Advanced Software Engineering WS0910 Kapitel4. Dr. Dominik Haneberg

Transkript

1 Advanced Software Engineering WS0910 Kapitel4 Dr. Dominik Haneberg

2 ASPEKT-ORIENTIERTE ENTWICKLUNG Advanced Software Engineering 2

3 Einführung Aspektorientierte Programmierung (AOP) ist ein Programmierparadigma, das anstrebt, verschiedene logische Aspekte eines Programms getrennt voneinander zu entwerfen, zu entwickeln und zu testen. Die getrennt entwickelten Aspekte werden dann zur endgültigen Anwendung zusammengefügt. Aspekte beziehungsweise Concerns in diesem Sinne sind alle eigenständigen Anforderungen der Anwendung, die nicht einem einzigen (Klassen-)Modul zugeordnet werden können sondern vielmehr von mehreren Modulen berücksichtigt werden müssen. Objektorientierung trat an mit dem Ziel, die Modularisierung und Wiederverwendung zu verbessern Das hat für den fachlichen Teil der Software auch gut funktioniert aber leider besteht Software nicht nur aus der Problemdomäne Advanced Software Engineering 3

4 Einführung: Vertikale Funktionalität [PARC AOP Workshop 2002] XML-Parsing im Apache Tomcat Gesamte diesbezügliche Funktionalität in einem Modul vereinigt Advanced Software Engineering 4

5 Einführung: Horizontale Funktionalität [PARC AOP Workshop 2002] Logging im Apache Tomcat Funktionalität über nahezu alle Module verteilt Advanced Software Engineering 5

6 Querschnittsfunktionen Querschnittsfunktionen sind horizontal über das gesamte System verteilt Beispiele Logging Sicherheit (Zugriffskontrolle) Persistenz und Caching Einbettung verschiedener Datenbanken Profiling Anpassung an verschiedene Einsatzorte Advanced Software Engineering 6

7 Funktionsaufteilung Systemfunktionalität funktionale Aufteilung horizontale Systemfunktionalität (Datenbank) Systemfunktionalität horizontale Systemfunktionalität (Sicherheitsrichtlinie) Advanced Software Engineering 7

8 Negative Folgen horizontaler Aspekte Redundanz Duplizierung von Quelltextfragmenten Ähnliche Fragmente über das ganze System verteilt Verständnisschwierigkeiten Unklare Quelltextstruktur Abbildung des Systems im Quelltext wird unklar Änderungsproblematik Konsistent halten des redundanten Codes Nicht-offensichtliche Abhängigkeiten Verstoß gegen GRASP Hohe Kopplung Niedriger Zusammenhalt Advanced Software Engineering 8

9 Lösung durch Auslagerung der Aspekte horizontale Systemfunktionalität (Datenbank) Systemfunktionalität horizontale Systemfunktionalität (Sicherheitsrichtlinie) Querschnittsbelange, die von der Funktionalität unabhängig sind, identifizieren Diese in andere Module auslagern Verweise auf den ausgelagerten Quelltext nachträglich einfügen Entkopplung der Module, klarere Struktur Advanced Software Engineering 9

10 Definition Aspektorientierte Programmierung (AOP) ist ein Programmierparadigma, um räumlich getrennte Programmbestandteile (zum Beispiel Funktionen) von zentraler Stelle mit bestimmten Eigenschaften (zum Beispiel die Protokollierung von Aufrufen) auszustatten. Dazu werden so genannte Aspekte in eigenen Dateien definiert und frühestens zur Übersetzungszeit automatisch in den Programmcode eingefügt. (Wikipedia) Advanced Software Engineering 10

11 Zentrale Begriffe Verbindungspunkte (Joinpoints) Wohldefinierte Ereignisse im Quelltext AOP Framework erlaubt hier Modifikation des Verhaltens (z.b. Quelltexteinfügung) Definition von Schnittpunkten (Pointcut) Ein Schnittpunkt ist eine Teilmenge der Joinpoints AOP Framework erlaubt logische Kombinationen Empfehlungen (Advice) Was ist zu tun Quelltext in der Zielsprache Aspekte Kombiniert ähnliche Pointcut/Advice Definitionen Hier: Betrachtung von AspectJ Advanced Software Engineering 11

12 Joinpoints Vordefinierte Verbindungspunkte, an denen das Framework das Einfügen von Quelltext erlaubt In AspectJ method call/execution constructor call/execution static initializer execution object (pre) initialization field reference/assignment handler execution advice execution Joinpoints sind all jene Verbindungspunkte, an denen ein Einfügen möglich ist, nicht nur all diejenigen, an denen es tatsächlich passiert! Advanced Software Engineering 12

13 Pointcut Filtern der Menge der Joinpoints Über (syntaktische) Kriterien (Patterns) wird eine Teilmenge der Joinpoints definiert, und diese Menge benannt Logische Kombination von Pointcuts möglich Geeignete Pointcuts erlauben den Zugriff auf Methodenparameter und Rückgabewerte Advanced Software Engineering 13

14 Primitive Pointucts call/execution(methodpattern/constructorpattern) get/set(fieldpattern) (pre)initialization(constructorpattern) staticinitialization(typepattern) handler(typepattern) adviceexecution() within(typepattern) withincode(methodpattern/constructorpattern) this(type or Id) target(type or Id) args(type or Id,...) Advanced Software Engineering 14

15 Komplexe Pointcuts cflow(pointcut) cflowbelow(pointcut) PointcutId(TypePattern or Id,...) if(booleanexpression)! Pointcut Pointcut0 && Pointcut1 Pointcut0 Pointcut1 ( Pointcut ) Advanced Software Engineering 15

16 Pointcut Beispiele call (Methodenpattern) call(public void calculatesum()) call(public *(..)) call(*(int)) call(private * Account.*(..)) handler(typepattern) handler(ioexception) args args(int, int) args(e, int) args(bankaccount, m) && call(private * Account.*(int, SecReg)) && args(i, s) Advanced Software Engineering 16

17 Pointcut Beispiele pointcut publicmethods(): call (public * *(..)); pointcut accountconstructor(): call(public Account(..)); pointcut publicaccountmethod(account a): call(public void VisToken.*(Account, int) && args(a, *); pointcut exhandler(exception e): handler(ioexception) && args(e); pointcut accountcalls(): this(account); Advanced Software Engineering 17

18 Advice Advice spezifizieren den Quelltext, der eingefügt wird, falls der angegebene Pointcut erreicht wird Syntax [ strictfp ] AdviceSpec [ throws TypeList ] : Pointcut { Body } Dabei ist Advicespec before( Formals ) after( Formals ) returning [ ( Formal ) ] after( Formals ) throwing [ ( Formal ) ] after( Formals ) Type around( Formals ) Advanced Software Engineering 18

19 Advice Beispiele pointcut test(): call(public * *()); pointcut getint(int i): args(i) && call(public * *(int)) after() : test() {do_something()}; after() returning (Account a): test() {System.out.println(a); }; before(int i) : test(i) { LogUnit.getLogger().log(i) }; Account around(): call(* modifyaccount(..)) { System.err.println( modifyaccount deprecated ); return Account.emptyAccount; }; Advanced Software Engineering 19

20 Intertype Declarations Über spezielle Aspekte (Intertype Deklarationen) können bestehende Klassen um zusätzliche Methoden, Konstruktoren und Attribute erweitert werden Erweiterung von Klassen in Bibliotheken möglich public aspect ZusatzZahlAspect { public int lotto.ziehung.zusatzzahl = 0; public int lotto.ziehung.ziehezusatzzahl() { zusatzzahl = trommel.getnumber().intvalue(); return zusatzzahl; } Advanced Software Engineering 20