3.3 切面范式——多角度看问题

课间休息刚一结束，引号便重开话题：“OOP方兴未艾，AOP又开始崭露头角。AOP算是OOP的一种补充、一种分支还是一种超越？”

叹号故作捶胸顿足状：“OOP还没有完全吃透，又来了个什么AOP。”

“不同的人对新生事物采取不同的态度。”冒号王顾左右而言他，“追星族倾向于盲目追捧，唯恐落伍，他们信奉新潮的、流行的就是好的；守旧派倾向于本能抗拒，回避求新，他们认为经典的、传统的才是好的。”

引号和叹号互视一眼，不情愿地戴上了老冒派发的帽子。

冒号续道：“从宏观角度看，太阳底下没有新鲜事——AOP无非是SoC原理和DRY原则的一种应用；从微观角度看，太阳每天都是新的——AOP虽自OOP的土壤中长出，却脱离藩篱自成一体，并且嫁接到非OOP的领地，不仅在纯过程式语言、函数式语言、甚至逻辑式语言中得到发展，而且本身也具备了一定的声明式语言特征，成为一种新的软件模块化方式。”

问号举手：“什么是SoC和DRY？”

引号代答：“SoC就是Separation of Concerns，即关注点分离；DRY是Don’t Repeat Yourself，即尽量减少重复代码。”

“答案正确，加十分！”冒号戏赞道，“不良代码通常有两种病征：一是结构混乱，或聚至纠缠打结、或散至七零八落；二是代码重复，叠床架屋、臃肿不堪。治疗此类病症一个有效的方法是抽象与分解：从问题中抽象出一些关注点，再以此为基础进行分解。分解后的子问题主题鲜明且独立完备，既不会牵一发而动全身，也不会四分五裂、支离破碎。同时具有相同特征的部分可以象代数中的公因子一样提取出来，提高了重用性，减少了重复性。”

句号醒悟道：“这不就是模块化吗？”

“准确地说，抽象是前提，分解是方式，模块化是结果。”冒号很讲究精确，“大家记得庖丁解牛的故事吧？在常人眼中复杂的牛体，庖丁经过抽象，已目无全牛，及至提刀分解，自是游刃有余。待牛如土委地，模块化即成。”

句号举一反三：“前面提到的编程范式的基本思想大多不也如此？将程序分别抽象分解为过程、函数、断言、对象和进程，就依次成为过程式、函数式、逻辑式、对象式和并发式。至于泛型式——”

句号讲不下去了。

“泛型式虽未引入新类型的模块，其核心也是抽象出算法后与数据分解。”冒号为其解围，“以此类推，切面式的AOP将程序抽象分解为切面。”

问号提问：“抽象与分解的原则是什么？”

冒号作了个V字：“两条：单一化，正交化。每个模块职责明确专一，模块之间相互独立，即高内聚低耦合（high cohesion & low coupling）^[1]。此原则相当普适，是分析复杂事物的一种基本方法，在数学和物理中应用得尤为广泛，如质因式分解、正交分解、谱分解等等。”

逗号调皮地抬杠：“为什么称为正交化呢？斜交化不行吗？”

冒号呵呵一笑：“在数学中互为正交的两个向量在彼此方向上投影为零，意味着彼此独立、互不影响，斜交可不行。”

逗号吐了吐舌头。

“诚如前述，AOP以切面为模块。”冒号返回主题，“切面Aspect常直译为‘方面’，但它描述的是横切关注点（cross-cutting concerns），故‘切面’更准确生动，而‘方面’则失之空泛呆板。何谓横切关注点？顾名思义，乃是与程序的纵向主流执行方向横向正交的关注焦点。不妨回顾一下，无论是过程式的函数，还是对象式的方法，都包含了完整的执行代码。但有些代码横跨多个模块，以片断的形式散落在各处，虽具有相似的逻辑，却无法用传统的方式提炼成模块，难以实现SoC与DRY。典型的例子如：在调用某些对象的方法、读写某些对象的域、抛出某些异常等等前后，需要用到统一的业务逻辑，诸如日志输出、代码跟踪、性能监控、异常处理、安全检查、事务管理等等。为解决此类问题，AOP应运而生。它将每类横切关注点封装到单独的Aspect模块中，将程序中的一些执行点与相应的代码绑定起来。单个的执行点称为接入点（join point），例如：调用某个对象的方法前后；符合预先指定条件的接入点集合称为切入点（pointcut），例如：所有以set为命名开头的方法；每段绑定的代码称为一个建议（advice）。”

问号有点疑问：“接入点与切入点有何区别？”

冒号释疑：“望文生义，接入处是点，切入处是面，面由点组成。advice定义于切入点上，执行于接入点处。换言之，共享一段附加代码的接入点组成了一个切入点。切入点一般用条件表达式来描述，不仅有广泛性，还有预见性——以后新增的代码如果含有满足切入点条件的接入点，advice中的代码便自动附着其上。这是AOP的威力所在，但有时也是麻烦所在。”

引号很较真：“好像一些书上把join point译作连接点，把advice译作通知。”

“误导，完全是误导！”冒号有些痛心疾首，“何谓join point？是advice中额外代码接入之处，join显为‘参加’、‘加入’之意。如果说翻作‘连接’ 只是因缺乏动感和方向性而不够贴切的话，将advice译作‘通知’则近乎荒谬了。advice是在原有程序流程中加入的额外流程，可理解为建议采取的措施，而‘通知’强调的是一种信息，难道是程序运行到join point的信息？抑或采取某种行动的信息？简直不知所云。”

顿了一会，冒号仍意犹未尽：“英文好的技术不好，技术好的英文不好，两者都好的不屑去翻译，导致市面上的译书虽汗牛充栋，然佳作寥寥。这里奉劝各位，如果真想成为优秀的程序员，一定要尽可能地读原文的书籍、文章和文档。事实上，凡是科学和艺术方面的专业人员，要想专业水平上一层台阶，都应读该专业权威经典的原文。要知道，语言之间的天堑原本难以弥合，译者的专业水准、语言功底和严谨程度更是参差不齐。纵使万事俱备，一年半载后的译书便如隔夜的饭菜，虽刚出炉，已然不新鲜了。”

逗号抱怨：“英文虽读得懂，但太慢、太费劲了。”

“多读，读多了就习惯了。”冒号鼓励着，“对程序员来说，英语也是一门计算机语言，而且是必修的语言。”

课堂上有这么一个规律，越是题外的话大家讨论得越欢。下面果然开始嘈杂起来，冒号也乐得乘机歇歇嘴。

等大伙渐渐把视线重新聚焦到讲台上，冒号才继续讲课：“从软件重用的角度看，可以这么理解AOP与OOP的关系：OOP只能沿着继承树的纵向方向重用，而AOP则弥补了OOP的不足，可以在横向方向重用。这算是回答了引号开始提出的问题：AOP不是OOP的分支，也不能说是超越了OOP，而是OOP的一种补充——尽管AOP并不局限用于OOP语言。”

问号的求知欲很强：“AOP实现的机理是什么？”

冒号回答：“如果一个程序是一个管道系统，AOP就是在管道上钻一些孔，在每个孔中注入新的代码流。因此AOP实现的关键是将advice的代码嵌入到主体程序之中，术语称编织（weaving）。这是很自然的——将问题分解之后再合成，问题才得以还原。编织可分两种：一种是静态编织，通过修改源码或字节码（bytecode）在编译期（compile-time）、后编译期（post-compile）或加载期（load-time）嵌入代码——请注意，这里涉及到刚才提到的元编程和产生式编程；另一种是动态编织，通过代理（proxy）等技术在运行期（run-time）实现嵌入。具体的工具包括一些扩展性语言如AspectJ、AspectC++、Aspect#等和一些框架如AspectWerkz、Spring、Jboss AOP等。”

叹号搔着头：“听起来怪复杂的。”

引号倒不在乎：“这些机理是AOP的实现者需要操心的，使用者只需关心AOP是否好用，性能如何等等。”

“为了让你们有更直观的印象，我们借用光学原理来类比。”冒号用幻灯片展示了一幅图——

图3-3. 切面式编程

“众所周知，白光经过三棱镜的折射而分解为七色光，是谓光的色散。再经过一个倒置的三棱镜，七色光又重新会聚为白光。”冒号简述中学的物理知识，“如果把一个复杂的系统看作复合色的白光，经过第一个三棱镜——关注分离器，系统被分解为不同的切面，如同不同的单色的彩光。这些切面经过第二个三棱镜——编织器，再度合成为原系统。”

叹号脸上的迷惘之色渐去：“这下清楚多了。”

句号积极发言：“从中看出，AOP的实施分三步：切面分解、切面实现和切面合成。其中第一步是在设计者的头脑中进行的，第三步是通过AOP的工具实现的，真正需要程序员编码的部分在第二步，即分别实现各切面的advice。”

冒号赶紧补漏：“你好像忽略了切面的另一要素pointcut，如果程序员不指明advice挂靠的切入点，系统如何知道该何时何处调用他编写的执行代码呢？”

句号的嘴张成O状：“是哦，我怎么把这茬给忘了？”

在AOP的议题结束前，冒号不忘指出：“与OOP一样，AOP在带来便利的同时，也增加了一定的复杂度和性能损耗。它们更适用于大中型程序，用在小型程序中则不啻牛刀杀鸡。”