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Aspektorientierte Softwareentwicklung (AOSD)Seminar im Hauptstudium

Wintersemester 2007/08Seite 1

AspectJAlexander Ditter

Hauptseminar AOSD

Aspektorientierte Programmierung

am Beispiel AspectJ




Aspektorientierte ProgrammierungUmfeldAspectJ - eine DefinitionElemente in AspectJ

Introduction Pointcut Join Point Advice Aspect

Errors and WarningsAspect WeaverZusammenfassungPraxis




Xerox - PARCPalo 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

AspectJ




Gregor Kiczales

ProfessorSoftware Practices Lab

Department of Computer ScienceUniversity of British Columbia

201-2366 Main MallVancouver, B.C., Canada V6T 1Z4

+1.604.822.4806 [voice]+1.604.822.5485 [FAX]

[email protected]

Office: ICICS/CS 311

Current Projects:

ActiveAspect A crosscutting structure presentation tool.

CBDDebugging with control-flow breakpoints.

PointcutDoctorAn natural AJDT extension that helps developers write pointcuts.

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.




AspectJ - „Definition“

AspectJ™ is a simple and practical aspect-oriented extension toJava™. With just a few new constructs, AspectJ provides support for modularimplementation of a range of crosscutting concerns. In AspectJ’s dynamic joinpoint model, join points are well-defined points in the execution of theprogram; pointcuts are collections of join points; advice are special method-likeconstructs that can be attached to pointcuts; and aspects are modular units ofcrosscutting implementation, comprising pointcuts, advice, and ordinary Javamember declarations. AspectJ code is compiled into standard Java bytecode.Simple extensions to existing Java development environments make it possibleto browse the crosscutting structure of aspects in the same kind of way as onebrowses the inheritance structure of classes. Several examples show thatAspectJ is powerful, and that programs written using it are easy to understand.

[Kiczales2001]




Statisches und dynamisches Crosscutting 1Statisches 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




Statisches und dynamisches Crosscutting 2

Statisches Crosscutting

Dynamisches Crosscutting




Elemente in AspectJ

IntroductionStatisches Crosscutting (Struktur)

Join PointEindeutiger Punkt im Programmfluss

PointcutKomposition von Join Points

AdviceDynamisches Crosscutting (Code)

AspectGesamtheit aus Introduction, Pointcut und Advice




IntroductionEntspricht statischem Crosscutting

Erweitert bestehende Strukturen um Member

Funktionsdeklarationen

Interfaces

Declarations error/warning parents precedence

...




Join PointEindeutig im Programmfluss identifizierbarer „Punkt“

Zentraler „Aspekt“ bei AOP




Wildcards and OperatorsWildcards

* Beliebige Anzahl von Zeichen (außer „.“)

.. Beliebige Anzahl von Zeichen (inkl. „.“)

+ Beliebige Unterklasse/Interface

Operators ! Negation

&& Und-Verknüpfung

|| Oder-Verknüpfung




Join Point TypenExposed 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)




PointcutEnthält 1..n Join Points (Pointcut-definition)

Anonym oder Benannt

Genereller Aufbau [zugriffsrechte] pointcut pointcut-name([args]) : pointcut-definition




Kinded vs. Unkinded PointcutsKinded

Execution Call Get Set Exception Handler Advice

Unkinded Control-Flow Lexical-Structure Execution Objects Arguments Conditional

[Laddad2003]




Control-Flow (cflow) PointcutsVergleichbar 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()




Lexical-Structure PointcutsVergleichbar 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)




Execution Object PointcutsWerden 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




Argument PointcutsEbenfalls geeignet um Kontext zu erlangenArgumente einer Funktion werden betrachtetCall

Argumente der Funktion die aufgerufen wird

Get/Set Index des Feldes

Exception Ausnametyp des Objekts

Bsp: args(int) args(int, String, double) args(AspectException)




Conditional Pointcuts

Abfrage einer Bedinung

Normalerweise „Context Binding“ erforderlich

Vergleichsoperatoren wie bekannt ==, != >, < >=, <=




AdviceBestimmt das Verhalten

Methodenähnlicher Aufbau

Typen before()

Vor dem Pointcut after()

Nach dem Pointcut around()

before() !! Proceed !! After()

Spezialfällereturning()

after() returning() :throwing

after() throwing() :




AspectVergleichbar mit einer Klasse

Kombiniert Join Points, Pointcuts und Advice

Enthält dynamisches und statisches Crosscutting

Zugriffsrechte wie alle anderen im SystemABER: Es geht auch anders...




Privileged AspectsEinfach Schlüsselwort „privileged“ voranstellen

public privileged aspect myPrivilegedAspect{} Schon kann man ÜBERALL zugreifen

Achtung: Hier sollte man sich NOCH genauer überlegen, was

man tun möchte.




Join Point InformationVergleichbar 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)




Hierarchy und Member




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()




Errors and WarnigsKönnen 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




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!!!




ZusammenfassungAspect = 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




Quellen [1] http://en.wikipedia.org/wiki/Xerox_PARC [2] http://www.cs.ubc.ca/~gregor/ [3] http://www.eclipse.org/aspectj/doc/released/aspectj5rt-api/allclasses-noframe.html [4] Ramnivas Laddad „AspectJ in action“ [5] http://www.eclipse.org/aspectj/doc/released/quick5.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Xerox_PARC

http://www.cs.ubc.ca/~gregor/

http://www.eclipse.org/aspectj/doc/released/aspectj5rt-api/allclasses-noframe.html

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