雜的切入點。在編譯時，方面中的參考將被轉化為標準的方法，類程式碼中匹配切入點的連線點將被轉化為一個靜態的標記點，然後，這些靜態的點將被對參考所轉化成的方法的呼叫所取代，由此完成兩種程式碼的織入，最後對織入完成的程式碼編譯為位元組碼，即完成了整個編譯過程。目前，AspectJ即支援編譯前的預處理方式實現程式碼的織入，也支援編譯後的位元組碼操作。

  靜態橫切是指對已存在的型別定義引入新的方法，屬性等，與動態橫切不同，靜態橫切不改變型別的動態行為，而是改變其靜態結構，也即匯入（Introduction）。通過在方面程式碼中宣告方法，屬性，需要繼承的超類，介面等，在程式碼織入時，可以改變應用此方面的類的定義。

2.AspectWerkz

    AspectWerkz是一個動態的AOP框架，利用對位元組碼的修改實現方面的織入，並使用Java虛擬機器的動態替換位元組碼的能力實現動態AOP的要求。AspectWerkz沒有擴充套件Java語言，方面、參考、切入點等均使用標準的Java構造塊，即類以及方法來實現，並使用XML檔案定義這些構造塊，此外AspectWerkz還支援使用JavaDoc標記實現的執行期屬性定義。AspectWerkz採用了與AspectJ相似的連線點模型，只是支援的連線點種類少於AspectJ，參考的型別一致。

    AspectWerkz通過引入一個間接層，方面容器（Aspect Container）以及對位元組碼的轉化，即程式碼織入實現動態AOP的要求，方面容器管理部署好的類、方面程式碼，並根據XML檔案或JavaDoc註釋中定義的方面，參考，切入點等得到連線點處相關的方面資訊，並在程式的執行中控制執行流程，在匹配的連線點處執行適當的參考。

    AspectWerkz通過類載入層次的適當位置攔截類載入從而實現位元組碼的修飾。AspectWerkz提供了兩種織入模式實現AOP：靜態織入以及動態織入。靜態織入只在類載入時對位元組碼作一次性的轉化，通過將類的方法實現移入AspectWerkz命名的方法中，將原方法中的程式碼改寫，由方面容器呼叫適當的參考，並呼叫前述AspectWerkz新增的方法從而完成程式碼的織入。匯入則由混合型別（Mixin）實現，用於為類增加新的方法，混合型別是一種使用介面與實現類的方式模擬多重繼承的機制。AspectWerkz通過修改位元組碼使被匯入的類實現混合型別的介面，並在介面定義的方法中，將控制交給容器管理器，由它來完成對實現的呼叫。靜態織入可以在執行時動態的為切入點增加，刪除參考，可以引入新的參考，但是無法定義新的切入點，這需要動態織入。動態織入由兩階段織入完成，分別為類載入階段與啟用階段。首先，在類載入時，按照靜態織入的方法，為需要實現動態織入的類的每個方法新增一個相應的空的方法，匹配連線點的方法除外。然後，在啟用階段，原方法體中的程式碼將被交換到類載入時新產生的方法中，原方法將實現靜態織入時相同的處理，從而方面容器控制流程。前述程式碼交換是由熱交換（HotSwap）實現的，這是JVM提供的API。通過方面容器與織入模型，AspectWerkz提供了動態AOP的實現。

3.SpringFramework

    SpringFramework是一個採用了反轉控制（Inversion of Control, IoC）策略的基於J2EE的輕量級應用框架。SpringFramework的核心是IoC容器，對於其它應用，如資料庫訪問，日誌等，SpringFramework多使用現有的、成熟的框架。SpringFramework採用了模組化的方式，各模組可以共同使用，也可以單獨使用其中的一個模組， SpringFramework的一個模組提供了對動態AOP的支援，SpringFramework中提供的宣告式事務管理就是基於動態AOP的。

    SpringFramework中AOP的實現基於動態代理（Dynamic Proxy）， 動態代理源於代理模式，即通過介面實現對業務物件的訪問，但動態代理無需為每一個需代理的業務物件靜態的生成代理物件，只需提供需要代理的介面與代理實現，就可以在執行時動態的生成代理物件，代理對上述介面的訪問，同樣的機制也使用於對類的代理，使用類似於修飾者的模式，通過子類化實現。SpringFramework預設使用JDK提供的動態代理機制，此時，業務物件通過介面程式設計，若需要代理對類的訪問，則需要使用CGLIB，這是一個開源的動態代理實現。

    SpringFramework的AOP實現不同於AspectJ與AspectWerkz，它不是完全的AOP實現，而是設計用於在應用伺服器環境下實現AOP，與SpringFramework的IoC容器配合使用。SpringFramework中參考，切入點與方面均由普通Java物件實現，其中連線點模型與AspectJ相同，只是遠不如AspectJ豐富，目前只提供對方法呼叫的攔截。有4種型別的參考，分別為方法呼叫時，之前，返回時與丟擲異常時，通過實現SpringFramework的參考介面可以自定義參考型別。在SpringFramework中，方面稱為Advisor，是一個包含參考與切入點的Java類。像其它由IoC容器管理的元件一樣，參考，切入點與方面也由IoC容器管理 ，由XML配置檔案定義。配置的內容包括業務物件的介面與實現，自定義的或由SpringFramework提供的切入點與參考類，或使用Adviser類取代單獨的切入點與參考類。在執行時，通過IoC容器進行名稱查詢，就可以由容器使用代理機制自動產生代理物件，並在符合切入點定義的連線點處執行參考。SpringFramework除自身實現的AOP框架外，還在尋求與其它AOP實現機制的整合，目前已經實現了與AspectJ的整合，以利用AspectJ豐富的切入點語法，並利用AspectJ的方面實現。

4.JBoss

    JBoss是一個開源的符合J2EE規範的應用伺服器，作為J2EE規範的補充，Jboss中引入了AOP框架，為普通Java類提供了J2EE服務，而無需遵循EJB規範。Jboss通過類載入時，使用Javassist對位元組碼操作實現動態AOP框架，Javassist是一個開源的編輯位元組碼的類庫。

    Jboss中參考，切入點與方面也由普通Java物件實現，並使用XML檔案配置。Jboss的連線點模型與AspectJ略有不同，提供了一系列預定義的切入點，包括類匹配，方法呼叫，構造器呼叫，域訪問，特定的呼叫與被呼叫關係。通過這些切入點的邏輯運算，可以實現更為複雜的切入點。方面為Java類，參考是其中的一個方法，方面中不含切入點，方面主要為各種攔截器（Interceptor），攔截器即為只含一個參考的方面，單一連線點上可由多個攔截器形成攔截器鏈，攔截器執行額外的操作。對方法的攔截由Advisor類管理，在連線點依次呼叫攔截器，並最終呼叫被邏輯的方法。而關於切入點，參考已及方面的資訊由AspectManager管理。此外，Jboss提供對後設資料的支援，用於為類，方法，構造器以及域新增額外的屬性，並可在執行期訪問。