Hauptseminar AOSD. Aspektorientierte Programmierung am Beispiel AspectJ

Transkript

1 Hauptseminar AOSD Aspektorientierte Programmierung am Beispiel Seite 1

2 Aspektorientierte Programmierung Umfeld - eine Definition Elemente in Introduction Pointcut Join Point Advice Aspect Errors and Warnings Aspect Weaver Zusammenfassung Praxis Seite 2

3 Xerox - PARC Palo Alto Research Center (Palo Alto, Californien) Gegründet 1970 (von Xerox) Wichtige Erfindungen: Computer Maus Ethernet (IPv6) Objekt orientierte Programmierung (Smalltalk) Aspekt orientierte Programmierung Gregor Kiczales Aspektorientierte Programmierung Seite 3

4 Gregor Kiczales Current Projects: ActiveAspect A crosscutting structure presentation tool. CBD Debugging with control-flow breakpoints. PointcutDoctor An natural AJDT extension that helps developers write pointcuts. Professor Software Practices Lab Department of Computer Science University of British Columbia Main Mall Vancouver, B.C., Canada V6T 1Z [voice] [FAX] gregor@cs.ubc.ca Office: ICICS/CS 311 Aspect-Oriented Design Pattern Implementation Exploring effects of implementation language on software design patterns. Aspect-Oriented Logic Meta Programming Using logic meta programs to represent aspects and aspect languages. Seite 4

5 - Definition is a simple and practical aspect-oriented extension to Java. With just a few new constructs, provides support for modular implementation of a range of crosscutting concerns. In s dynamic join point model, join points are well-defined points in the execution of the program; pointcuts are collections of join points; advice are special method-like constructs that can be attached to pointcuts; and aspects are modular units of crosscutting implementation, comprising pointcuts, advice, and ordinary Java member declarations. code is compiled into standard Java bytecode. Simple extensions to existing Java development environments make it possible to browse the crosscutting structure of aspects in the same kind of way as one browses the inheritance structure of classes. Several examples show that is powerful, and that programs written using it are easy to understand. [Kiczales2001] Seite 5

6 Statisches und dynamisches Crosscutting 1 Statisches Crosscutting Erweitert die statischen Strukturen des Programms Neue Membervariablen/Funktionsdeklarationen einfügen Unterstützt meistens das dynamische Crosscutting Dynamisches Crosscutting Ausführbare Funktionen Neuer Code Advice = dynamisches Crosscutting Seite 6

7 Statisches und dynamisches Crosscutting 2 Statisches Crosscutting Dynamisches Crosscutting Seite 7

8 Elemente in Introduction Statisches Crosscutting (Struktur) Join Point Eindeutiger Punkt im Programmfluss Pointcut Komposition von Join Points Advice Dynamisches Crosscutting (Code) Aspect Gesamtheit aus Introduction, Pointcut und Advice Seite 8

9 Introduction Entspricht statischem Crosscutting Erweitert bestehende Strukturen um Member Funktionsdeklarationen Interfaces Declarations error/warning parents precedence... Seite 9

10 Join Point Eindeutig im Programmfluss identifizierbarer Punkt Zentraler Aspekt bei AOP Seite 10

11 Wildcards and Operators Wildcards * Beliebige Anzahl von Zeichen (außer. ).. Beliebige Anzahl von Zeichen (inkl.. ) + Beliebige Unterklasse/Interface Operators! && Negation Und-Verknüpfung Oder-Verknüpfung Seite 11

12 Join Point Typen Exposed Join Points Method Execution Call Constructor Execution Call Field Access Read Write Exception Handler Class Initialization Object Initialization und Pre-Initialization Advice Execution Hidden Join Points For, while loops!(exposed join points) Seite 12

13 Pointcut Enthält 1..n Join Points (Pointcut-definition) Anonym oder Benannt Genereller Aufbau [zugriffsrechte] pointcut pointcut-name([args]) : pointcut-definition Seite 13

14 Kinded vs. Unkinded Pointcuts Kinded Execution Call Get Set Exception Handler Advice Unkinded Control-Flow Lexical-Structure Execution Objects Arguments Conditional [Laddad2003] Seite 14

15 Control-Flow (cflow) Pointcuts Vergleichbar mit Call-Stack foo() -> bar() Der Aufruf von bar() befindet sich im cflow von foo() Beziehen sich immer auf einen anderen Pointcut cflow( call( foo() ) ) cflowbelow( call( foo() ) ) Typen cflow Inkl. foo() cflowbelow Exkl. foo() Seite 15

16 Lexical-Structure Pointcuts Vergleichbar mit :: (scope) Typen within Gilt in allen Klassen, Aspekten, etc. und darin enthaltenen Unter-Strukturen within(foo) (würde auch bar enthalten) withincode Bezieht sich auf eine spezielle Methode/Konstuktor withincode(foo) (bezieht sich nur auf foo) Seite 16

17 Execution Object Pointcuts Werden verwendet um Kontext zu erhalten Des aufrufenden Objekts Des aufgerufenen Objekts Typen This this(hund) (alle Objekte vom Typ Hund) Target target(katze) (alle Objekte vom Typ Katze) Wichtig: Keine Wildcards möglich! Typprüfung erfolgt durch JAVA Seite 17

18 Argument Pointcuts Ebenfalls geeignet um Kontext zu erlangen Argumente einer Funktion werden betrachtet Call Argumente der Funktion die aufgerufen wird Get/Set Index des Feldes Exception Ausnametyp des Objekts Bsp: args(int) args(int, String, double) args(aspectexception) Seite 18

19 Conditional Pointcuts Abfrage einer Bedinung Normalerweise Context Binding erforderlich Vergleichsoperatoren wie bekannt ==,!= >, < >=, <= Seite 19

20 Advice Bestimmt das Verhalten Methodenähnlicher Aufbau Typen before() Vor dem Pointcut after() Nach dem Pointcut around() before()!! Proceed!! After() Spezialfälle returning() after() returning() : throwing after() throwing() : Seite 20

21 Aspect Vergleichbar mit einer Klasse Kombiniert Join Points, Pointcuts und Advice Enthält dynamisches und statisches Crosscutting Zugriffsrechte wie alle anderen im System ABER: Es geht auch anders... Seite 21

22 Privileged Aspects Einfach Schlüsselwort privileged voranstellen public privileged aspect myprivilegedaspect{} Schon kann man ÜBERALL zugreifen Achtung: Hier sollte man sich NOCH genauer überlegen, was man tun möchte. Seite 22

23 Join Point Information Vergleichbar mit this -Referenz Spezielle Objekte thisjoinpoint Dynamische Informationen (Objekt-ID, Referenz auf Objekt,...) thisjoinpointstaticpart Statische Information (Name der Klasse/Methode, Adresse,...) thisenclosingjoinpointstaticpart Information über den Kontext (z.b. von der Call-Funktion) Seite 23

24 Hierarchy und Member Seite 24

25 Aspect Association Normalerweise nur eine Aspektinstanz vorhanden (Singleton) Mehrere Instanzen von Aspekten sind möglich Mögliche Assoziationen Virtual Machine (default Singleton) Objekt bezogen Contol-Flow bezogen Konstruktor kommt für Aspekt hinzu Objekt bezogen perthis() pertarget() Control-Flow bezogen percflow() percflowbelow() Seite 25

26 Errors and Warnigs Können zur Compile-Zeit ausgegeben werden declare warning : <pointcut> : <message>; declare error : <pointcut> : <message>; Verhalten wie bei C/C++ Waring -> Übersetzung geht weiter Error -> Übersetzung wird abgebrochen Nur statisch typisierte Werte können geprüft werden!!! Also NICHT: this und target args if cflow und cflowbelow Seite 26

27 Aspect Weaver Input: Class Files Output: Class Files 3 mögliche Zeitpunkte des Zusammenführens Compile Time Post Compile Time Load Time Laufzeitverhalten bei allen drei Varianten identisch!!! Seite 27

28 Zusammenfassung Aspect = Join Point -> Pointcut + Advice Crosscutting statisch dynamisch Ergebnis ist bei allen Varianten gleich Errors und Warning nur, wenn vor Laufzeit gebunden wurde Aspekt-Instanzen sind möglich Standard ist aber Singleton Seite 28

29 Quellen [1] [2] [3] [4] Ramnivas Laddad in action [5] Seite 29