ung AOP und AspectJ 2005 agentes AG

Transkript

1 t ung 1 in AOP und AspectJ

2 Inhalt von Assember bis AspectJ Das Architektur-Dilemma Freie Sicht auf die Businesslogik Do you speak Aschbegt-Dschei? Zusammenfassung 2

3 von Assembler bis AspectJ 3

4 AspectC++ AspectJ Java C++ Smalltalk Simula C FORTRAN COBOL Abstraktion Die Geschichte der Programmiersprachen AOP OOP prozedurale Sprachen Assembler

5 Assembler / Maschinensprache SIE AUS ASS BLE IS ABE NET 5 H,T W,I,E EM R ES R viele Dialekte Prozessor-abhängig HW-abhängig schnell nur von Spezialisten zu verstehen

6 prozedurale Sprachen Bsp: Backanleitung Zwetschgenkuchen: Zutaten in eine Schüssel geben alles verrühren PASCAL COBOL C FORTRAN kuchen = backen(butter, mehl, zucker, eier,...) 6

7 Ruby OO-Sprachen SIMULA Smalltalk C++ Python Eiffel Java Kuchen Zutaten Größe kuchen = new Kuche(butter, mehl, eier); kuchen.backe(); 7 add backe

8 Aspektorientierte Sprachen = OOPS, um Aspekte angereichert, z.b. Logging-Aspekt Security-Aspekt Transaktion-Aspekt... AspectS AspectJ AspectC++ 8

9 Das ArchitekturDilemma 9

10 Die Quadratur der Architektur gute Architekturen = einfach erweiterbar offen für künftige Anforderungen ballastfrei Dilemma wie sehen künftige Anforderungen aus? welche muss ich berücksichtigen? wieviel Design ist zuviel Design? Design auf Vorrat oder das San Francisco -Syndrom 10

11 Ziel der SW-Entwicklung seit 30 Jahren Divide and Conquer Separations of Concern Concern = eigenes Interessengebiet, Konzept, Ding,... es gibt fachliche Concerns (Geschäftslogik) und nichtfachliche Concerns (Logging, Sicherheit,...) Jeder Concern soll in einem eigenen Modul, Klasse,... gekapselt werden 11

12 nichtfachliche Concernsfachliche Concerns g ik o L s s e n i Bu s Lo gg in Pers isten z g Perf orm ance g Fehlerbehandlun ltung Datenha Trans aktion en Client-Server 12 Exception-Hand ling Lastverteilung GUI Sicherheit

13 Modularität XML parsing XML-Parsing in org.apache.tomcat 13 rot = relevanter Code-Bereich begrenzt auf 1 Modul

14 aber... Logging in org.apache.tomcat 14 viele (Querschnitts-) Belange lassen sich nicht kapseln: Performance, Logging, Transaktionen... SW-Module müssen mehrere Anforderungen abdecken kaum Wiederverwendung niedrigere Produktivität neue Anforderungen haben Auswirkung auf Architektur Bsp.: Client-Server

15 Beispiel Logging: Was tun bei Log-Änderungen / -Ergänzungen? manuell aufwändig trotz IDE-Unterstützung (Refactoring) fehleranfällig Framework? Framework kann nicht entscheiden, wann geloggt werden soll autom. Einfügen/Anpassung von Log-Anweisungen (Log-Generator) bei Änderungen muss Generator angepasst werden wie konfigurieren? wie versionieren? Log-Container + (XML-)Deskriptoren EJB-Ansatz aufwendig vielleicht AOP? mal sehn... 15

16 Freie Sicht auf den Code 16

17 Beispiel: Bankkonto fachliche Concerns Einzahlung Auszahlung Überweisung Bonitätsprüfung nichtfachliche Concerns Logging Performance Authorisierung Sicherheit...

18 Ein Fallbeispiel public class Konto { private double kontostand = 0.0; Konto Kontostand public void einzahlen(double betrag) {einzahlen kontostand = kontostand + betrag; abheben ueberweisen public void abheben(double betrag) { kontostand = kontostand - betrag; 18 public void ueberweisen(double betrag, Konto andereskonto) { this.abheben(betrag); andereskonto.einzahlen(betrag);

19 mit Fehlerbehandlung public class Konto { private double kontostand = 0.0; t l e public void einzahlen(double betrag) { if (betrag < 0) { throw new IllegalArgumentException("Betrag negativ"); kontostand = kontostand + betrag; p p r o a d b r s e v le e h d o oc C n public void abheben(double betrag) { if (betrag < 0) { throw new IllegalArgumentException("Betrag negativ"); kontostand = kontostand - betrag; if (kontoueberzogen() { kontostand = kontostand + betrag; throw new RuntimeException( Konto überzogen ); public void ueberweisen(double betrag, Konto andereskonto) { this.abheben(betrag); andereskonto.einzahlen(betrag); 19

20 ...mit Logging public class Konto { private double kontostand = 0.0; public void einzahlen(double betrag) { System.out.println(betrag + " soll eingezahlt werden"); if (betrag < 0) { System.err.println("Einzahlung mit neg. Betrag verweigert"); throw new IllegalArgumentException("Betrag negativ"); kontostand = kontostand + betrag; System.out.println(betrag + " auf Konto eingezahlt."); t h e r c d a o r f a sb C e e l i v r r e e v hw sc public void abheben(double betrag) { System.out.println(betrag + " soll ausgezahlt werden"); if (betrag < 0) { System.err.println("Auszahlung mit neg. Betrag verweigert"); throw new IllegalArgumentException("Betrag negativ"); kontostand = kontostand - betrag; System.out.println(betrag + " von Konto ausgezahlt."); public void ueberweisen(double betrag, Konto andereskonto) { System.out.println(betrag + " soll ueberwiesen werden"); abheben(betrag); andereskonto.einzahlen(betrag); System.out.println(betrag + " auf " + andereskonto + " ueberwiesen"); 20

21 Abhilfe: Refactoring public class Konto { private double kontostand = 0.0; public void einzahlen(double betrag) { System.out.println(betrag + " soll eingezahlt werden"); if (betrag < 0) { System.err.println("Einzahlung mit neg. Betrag verweigert"); throw new IllegalArgumentException("Betrag negativ"); kontostand = kontostand + betrag; System.out.println(betrag + " auf Konto eingezahlt."); extract method public void abheben(double betrag) { System.out.println(betrag + " soll ausgezahlt werden"); if (betrag < 0) { System.err.println("Auszahlung mit neg. Betrag verweigert"); throw new IllegalArgumentException("Betrag negativ"); kontostand = kontostand - betrag; System.out.println(betrag + " von Konto ausgezahlt."); 21 public void ueberweisen(double betrag, Konto andereskonto) { System.out.println(betrag + " soll ueberwiesen werden"); this.abheben(betrag); andereskonto.einzahlen(betrag); System.out.println(betrag + " auf " + andereskonto + " ueberwiesen");

22 Abhilfe: Refactoring public class Konto { private double kontostand = 0.0; r e r public void einzahlen(double betrag) { System.out.println(betrag + " soll eingezahlt werden"); betragcheck(betrag); kontostand = kontostand + betrag; System.out.println(betrag + " auf Konto eingezahlt."); le a b s public void abheben(double betrag) { System.out.println(betrag + " soll ausgezahlt werden"); betragcheck(betrag); kontostand = kontostand - betrag; System.out.println(betrag + " von Konto ausgezahlt."); w t e as public void ueberweisen(double betrag, Konto andereskonto) { System.out.println(betrag + " soll ueberwiesen werden"); this.abheben(betrag); andereskonto.einzahlen(betrag); System.out.println(betrag + " auf " + andereskonto + " ueberwiesen"); 22 private void betragcheck(double betrag) throws IllegalArgumentException { if (betrag < 0) { System.err.println("Aktion mit neg. Betrag verweigert"); throw new IllegalArgumentException("Betrag negativ");

23 Abhilfe: Aspekte public class Konto {? g e n i d lu betrag) { public void einzahlen(double kontostand = ikontostand st nd?+ betrag; o ha ng e i W b g betrag) { public void abheben(double r g e= kontostand kontostand - betrag; l o h L Fe private double kontostand = 0.0; 23 public void ueberweisen(double betrag, Konto andereskonto) { this.abheben(betrag); andereskonto.einzahlen(betrag);

24 Hier! Fehlerbehandlung über Aspekte public aspect KontoAspect { pointcut zahlen(double betrag): call(public void Konto.einzahlen(double)) call(public void Konto.abheben(double) && args(betrag); before(double betrag): zahlen(betrag) { if (betrag < 0) { throw new IllegalArgumentException("negativer Betrag"); Fehlerbehandlung in Aspekt herausgezogen 24

25 weitere Prüfungen pointcut kontomethods(): call(public * Konto.*(..)); after(): kontomethods() { if (((Konto)thisJoinPoint.getTarget()).kontostand < 0) { throw new RuntimeException("Konto ueberzogen"); wird after jeder Methode eingewebt 25

26 Logging-Aspekt pointcut allpublic(): call(public * summer.camp.*.*(..)); Object around(): allpublic() { System.out.println( ">>> " + thisjoinpoint + ": " + thisjoinpoint.gettarget()); Object toreturn = proceed(); System.out.println( "<<< " + thisjoinpoint + ": " + thisjoinpoint.gettarget()); return toreturn; Aufruf des ursprünglichen Codes 26

27 Do you think in AOP? Logging Sicherheit Person Konto Security Persistenz SW-System Das System als Menge von Concerns 27

28 Der Webe-Vorgang (Weaving) Konto KontoAspect private double kontostand = 0.0; pointcut kontobewegung(double betrag): (call(public void bank.konto.einzahlen(double)) call(public void bank.konto.abheben(double))) && args(betrag); public void einzahlen(double betrag) { kontostand = kontostand + betrag; public void abheben(double betrag) { kontostand = kontostand - betrag; public void ueberweisen(double betrag, Konto andereskonto) { this.auszahlen(betrag); andereskonto.einzahlen(betrag); before(double betrag) : kontobewegung(betrag) { if (betrag < 0) { throw new IllegalArgumentException("negativer Betrag"); Konto.class private double kontostand = 0.0; public void einzahlen(doube betrag) { if (betrag < 0) { throw new IllegalArgumentException("negativer Betrag"); kontostand = kontostand + betrag; public void abheben(double betrag) { if (betrag < 0) { throw new IllegalArgumentException("negativer Betrag"); kontostand = kontostand - betrag; public void ueberweisen(double betrag, Konto andereskonto) { this.auszahlen(betrag); andereskonto.einzahlen(betrag); 28

29 Do you speak AschbegtDschei? 29

30 Begrifflichkeiten Joinpoint Punkte im Programm, an denen Code erweitert oder modifiziert werden soll Pointcut eine Auswahl von Joinpoints Advice der Code für den Pointcut Introduction Erweiterung anderer Klassen, Interfaces, Aspekte um zusätzliche Funktionalität Aspect Konstrukt, in dem das obige abgelegt wird 30

31 Joinpoints können sein 31 Aufrufen einer Methode Ausführen einer Methode Zugriff auf eine Variable Behandeln einer Exception Initialisierung einer Klasse Initialisierung eines Objekts

32 Joinpoints im Programm (Ausschnitt) andereskonto Konto Benutzer 1: 1 2 konto Konto 2: einzahlen(1000.0):void3 3: ueberweisenauf(andereskonto, 200.0):void : abheben(200.0):void 3.2: einzahlen(200.0):void

33 Pointcuts P3 P2 P1 Menge aller Joinpoints 33

34 Pointcut Pointcut = Pattern oder Abfrageprädikat über Joinpoints Wildcards möglich Logische Operatoren Primitive Pointcut = Pointcut ohne Namen Named Pointcut Name pointcut allpublic(): call(public * winter.camp.*.*(..)); alle public-methoden aus winter.camp mit beliebigen Parametern pointcut zahlen(double betrag): call(public void winter.camp.konto.*zahlen(double)) && args(betrag); 34

35 before-advice Aktion wird vor dem ursprünglichen Joinpoint ausgeführt before(): allpublic() { System.out.println(thisJoinPoint); für alle public-methode gib den Joinpoint aus 35

36 after-advice Aktion wird nach dem eigentlichen Joinpoint ausgeführt after(): kontomethods() { if (((Konto)thisJoinPoint.getTarget()).kontostand < 0) { throw new RuntimeException("Konto ueberzogen"); überprüfe nach jeder Konto-Methode den Kontostand 36

37 around-advice Aktion wird anstelle des Codes ausgeführt void around(double betrag): zahlen(betrag) { if (betrag < 0) { throw new IllegalArgumentException("negativer Betrag"); proceed(betrag); überprüfe für die zahlen-methoden den Parameter und rufe danach die eigentliche Methode auf ruft den ursprünglichen Code auf 37

38 Aspekte Aspekt = Container für die neuen Konzepte können Advices und Pointcuts enthalten Methoden, Variablen und Inner Classes Aspekte sind Klassen sehr ähnlich verhalten sich zu Klassen wie Klassen zu structs in C++ 38 können interfaces implementieren können von Klassen abgeleitet werden

39 Beispiel package winter.camp; public aspect KontoAspect { pointcut zahlen(double betrag): call(public void winter.camp.konto.*zahlen(double)) && args(betrag); void around(double betrag): zahlen(betrag) { if (betrag < 0) { throw new IllegalArgumentException("negativer Betrag"); proceed(betrag); 39

40 Introduction auch als intra-class declaration bekannt mit Introduction können andere Aspekte, Interfaces oder Klassen erweitert werden hinzugefügt werden können: KontoAspect Variablen Methoden Interfaces Vaterklassen Konto bewährtes Konzept ( open classes ), z.b. in Python Kontostand einzahlen auszahlen ueberweisen 40 Konto.istGespert( ){... s ce du o tr n i

41 Zusammenfassung 41 Am Anfang war der Assembler danach: prozedural, OO Problem: Querschnittsbelangen (Crosscutting Concerns). Lösung: AOP AOP baut auf OOP auf AspectJ baut auf Java auf AOP-Entwicklung = Aspekt-Zerlegung ConcernImplementierung Weaving ( Compiler) Begrifflichkeiten: Joinpoints Pointcuts Advice Aspekt

42 Übungen 42 AJDT herunterladen und installieren Uebung/Kap01-Intro von herunterladen und als Projekt in Eclipse anlegen