AOP技术

来源Android开发中的AOP技术

前言

AOP的中文解释是面向切面编程，是一种编程范式。

OOP与AOP的区别

• OOP（面向对象编程）

  针对业务处理过程的实体及其属性和行为进行抽象封装，以获得更加清晰高效的逻辑单元划分

• AOP（面向切面编程）
  针对业务处理过程中的切面进行提取，它所面对的是处理过程中的某个步骤，以获得逻辑过程中各部分之间低耦合性的隔离效果。AOP解决的特定问题，不是解决所有问题。（也就是说它和OOP不是竞争关系，而是互补的关系）

  AOP的出现为了将业务性需求和功能性需求分离开来，并将这些功能集中起来，放到一个统一的地方来控制和管理。

AOP术语

• 连接点（JoinPoint）
  程序执行的某个特定位置：如类开始初始化前、类初始化后、类某个方法调用前、调用后、方法抛出异常后。一个类或一段程序代码拥有一些具有边界性质的特定点，这些点中的特定点就称为“连接点”。

  连接点由两个信息确定：

  1. 用方法表示的程序执行点
  2. 用相对点表示具体的方位</strong>

• 切点（Pointcut）
  每个程序类都拥有多个连接点，如一个拥有两个方法的类，这两个方法都是连接点，即连接点是程序类中客观存在的事物。AOP通过“切点”定位特定的连接点。连接点相当于数据库中的记录，而切点相当于查询条件。切点和连接点不是一对一的关系，一个切点可以匹配多个连接点

• 增强（Advice）
  增强是织入到目标类连接点上的一段程序代码

• 目标对象（Target）
  被织入增强逻辑的类。如果没有AOP，目标业务类需要自己实现所有逻辑，而在AOP的帮助下，目标业务类只实现那些非横切逻辑的程序逻辑，而性能监视和事务管理等这些横切逻辑则可以使用AOP动态织入到特定的连接点上

• 织入（Weaving）
  织入是将增强添加对目标类具体连接点上的过程。AOP像一台织布机，将目标类、增强或引介通过AOP这台织布机天衣无缝地编织到一起。

  根据不同的实现技术，AOP有三种织入的方式：

  1. 编译期织入：要求使用特殊的Java编译器
  2. 类装载期织入：要求使用特殊的类装载期
  3. 动态代理织入：在运行期位目标类增加增强生成子类的方式

  Spring采用动态代理织入，而AspectJ采用编译期织入和类装载期织入

• 代理（Proxy）
  一个类被AOP织入增强后，就产出了一个结果类，它是融合了原类和增强逻辑的代理类。根据不同的代理方式，代理类既可能是和原类具有相同接口的类，也可能就是原类的子类，所以我们可以采用调用原类相同的方式调用代理类

• 切面（Aspect）
  切面由切点和增强（引介）组成，它既包括了横切逻辑的定义，也包括了连接点的定义，切面可以看做是一个切点的管理中心

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常用AOP实现方式

根据android编译执行流程来看，不同的时期都有机会可以注入代码。我们来看下面这张图

APT

APT （Annotation Processing Tool）即注解处理器，是一种处理注解的工具，确切的说它是 javac 的一个工具，它用来在编译时扫描和处理注解。注解处理器以 Java 代码（ 或者编译过的字节码）作为输入，生成 .java 文件作为输出。简单来说就是在编译期，通过注解生成 .java 文件。使用的Annotation 类型是 SOURCE

代表框架：DataBinding、Dagger2、ButterKnife、EventBus3、DBFlow、AndroidAnnotation

特点

1. 只能生成.java文件，而不能在现有类中插入代码
2. 可以通过javapoet来简化.java的生成操作
3. 会在运行时产生一些代理类的缓存，增加了内存的负担，所以在选择这些框架的时候要根据自己的实际项目谨慎选择

手把手教你实现仿ButterKnife依赖注入框架
重点：生成.java文件，而不能修改已经存在的Java类

1. 将控件的引用和控件的id关联起来
2. APT只能生成.java文件，而不能直接在方法中插入代码，因此通过APT生成.java文件，然后在运行时通过反射调用它。

AspectJ

AspectJ是一个代码生成框架，它扩展了Java语言，定义了AOP语法，所以它有一个专门的编译器用来生成遵守Java字节编码规范的Class文件

特点

1. 代码侵入性较低
2. 可以在.java文件被编译成.class的过程中，在链接点的前后插入目标代码
3. 使用简单
4. 除了hook之外，还可以为目标类添加变量、接口，也有抽象继承等更加高级的玩法
5. 无法兼容Lambda语法
6. 无法织入第三方库

Android AOP — AspectJ的使用

1. 新建一个注解类BehaviorTrace
2. 在需要统计耗时的方法上加上BehaviorTrace注解
3. 编写切面类
4. 运行程序

注解	介绍
@Aspect	声明切面，标记类
@Pointcut(切点表达式)	定义切点，标记方法
@Before(切点表达式)	前置通知，切点之前执行
@Around(切点表达式)	环绕通知，切点前后执行
@After(切点表达式)	后置通知，切点之后执行
@AfterReturning(切点表达式)	返回通知，切点方法返回结果之后执行
@AfterThrowing(切点表达式)	异常通知，切点抛出异常时执行

@Pointcut是专门用来定义切点的，让切点表达式可以复用

@Before("execution(* com.geekholt..*(..))")
public void before(JoinPoint point) {
    System.out.println("Geekholt");
}

@AfterThrowing(value = "execution(* com.geekholt..*(..))", throwing = "ex")
public void afterThrowing(Throwable ex) {
    System.out.println("记录日志");
}

用到@Pointcut注解了，@Pointcut注解是注解在一个空方法上，可以改成：

@Pointcut("execution(* com.geekholt..*(..))")
public void pointcut() {}

@Before("pointcut()")
public void before(JoinPoint point) {
    System.out.println("Geekholt");
}

@AfterThrowing(value = "pointcut()", throwing = "ex")
public void afterThrowing(Throwable ex) {
    System.out.println("记录日志");
}

Javassist

Javassist 是一个编辑字节码的框架，作用是修改编译后的 class 字节码，ASM也有这个功能，不过 Javassist 的 Java 风格 API 要比 ASM 更容易上手

既然是修改编译后的 class 字节码，首先我们得知道什么时候编译完成，并且我们要在 .class文件被转为 .dex 文件之前去做修改。在 Gradle Transfrom 这个 api 出来之前，想要监听项目被打包成 .dex 的时机，就必须自定义一个 Gradle Task，插入到 predex 或者 dex 之前，在这个自定义的 Task 中使用 Javassist 或者 ASM 对 class 字节码进行操作。而 Transform 更为方便，我们不再需要插入到某个Task前面。Tranfrom 有自己的执行时机，一经注册便会自动添加到 Task 执行序列中，且正好是 class 被打包成dex之前

代表框架：热修复框架HotFix 、Savior（InstantRun）

特点

1. 直接操作修改编译后的字节码，直接绕过了java编译器，所以可以做很多突破限制的事情，例如，跨 dex 引用，解决热修复中 CLASS_ISPREVERIFIED 问题
2. 相对ASM易上手

ASM

ASM 是一个 Java 字节码操控框架。它能被用来动态生成类或者增强既有类的功能。ASM 可以直接产生二进制 class 文件，也可以在类被加载入 Java 虚拟机之前动态改变类行为。Java class 被存储在严格格式定义的 .class 文件里，这些类文件拥有足够的元数据来解析类中的所有元素：类名称、方法、属性以及 Java 字节码（指令）。ASM 从类文件中读入信息后，能够改变类行为，分析类信息，甚至能够根据用户要求生成新类。说白了asm是直接通过字节码来修改class文件

代表框架：一些主流的无埋点框架

特点

1. 直接操作修改编译后的字节码
2. 学习成本高，需要掌握JVM指令
3. 小巧轻便、性能好，效率比Javassist高

动态代理模式

动态代理是Java语言中非常经典的一种设计模式，它可以直接给某一个目标(被代理 对象)对象(实现了某个或者某些接口)生成一个代理对象，而不需要代理类存在

代表框架：Retrofit、Spring

特点：

1. 动态代理模式是运行时的织入方式，用到了反射技术，所以性能相对会差一点
2. 动态代理模式与静态代理模式原理是一样的，只是它没有具体的代理类，直接通过反射生成了一个代理对象
3. jdk提供一个Proxy类可以直接给实现接口类的对象直接生成代理对象 API

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AOP运用场景

1. 参数校验与判空
   系统之间在进行接口调用时，往往是有入参传递的，入参是接口业务逻辑实现的先决条件，有时入参的缺失或错误会导致业务逻辑的异常，大量的异常捕获无疑增加了接口实现的复杂度，也让代码显得雍肿冗长，因此提前对入参进行验证是有必要的，可以提前处理入参数据的异常，并封装好异常转化成结果对象返回给调用方，也让业务逻辑解耦变得独立
2. API23+ 权限控制
   避免到处都是申请权限和处理权限的代码
3. 无埋点
   分离业务代码和统计代码
4. 安全控制
   如全局的登录状态流程控制
5. 日志记录
   侵入性更低，更利于管控的日志系统
6. 事件防抖
   防止View被连续点击触发多次事件
7. 性能统计
   检测方法耗时其实已经有一些现成的工具，比如 trace view。痛点是这些工具使用起来都比较麻烦，效率低下，而且无法针对某一个块代码或者某个指定的sdk进行查看方法耗时。可以采用 AOP 思想对每个方法做一个切点，在执行之后打印方法耗时
8. 事务处理
   声明方法，为特定方法加上事务，指定情况下（比如抛出异常）回滚事务
9. 异常处理
   替代防御性的 try-Catch
10. 缓存
    缓存某方法的返回值，下次执行该方法时，直接从缓存里获取
11. 软件破解
    使用 Hook 修改软件的验证类的判断逻辑