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面向切面编程(AOP)初涉

面向切面编程(AOP)初涉

作者: 柏丘君 | 来源:发表于2017-12-05 16:38 被阅读61次

    面向切面编程(AOP)是 Aspect Oriented Programming 的缩写,脱胎于函数式编程,是一种无侵入式的编程风格。

    无侵入式编程

    所谓无侵入式编程,就是在不修改原有代码的基础上,对原始代码进行一些功能拓展。常可以应用于诸如代码统计、日志打印、原始函数功能补充等场景中。
    下面通过一些示例来展示这种编程风格在 JavaScript 中的应用。

    举个吃饭的例子

    这里举一个吃饭的例子,你正在做一个关于“吃”的项目,项目中你定义了一个 eat 函数:

    function eat(){
        console.log("我正在吃糖醋排骨,好香好香")
    }
    

    随后随着需求升级,PM 要求你完善整个吃饭的流程,一个比较完整的吃饭流程应该是:做饭、吃饭、刷碗。此处你只定义了“吃”的方法,新需求还要求你实现“做饭”和“刷碗”两项功能。
    你可以直接对 eat 函数进行修改,在函数开头加入“做饭”的功能,在函数结尾加入“刷碗”的功能,但你知道这样是不好的,因为这种方式侵入了原始的 eat 函数,降低了代码的可维护性,也增加了出错的可能性。
    不让修改原始的 eat 函数怎么办?此时就需要一种无侵入式的编程范式,也就是本文要介绍的 AOP 编程。

    JavaScript 中 AOP 的实现

    在 JavaScript 中实现 AOP 编程,主要是通过 Function.prototype 完成。此例中,我们可以在 Function.prorotype 上挂载一个 before 方法和 after 方法,分别在 eat 函数执行前后调用。

    Function.prototype.before = function(fn){
        fn && fn();
        this()
    }
    
    Function.prototype.after = function(fn){
        this()
        fn && fn();
    }
    

    此时如果我们调用 before 函数:

    eat.before(()=>{
        console.log("我先去做饭")
    });
    

    输出结果为:

    我先去做饭
    我正在吃糖醋排骨,好香好香
    

    同理,如果我们调用 after 函数:

    eat.after(()=>{
        console.log("我得去刷碗了")
    });
    

    输出结果为:

    我正在吃糖醋排骨,好香好香
    我得去刷碗了
    

    现在,我们已经初步实现了一个 AOP 的编程模型。

    实现链式调用

    上面的代码有没有什么问题呢?在我看来,至少有两个问题:

    • 同时调用 before 函数和 after 函数,会导致 eat 函数被调用两次
    • 无法实现链式调用

    上面的代码,如果只是单独调用 beforeafter 函数,没有什么问题。但新流程是需要我们同时调用 beforeafter 方法的:

    eat.before(()=>{
        console.log("我先去做饭")
    });
    
    eat.after(()=>{
        console.log("我得去刷碗了")
    });
    

    下面是运行结果:

    我先去做饭
    我正在吃糖醋排骨,好香好香
    我正在吃糖醋排骨,好香好香
    我得去刷碗了
    

    可见,eat 函数被调用了两次,如果我们想在“做饭”之前在做点操作,比如“买菜”,会导致 eat 函数多次的调用。究其原因,是因为我们调用 beforeafter 函数时,会立即调用 eat 函数,我们可以对 before 函数和 after 函数做一些修改,让它们返回一个函数:

    Function.prototype.before = function(fn){
        return () => {
            fn && fn();
            this()
        }
    }
    
    Function.prototype.after = function(fn){
        return () => {
            this()
            fn && fn();
        }
    }
    

    通过返回一个函数,实现了 eat 的延迟调用,同时由于返回值是一个函数,我们还可以对该返回值应用 beforeafter 函数,并实现链式调用,这得益于 JavaScript 的灵活性。
    修改代码后,我们进行以下调用:

    eat.before(()=>{
        console.log("我先去做饭")
    }).after(()=>{
        console.log("我得去刷碗了")
    })();
    

    你可以把 beforeafter 作为一个包装器,类似于 bind 方法,都是绑定在 Function .prototype 上的方法,对调用这些函数的函数(this)进行一些包装,返回一个新的函数数,而原始的函数不受影响。
    现在我们实现了一个具有一定扩展性的 AOP 编程模型,此例中,如果你想在“做饭”之前加上“买菜”功能,在“刷碗”后加上“看电视”功能,以及其他任意的功能,都可以很方便的添加:

    eat.before(()=>{
        console.log("我先去做饭")
    }).after(()=>{
        console.log("我得去刷碗了")
    }).before(()=>{
        console.log("我先去买菜")
    }).after(()=>{
        console.log("我去休息一下")
    })();
    

    运行结果:

    我先去买菜
    我先去做饭
    我正在吃糖醋排骨,好香好香
    我得去刷碗了
    我去休息一下
    

    函数返回值

    经过一连串的链式调用后,怎么获取原始函数的返回值呢?如果我们的 eat 函数有个返回值:

    function eat(){
        console.log("我正在吃糖醋排骨,好香好香");
        return {
            "dish":"糖醋排骨"
        }
    }
    

    要想获取原始函数的返回值,我们再对 beforeafter 做一些修改:

    Function.prototype.before = function(fn){
        return () => {
            fn && fn();
            const result = this();
            return result;
        }
    }
    
    Function.prototype.after = function(fn){
        return () => {
            const result = this();
            fn && fn();
            return result;
        }
    }
    

    这里对 beforeafter 函数返回的函数增加了返回值,返回值就是调用该函数的函数(这里是 eat)的返回值,这样一来,eat 函数的返回值就可以层层进行传递下去了:

    const retVal = eat.before(()=>{
        console.log("我先去做饭")
    }).after(()=>{
        console.log("我得去刷碗了")
    }).before(()=>{
        console.log("我先去买菜")
    }).after(()=>{
        console.log("我去休息一下")
    })();
    
    console.log(retVal)
    

    调用结果如下:

    我先去买菜
    我先去做饭
    我正在吃糖醋排骨,好香好香
    我得去刷碗了
    我去休息一下
    { dish: '糖醋排骨' }
    

    实例:代码统计

    通过前面的介绍,我们实现了一个 AOP 的编程模型,尽管这个模型并不是尽善尽美的,但我们已经可以用来做一些事情了。我们来做一个实现代码统计的例子,通过代码统计,可以找出一些运行时间较长的函数,然后对其进行优化。这里我们准备对 test 函数进行代码统计:

    function test(){
        for(let i = 0; i < 100000000;i++){}
    }
    

    我们可以实现一个 getRunTime 方法,该方法用来进行代码统计:

    function getRunTime(fn){
        // 定义开始时间和结束时间
        let start;
        let end;
        // 使用获取代码运行时间
        fn.before(()=>{
            start = +new Date();
        }).after(()=>{
            end = +new Date();
        })();
        
        return end - start;
    }
    

    然后只需调用 getRunTime 方法,就可以实现代码统计了:

    const runTime = getRunTime(test)
    console.log(runTime)
    

    运行结果:

    66
    

    getRunTime 的内部实现是依赖于 AOP 的,通过 AOP 实现了无侵入式的编程,我们在没有对 test 内部代码进行任何修改的情况下,实现了对其的运行时长进行统计,这种编程范式的优点,大家可以细细体会。

    总结

    本文对面向切面编程(AOP)的概念进行了一些介绍,并给出了 JavaScript 的实现方式,最后给出了一个例子。
    在 JavaScript 中实现 AOP 的原理很简单,就是通过对 Function.prototype 进行扩展,这种方式也应用于诸多内置函数中,如常用的 bind 函数,我们应该主要学习这种思想。
    在 Python 语言中,装饰器也是一种面向切面编程的范式,我在这篇文章中也进行了一些介绍,大家可以对比学习。

    完。

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