C#中使用面向切面编程(AOP)中实践代码整洁
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了C#中使用面向切面编程(AOP)中实践代码整洁相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
来自:张蘅水
链接:http://www.cnblogs.com/chenug/p/9848852.html
一、前言
最近在看《架构整洁之道》一书,书中反复提到了面向对象编程的 SOLID 原则(在作者的前一本书《代码整洁之道》也是被大力阐释),而面向切面编程(Aop)作为面向对象编程的有力补充,对实践整洁代码更是如虎添翼。
除了整洁之道系列的影响外,本文还致敬、借鉴、补充了Aspect Oriented Programming (AOP) in C# with SOLID一文。
二、Aop 是什么?
在讨论 Aop 之前,我们可以先看看一段很常见的代码。
public string GetSomeOne()
{
try
{
var result=DosomeThing();
_logger.Information(result);
return result;
}
catch (Exception e)
{
_logger.Error(e.Message);
return null;
}
}
public string GetOtherOne()
{
try
{
var result = DosomeThing();
_logger.Information(result);
return result;
}
catch (Exception e)
{
_logger.Error(e.Message);
return null;
}
}
这是一段很典型的面向过程的代码,我们可以看到有相同的异常处理逻辑,如果我们想要避免重复的代码,我们至少可以把异常处理封装一下:
public string GetOtherOne()
{
return TryRun<String>(()=> DosomeThing());
}
public T TryRun<T>(Func<T> action)
{
try
{
return action.Invoke();
}
catch (Exception e)
{
_logger.Error(e.Message);
return default(T);
}
}
代码简洁了很多,但是我们实际上是将真实的方法代码与日志代码纠缠在一起,违反了 单一责任原则 。
有没有一种可能,让我们不需要在原来的代码上显式调用 TryCache 呢?
一个可能的答案是借助 AOP 来解决。使用 AOP,我们可以在不改变原来代码的前提下,添加额外的单元功能(如异常处理,日志处理、重试机制等)。
AOP 可以把原来一大串的面向过程的代码重构成多个部分,聚焦于每一小部分,使我们的代码 可读性 和 维护性 更高,避免了 代码重复和代码纠缠 的问题。
三、装饰器实现 AOP
C# 可以使用的 Aop 框架有很多,在我们谈论他们之前,我们可以先利用语言自带的特性,实现基础的 AOP 效果。 最简单的形式莫过于 装饰器模式 ,它的雏形大致如下:
public class TryHandler<TClient>:IMyClient where TClient : IMyClient
{
private readonly TClient _client;
private readonly ILogger _logger;
public TryHandler(TClient client, ILogger logger)
{
_client = client;
_logger = logger;
}
public string GetOtherOne()
{
try
{
var result = DosomeThing();
return result;
}
catch (Exception e)
{
_logger.Error(e.Message);
return null;
}
}
}
可以看到装饰器只是在原来的对象上面扩展,符合 开放封闭原则。我们在调用的时候,只需显式创建装饰实例对象。
var tryClient=new TryHandler<MyClient>(new MyClient());
tryClient.GetOtherOne();
细心的读者可能还会发现,我们还可以在这个日志装饰器上面再附加一个装饰器,比如一个针对结果处理的装饰器。
var resultClient=new ResultHandler<TryHandler<MyClient>>(tryClient);
但是这样的调用方法还是不尽人意,想象如果某个对象有三四个装饰器,那么我们创建实例的时候就需要多次传递。一个解决方法是 借助依赖注入 (DI) ,只需注册一次服务类型,避免通过创建实例来获取对象。
另外,对于 .net core自带的 DI 来说,更便捷的方法是借助开源类库Scrutor 来注册装饰器对象。
services.Decorate<IMyClient, TryHandler<MyClient>>();
services.Decorate<IMyClient, ResultHandler<MyClient>>();
虽然解决了易用性,但是我们很快就发现了另一些不尽人意的地方,装饰器模式只能适用于 特定的类型,约束是比较强的。如果我们希望我们示例中的装饰器可以实现通用,就需要找别的方法了。
四、动态代理实现 Aop
动态代理是指运行时生成,通过隐式重写方法来附加额外的功能,而其中最流行的莫过于 Castle DynamicProxy了。
Castle DynamicProxy 的常规用法是继承 IInterceptor 接口,通过实现 Intercept 方法来处理代理的逻辑。
public class DoSomethingAspect : IInterceptor
{
public void Intercept(IInvocation invocation)
{
try
{
DoSomething();
invocation.Proceed();
}
catch (Exception ex)
{
throw;
}
}
void DoSomething()
{
}
}
在调用的时候,类似装饰器一样需要创建代理实例。
static void Main(string[] args)
{
var proxyClient = GetInterfaceProxy<IMyClient>(new MyClient(),new DoSomethingAspect());
proxyClient.GetOtherOne();
}
static T GetInterfaceProxy<T>(T instance,params IInterceptor[] interceptors)
{
if (!typeof(T).IsInterface)
throw new Exception("T should be an interface");
ProxyGenerator proxyGenerator = new ProxyGenerator();
return
(T)proxyGenerator.CreateInterfaceProxyWithTarget(typeof(T), instance, interceptors);
}
有很多开源项目在使用 Castle DynamicProxy,其稳定性和可靠性是值得信赖的,更多的使用方法可以参照官方示例或者第三方开源项目的代码。需要特别注意的是,Castle DynamicProxy 只能作用于接口或者虚方法,这是动态代理的特性(局限)。
除了 Castle DynamicProxy 外, AspectCore也是一个不错的选择。AspectCore 的快速简单应用通过继承 AbstractInterceptorAttribute 的 Attribute类来标记并拦截代理对应的接口或者虚方法(更详细的用法可以参考 作者写的使用方法)。
public interface ICustomService
{
[CustomInterceptor]
void Call();
}
public class CustomInterceptorAttribute : AbstractInterceptorAttribute
{
public async override Task Invoke(AspectContext context, AspectDelegate next)
{
try
{
Console.WriteLine("Before service call");
await next(context);
}
catch (Exception)
{
Console.WriteLine("Service threw an exception!");
throw;
}
finally
{
Console.WriteLine("After service call");
}
}
}
虽然易用性很好,但是要注意使用的场合,如果是在低层次(如基础设施层、应用入口层等)或者特定的应用模块内使用,对整体架构影响不大。
如果是在高层次(逻辑层、核心层、领域层等)使用,则会带来不必要的依赖污染。
所以并不是推荐使用这种 Attribute 拦截代理的方式,好在 AspectCore 的设计考虑到解耦的需要,可以在单独配置代理拦截。
serviceCollection.ConfigureDynamicProxy(config =>
{
config.Interceptors.AddTyped<CustomInterceptorAttribute>(Predicates.ForMethod("ICustomService", "Call"));
});
但是不管是 Castle DynamicProxy 还是 AspectCore 都只能作用与接口或者虚方法,这也是动态代理的局限(特性)。
如果我们想要在不受限制地在非虚方法上实现 AOP 的效果,就需要别的方法了。
五、编译时织入实现 AOP
进行 AOP 的另一种方法是通过编译时织入,在编译的程序集内部的方法中添加额外的 IL 代码,附加我们想要的功能。
PostSharp 是其中比较流行的一种,然而由于其商业化的性质,在这里不做过多介绍。开源方面,Fody 是其中的佼佼者。
Fody 在编译时使用 Mono.Cecil 修改 . net 程序集的 IL 代码。如果你没有 IL 代码方面的知识,可以直接使用基于 Fody 开发的插件。其中最流行的插件是Costura和 Virtuosity。Costura 将依赖项作为资源嵌入,实现多个 DLL 文件合并成一个 exe https://www.cnblogs.com/instance/p/4863811.html的功能,而 Virtuosity 则是在构建的时候将所有成员更改为 virtual ,重写 ORM (如EF的导航属性、NHibernate)、 Mock(RhinoMocks、NMock)以及前面提到的动态代理中需要 virtual 的地方为 virtual。
Fody 中的插件还有很多,除了 Costura 和 Virtuosity 之外,我个人还使用过 MethodDecorator,实现编译时重写类的方法或者构造函数来实现 AOP 的效果。
所有 Fody 的插件,首先都必须引入一个 FodyWeavers.xml ,并声明使用的插件。
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!--FodyWeavers.xml-->
<Weavers>
<MethodDecorator />
</Weavers>
不同的插件在后面的使用方法会有所不同,以 MethodDecorator 为例,我们需要新建一个特定格式的 Attribute 类,然后标记在特定的类方法上面。
public class TestService
{
[FodyTestAttribute]
public void DoSomething()
{
}
}
[AttributeUsage(AttributeTargets.Method | AttributeTargets.Module)]
public class FodyTestAttribute : Attribute
{
protected object InitInstance;
protected MethodBase InitMethod;
protected Object[] Args;
public void Init(object instance, MethodBase method, object[] args)
{
InitMethod = method;
InitInstance = instance;
Args = args;
}
public void OnEntry()
{
Console.WriteLine("Before");
}
public void OnExit()
{
Console.WriteLine("After");
}
public void OnException(Exception exception)
{
}
}
最后还需要一个 AssemblyInfo.cs 来配置哪些 Attribute 类产生作用。
//AssemblyInfo.cs
using System;
[module: FodyTest]
重新编译生成,在输出中还可以看到 Fody 的输出。
既然我们可以在编译时织入 IL 代码,那么我们是不是可以提前生成我们想要的 AOP 效果,比如说借助代码生成器。
六、代码生成器实现 AOP 效果
T4是常见的文本生成框架,我们可以使用此工具在设计时生成代码。前面我们提到过装饰器模式有特异性的问题,只能针对特定类型实现 AOP 效果,而借助代码生成器,我们可以直接生成对应的代码模板,避免了重复的劳动。由于我个人对 T4 没什么使用经验,有兴趣的读者可以参考Aspect Oriented Programming (AOP) in C# via T4 一文。
除了 T4 之外,Roslyn 也是一个强有力的工具,已经有人基于 Roslyn 实现 AOP 的效果,将 Roslyn 封装为 dotnet 全局工具 ,针对特定的文件插入指定的代码段,有兴趣的读者可以参考 AOP_With_Roslyn 的代码示例。
结语
AOP 是我们 避免代码重复 和 增强代码可读性 的有力工具,是我们编写整洁代码的有力保证,借助 C# 语言自身的特性和诸多强大的开源工具,使我们更专注于代码功能。
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