Android开发中的AOP技术

目录

前言

AOP的中文解释是面向切面编程,是一种编程范式

面向过程编程 、面向对象编程、函数式编程、事件驱动编程这些都是属于编程范式

OOP与AOP的区别

OOP(面向对象编程)针对业务处理过程的实体及其属性和行为进行抽象封装,以获得更加清晰高效的逻辑单元划分

AOP(面向切面编程)则是针对业务处理过程中的切面进行提取,它所面对的是处理过程中的某个步骤,以获得逻辑过程中各部分之间低耦合性的隔离效果。AOP解决的特定问题,不是解决所有问题。(也就是说它和OOP不是竞争关系,而是互补的关系)

我们在软件开发时经常提一个词叫做“业务逻辑”,我们的代码主要就是实现某种特定的业务逻辑。但是我们往往不能专注于业务逻辑,比如我们写业务逻辑代码的同时,还要写埋点、日志等等通用化的功能,而且每个业务功能都要和这些业务功能混在一起,不仅开发起来不舒服,而且也会增加代码的复杂度。传统的面向对象编程中,每个单元就是一个类,而类似于埋点这方面的问题,它们通常不能集中在一个类中处理因为它们横跨多个类,这就导致了代码无法重用,可维护性差而且产生了大量代码冗余,这是我们不愿意看到的

总的来说,AOP的出现是为了将业务性需求和功能性需求分离开来,并将这些功能集中起来,放到一个统一的地方来控制和管理

本系列的文章将带你一步步理解AOP的思想,并帮助你在实际项目中使用它,从而提升代码质量和工作效率

AOP术语

  • 连接点(Joinpoint)

程序执行的某个特定位置:如类开始初始化前、类初始化后、类某个方法调用前、调用后、方法抛出异常后。一个类或一段程序代码拥有一些具有边界性质的特定点,这些点中的特定点就称为“连接点”。连接点由两个信息确定:第一是用方法表示的程序执行点;第二是用相对点表示具体的方位

  • 切点(Pointcut)

每个程序类都拥有多个连接点,如一个拥有两个方法的类,这两个方法都是连接点,即连接点是程序类中客观存在的事物。AOP通过“切点”定位特定的连接点。连接点相当于数据库中的记录,而切点相当于查询条件。切点和连接点不是一对一的关系,一个切点可以匹配多个连接点

  • 增强(Advice)

增强是织入到目标类连接点上的一段程序代码

  • 目标对象(Target)

被织入增强逻辑的类。如果没有AOP,目标业务类需要自己实现所有逻辑,而在AOP的帮助下,目标业务类只实现那些非横切逻辑的程序逻辑,而性能监视和事务管理等这些横切逻辑则可以使用AOP动态织入到特定的连接点上

  • 织入(Weaving)

织入是将增强添加对目标类具体连接点上的过程。AOP像一台织布机,将目标类、增强或引介通过AOP这台织布机天衣无缝地编织到一起。根据不同的实现技术,AOP有三种织入的方式:

a、编译期织入,这要求使用特殊的Java编译器

b、类装载期织入,这要求使用特殊的类装载器

c、动态代理织入,在运行期为目标类添加增强生成子类的方式

Spring采用动态代理织入,而AspectJ采用编译期织入和类装载期织入

  • 代理(Proxy)

一个类被AOP织入增强后,就产出了一个结果类,它是融合了原类和增强逻辑的代理类。根据不同的代理方式,代理类既可能是和原类具有相同接口的类,也可能就是原类的子类,所以我们可以采用调用原类相同的方式调用代理类

  • 切面(Aspect)

切面由切点和增强(引介)组成,它既包括了横切逻辑的定义,也包括了连接点的定义,切面可以看做是一个切点的管理中心

常用AOP实现方式

之前说了AOP是一种编程范式,也就是一种方法论,而实现AOP则需要一些技术手段。一般就是采用一些注入代码的方式,那么要在什么时候什么地方注入代码呢?根据android编译执行流程来看,不同的时期都有机会可以注入代码。我们来看下面这张图

APT

APT (Annotation Processing Tool )即注解处理器,是一种处理注解的工具,确切的说它是 javac 的一个工具,它用来在编译时扫描和处理注解。注解处理器以 Java 代码( 或者编译过的字节码)作为输入,生成 .java 文件作为输出。简单来说就是在编译期,通过注解生成 .java 文件。使用的 Annotation 类型是 SOURCE

代表框架:DataBinding、Dagger2、ButterKnife、EventBus3、DBFlow、AndroidAnnotation

特点:

  1. 只能生成.java文件,而不能在现有类中插入代码

  2. 可以通过javapoet来简化.java的生成操作

  3. 会在运行时产生一些代理类的缓存,增加了内存的负担,所以在选择这些框架的时候要根据自己的实际项目谨慎选择

详细介绍:手把手教你实现仿ButterKnife依赖注入框架

AspectJ

AspectJ是一个代码生成框架,它扩展了Java语言,定义了AOP语法,所以它有一个专门的编译器用来生成遵守Java字节编码规范的Class文件

特点:

  1. 代码侵入性较低
  2. 可以在.java文件被编译成.class的过程中,在连接点的前后插入目标代码
  3. 使用较为简单
  4. 除了 hook 之外,还可以为目标类添加变量,接口,也有抽象,继承等各种更高级的玩法
  5. 无法兼容Lambda语法
  6. 无法织入第三方库

详细介绍:Android AOP — AspectJ的使用

Javassist

Javassist 是一个编辑字节码的框架,作用是修改编译后的 class 字节码,ASM也有这个功能,不过 Javassist 的 Java 风格 API 要比 ASM 更容易上手

既然是修改编译后的 class 字节码,首先我们得知道什么时候编译完成,并且我们要在 .class文件被转为 .dex 文件之前去做修改。在 Gradle Transfrom 这个 api 出来之前,想要监听项目被打包成 .dex 的时机,就必须自定义一个 Gradle Task,插入到 predex 或者 dex 之前,在这个自定义的 Task 中使用 Javassist 或者 ASM 对 class 字节码进行操作。而 Transform 更为方便,我们不再需要插入到某个Task前面。Tranfrom 有自己的执行时机,一经注册便会自动添加到 Task 执行序列中,且正好是 class 被打包成dex之前

代表框架:热修复框架HotFix 、Savior(InstantRun)

详细介绍:待完善

特点:

  1. 直接操作修改编译后的字节码,直接绕过了java编译器,所以可以做很多突破限制的事情,例如,跨 dex 引用,解决热修复中 CLASS_ISPREVERIFIED 问题

  2. 相对ASM易上手

ASM

ASM 是一个 Java 字节码操控框架。它能被用来动态生成类或者增强既有类的功能。ASM 可以直接产生二进制 class 文件,也可以在类被加载入 Java 虚拟机之前动态改变类行为。Java class 被存储在严格格式定义的 .class 文件里,这些类文件拥有足够的元数据来解析类中的所有元素:类名称、方法、属性以及 Java 字节码(指令)。ASM 从类文件中读入信息后,能够改变类行为,分析类信息,甚至能够根据用户要求生成新类。说白了asm是直接通过字节码来修改class文件

代表框架:一些主流的无埋点框架

特点:

  1. 直接操作修改编译后的字节码
  2. 学习成本高,需要掌握JVM指令
  3. 小巧轻便、性能好,效率比Javassist高

这里介绍一个小技巧:如果你对JVM指令不是特别熟,但是现在希望用到ASM框架,那么也没有任何问题,你可以将你希望生成的代码进行反编译,就可以拿到对应的JVM指令

详细介绍:待完善

动态代理模式

动态代理是Java语言中非常经典的一种设计模式,它可以直接给某一个目标(被代理 对象)对象(实现了某个或者某些接口)生成一个代理对象,而不需要代理类存在

代表框架:Retrofit、Spring

特点:

  1. 动态代理模式是运行时的织入方式,用到了反射技术,所以性能相对会差一点

  2. 动态代理模式与静态代理模式原理是一样的,只是它没有具体的代理类,直接通过反射生成了一个代理对象

  3. jdk提供一个Proxy类可以直接给实现接口类的对象直接生成代理对象 API

详细介绍:待完善

AOP的运用场景

参数校验和判空

系统之间在进行接口调用时,往往是有入参传递的,入参是接口业务逻辑实现的先决条件,有时入参的缺失或错误会导致业务逻辑的异常,大量的异常捕获无疑增加了接口实现的复杂度,也让代码显得雍肿冗长,因此提前对入参进行验证是有必要的,可以提前处理入参数据的异常,并封装好异常转化成结果对象返回给调用方,也让业务逻辑解耦变得独立

Android API23+的权限控制

避免到处都是申请权限和处理权限的代码

无埋点

分离业务代码和统计代码

安全控制

比如全局的登录状态流程控制

日志记录

侵入性更低更利于管控的日志系统

事件防抖

防止View被连续点击触发多次事件

性能统计

检测方法耗时其实已经有一些现成的工具,比如 trace view。痛点是这些工具使用起来都比较麻烦,效率低下,而且无法针对某一个块代码或者某个指定的sdk进行查看方法耗时。可以采用 AOP 思想对每个方法做一个切点,在执行之后打印方法耗时

事务处理

声明方法,为特定方法加上事务,指定情况下(比如抛出异常)回滚事务

异常处理

替代防御性的 try-Catch

缓存

缓存某方法的返回值,下次执行该方法时,直接从缓存里获取

软件破解

使用 Hook 修改软件的验证类的判断逻辑