C#的AOP（最經典實現）

来源:https://www.cnblogs.com/dotnet-college/p/18128903
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(適用於.NET/.NET Core/.NET Framework) 【目錄】0.前言1.第一個AOP程式2.Aspect橫切麵編程3.一個橫切麵程式攔截多個主程式4.多個橫切麵程式攔截一個主程式5.AOP的泛型處理（擴充）6.AOP的非同步處理（擴充）7.優勢總結8.展望 0.前言 AOP（Aspe ...


(適用於.NET/.NET Core/.NET Framework)

【目錄】
0.前言
1.第一個AOP程式
2.Aspect橫切麵編程
3.一個橫切麵程式攔截多個主程式
4.多個橫切麵程式攔截一個主程式
5.AOP的泛型處理（擴充）
6.AOP的非同步處理（擴充）
7.優勢總結
8.展望

0.前言

AOP（Aspect Oriented Programming）是“面向橫切麵編程”，主要是用來對程式/模塊進行解耦。怎麼理解？？

我們可以把一般的編程理解為“縱向編程”(主程式)，比如如下的一個示例代碼：

        public string GetInfo(int i)
        {
            string s = "";

            if (i == 1)
                s = "A";
            else if (i == 2)
                s = "B";
            else if (i == 3)
                s = "C";
            else
                s = "Z";

            return s;
        }

試想一下，上述軟體實際使用後，

  • 如果條件變數i有更多的判斷值，我們是不是要在GetInfo()方法內部修改代碼+重新編譯？
  • 如果後續需要加個日誌記錄功能，我們是不是也要在GetInfo()方法內部加上日誌函數+重新編譯？
  • 如果...
  • 更多如果...

為了避免上述的這些麻煩並增加軟體的靈活性，“橫向編程”，也就是AOP被創造了出來，它就像是“橫切一刀”，把相關功能塞進了主程式。

 

現行AOP的實現，主要是通過攔截方法(即攔截主程式)，並修改其參數+返回值來完成。

網上有很多相關方案，比如：特性註釋攔截、動態代碼生成、派遣代理模式、等。但這些方案要麼實現的很複雜、要麼耦合度沒完全切斷、邏輯有變化時還是需要修改代碼重新編譯。均不夠理想。

而今天要隆重登場的主角-DeveloperSharp平臺中的AOP技術，則提供了一種簡便、快捷、徹底解耦的AOP實現。使用它，在程式邏輯有變化時，你只需要修改配置文件就行，而不再需要對主程式進行一丁丁點的代碼修改！！

1.第一個AOP程式

製作一個AOP程式需要四個步驟：

（1）製作主程式

（2）製作橫切麵程式

（3）製作配置文件，讓橫切麵程式攔截主程式

（4）調用主程式

下麵，我們一步一步來實現上述四個步驟。

【第一步】：製作主程式

我們在Visual Studio中新建一個名為“School.Logic”的類庫工程，併在該工程中新建一個名為PersonManage的類，該類中有一個名為GetInfo1的方法，代碼如下：

//從NuGet引用DeveloperSharp包
using DeveloperSharp.Structure.Model;

namespace School.Logic
{
    //主程式必須繼承自LogicLayer類
    public class PersonManage : LogicLayer
    {
        public string GetInfo1(string Name, int Num)
        {
            return $"共有{Name}{Num}人";
        }
    }
}

以上，編寫了一個非常簡單的主程式。

 

【第二步】：製作橫切麵程式

我們再在Visual Studio中新建一個名為“School.Aspect”的類庫工程，併在該工程中新建一個名為Interceptor1的類，代碼如下：

//從NuGet引用DeveloperSharp包
using DeveloperSharp.Structure.Model.Aspect;

namespace School.Aspect
{
    //橫切麵程式必須繼承自AspectModel類
    public class Interceptor1 : AspectModel
    {
        //PreProcess方法先於主程式執行
        public override void PreProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {
            //把主程式的兩個參數值改掉
            e.MethodInfo.ParameterValues[0] = "老師";
            e.MethodInfo.ParameterValues[1] = 20;
        }

        //PostProcess方法後於主程式執行
        public override void PostProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {
            
        }
    }
}

 以上，編寫了一個橫切麵程式。它的主要功能是把主程式方法的兩個參數值給改掉。
AspectModel基類中的PreProcess方法會在主程式方法執行之前被執行，而PostProcess方法會在主程式方法執行之後被執行。它兩就是AOP橫向攔截的核心要素。它兩均需要被override重寫覆蓋掉。

 

【第三步】：製作配置文件，讓橫切麵程式攔截主程式

若是在.Net Core環境下，我們創建一個名為DeveloperSharp.json的配置文件，設置讓Interceptor1攔截PersonManage中的GetInfo1方法。文件內容如下：

{
  "DeveloperSharp":
  {
     "AspectObject":
     [
         {
           "name":"School.Aspect.Interceptor1",  //橫切麵攔截器類
           "scope":"School.Logic.PersonManage",  //被攔截的主程式類
           "method":"GetInfo1"                   //被攔截的方法
         }
     ]
  }
}

若是在.Net Framework環境下，我們創建一個名為DeveloperSharp.xml的配置文件，設置讓Interceptor1攔截PersonManage中的GetInfo1方法。文件內容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<DeveloperSharp>
  <AspectObject>
    <Ao name="School.Aspect.Interceptor1" scope="School.Logic.PersonManage" method="GetInfo1"/>
  </AspectObject>
</DeveloperSharp>

註意：以上配置中所有的類名，都要用完全限定名。

 

【第四步】：調用主程式

最後，我們再在Visual Studio中創建一個控制台工程，讓它來調用主程式中的GetInfo1方法，代碼如下：

        //需要引用School.Aspect、School.Logic、DeveloperSharp三項
        static void Main(string[] args)
        {
            var pm = new School.Logic.PersonManage();

            //要用這種形式調用主程式中的方法，AOP功能才會生效
            var str = pm.InvokeMethod("GetInfo1", "學生", 200);
            Console.WriteLine(str);

            Console.ReadLine();
        }

附註：有人會覺得上述InvokeMethod這種調用方法不夠優雅，但事實上ASP.NET Web Api也是被類似InvokeMethod這種方式包裹調用才實現了各種Filter攔截器的攔截（本質也是AOP），只不過它的這個InvokeMethod動作是在.NET自身的CLR管道運行時中進行的。而且，那些Filter攔截器還只能用於ASP.NET Web Api環境，而不能像本方案這樣用於一般程式。

現在，為了讓前面第三步創建的配置文件生效，我們此時還需要在此主調項目中對它進行鏈接：
若是在.Net Core環境下，我們只需要把DeveloperSharp.json文件放到程式執行目錄中（即bin目錄下與dll、exe等文件的同一目錄中，放錯了位置會報錯）（註意：有些.Net Core版本在Visual Studio“調試”時，不會在bin目錄下生成全部的dll、exe，此時需要把此配置文件放在應用程式的“根目錄”下）。

若是在.Net Framework環境下，我們需要在工程配置文件App.config/Web.config中添加appSettings節點，節點內容如下：

  <appSettings>
    <add key="ConfigFile" value="D:\Test\Assist\DeveloperSharp.xml" />
  </appSettings>

此處需要設置為配置文件的“絕對路徑”（使用“絕對路徑”而不是“相對路徑”，一是有利於安全性，二是有利於分散式部署）

 

一切準備完畢，運行，結果如下：

【控制台顯示出】：共有老師20人

可見AOP已經攔截成功。

若此時，我們在配置文件DeveloperSharp.json/DeveloperSharp.xml中稍做修改，比如：把“GetInfo1”這個方法名改為“ABC”這樣一個不存在的方法名，再運行，結果如下：

【控制台顯示出】：共有學生200人

 

2.Aspect橫切麵編程

上面，第二步，製作的橫切麵程式，是通過修改主程式方法的參數值，而最終改變了主程式的返回值。

其實，我們也有辦法直接修改主程式方法的返回值，比如把上面Interceptor1類的代碼修改為如下：

//從NuGet引用DeveloperSharp包
using DeveloperSharp.Structure.Model.Aspect;

namespace School.Aspect
{
    //橫切麵程式必須繼承自AspectModel類
    public class Interceptor1 : AspectModel
    {
        //PreProcess方法先於主程式執行
        public override void PreProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {

        }

        //PostProcess方法後於主程式執行
        public override void PostProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {
            //把主程式的返回值改掉
            e.MethodInfo.ReturnValue = $"共有校長2人";
        }
    }
}

運行，結果如下：

【控制台顯示出】：共有校長2人

 

到目前為止，我們已經知道瞭如何通過“Aspect橫切麵程式”修改主程式方法的參數值、返回值。

如果我們想進一步獲取主程式的“命名空間”、“類名”、“方法名”、“參數名”、“參數類型”、“返回值類型”，則可以通過如下代碼獲取：

e.MethodInfo.NamespaceName                       //命名空間
e.MethodInfo.ClassName                           //類名
e.MethodInfo.MethodName                          //方法名
e.MethodInfo.ParameterInfos[0].Name              //參數名（第一個參數）
e.MethodInfo.ParameterInfos[0].ParameterType     //參數類型（第一個參數）
e.MethodInfo.ReturnValue.GetType()               //返回值類型

 

有時候，在某些特殊情況下，我們希望主程式方法不運行，此時則可以通過在PreProcess方法里把e.Continue設置為false來完成。

接前面的“第一個AOP程式”，比如：我們希望當人數大於10000時，主程式方法就不再運行，則可以通過把Interceptor1類的代碼修改為如下樣式來實現：

//從NuGet引用DeveloperSharp包
using DeveloperSharp.Structure.Model.Aspect;

namespace School.Aspect
{
    //橫切麵程式必須繼承自AspectModel類
    public class Interceptor1 : AspectModel
    {
        //PreProcess方法先於主程式執行
        public override void PreProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {
            //當人數大於10000時，主程式方法就不再運行
            if (Convert.ToInt32(e.MethodInfo.ParameterValues[1]) > 10000)
                e.Continue = false;
        }

        //PostProcess方法後於主程式執行
        public override void PostProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {

        }
    }
}

現在的這個示例是一個Aspect橫切麵程式攔截一個主程式。在後續將要講解的“多個Aspect橫切麵程式攔截一個主程式”的情況中，只要有一個e.Continue=false被設置，主程式方法就不會運行（在此事先提點）。

 

3.一個橫切麵程式攔截多個主程式

為了演示這部分的內容，我們首先在前面“第一個AOP程式”的基礎上，把主程式進行擴充。採取的動作是：

（1）在PersonManage類中增加一個GetInfo2方法

（2）再新增一個主程式類SystemManage，該類中有一個名為GetMessage1的方法。代碼如下：

PersonManage類：

//從NuGet引用DeveloperSharp包
using DeveloperSharp.Structure.Model;

namespace School.Logic
{
    //主程式必須繼承自LogicLayer類
    public class PersonManage : LogicLayer
    {
        public string GetInfo1(string Name, int Num)
        {
            return $"共有{Name}{Num}人";
        }

        public string GetInfo2(string Name, int Num)
        {
            return $"學校共有{Name}{Num}人";
        }
    }
}

SystemManage類：

//從NuGet引用DeveloperSharp包
using DeveloperSharp.Structure.Model;

namespace School.Logic
{
    //主程式必須繼承自LogicLayer類
    public class SystemManage : LogicLayer
    {
        public string GetMessage1(string Name1, int Num1, string Name2, int Num2)
        {
            return $"第一組共有{Name1}{Num1}人，第二組共有{Name2}{Num2}人";
        }
    }
}

如此一來，現在就有了3個主程式方法。

 

接下來，我們修改配置文件，讓Interceptor1去攔截上述的3個主程式方法。

若是在.Net Core環境下，DeveloperSharp.json文件的內容修改為如下：

{
  "DeveloperSharp":
  {
     "AspectObject":
     [
         {
           "name":"School.Aspect.Interceptor1", 
           "scope":"School.Logic.PersonManage",
           "method":"*"   //星號*代表該作用域下的全部方法
         },
         {
           "name":"School.Aspect.Interceptor1", 
           "scope":"School.Logic.SystemManage",
           "method":"GetMessage1"
         }
     ]
  }
}

若是在.Net Framework環境下，DeveloperSharp.xml文件的內容修改為如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<DeveloperSharp>
  <AspectObject>
    <Ao name="School.Aspect.Interceptor1" scope="School.Logic.PersonManage" method="*"/>
    <Ao name="School.Aspect.Interceptor1" scope="School.Logic.SystemManage" method="GetMessage1"/>
  </AspectObject>
</DeveloperSharp>

 

 最後，我們把控制台啟動程式修改為如下：

        //需要引用School.Aspect、School.Logic、DeveloperSharp三項
        static void Main(string[] args)
        {
            var pm = new School.Logic.PersonManage();
            var sm = new School.Logic.SystemManage();

            //要用這種形式調用主程式中的方法，AOP功能才會生效
            var str1 = pm.InvokeMethod("GetInfo1", "學生", 200);
            var str2 = pm.InvokeMethod("GetInfo2", "學生", 200);
            var str3 = sm.InvokeMethod("GetMessage1", "學生", 200, "院士", 10);
            Console.WriteLine(str1);
            Console.WriteLine(str2);
            Console.WriteLine(str3);

            Console.ReadLine();
        }

運行結果如下：

【控制台顯示出】：

共有老師20人
學校共有老師20人
第一組共有老師20人，第二組共有院士10人

可見AOP所有攔截均已成功！

 

4.多個橫切麵程式攔截一個主程式

為了演示這部分的內容，我們還是要先回到前面的“第一個AOP程式”，在它的基礎上，我們新增一個名為Interceptor2的Aspect橫切麵類，代碼如下：

//從NuGet引用DeveloperSharp包
using DeveloperSharp.Structure.Model.Aspect;

namespace School.Aspect
{
    //橫切麵程式必須繼承自AspectModel類
    public class Interceptor2 : AspectModel
    {
        //PreProcess方法先於主程式執行
        public override void PreProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {
            //把主程式的兩個參數值改掉
            e.MethodInfo.ParameterValues[0] = "輔導員";
            e.MethodInfo.ParameterValues[1] = 40;
        }

        //PostProcess方法後於主程式執行
        public override void PostProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {

        }
    }
}

如此一來，我們就有了2個Aspect橫切麵程式Interceptor1與Interceptor2。

 

接下來，我們修改配置文件，讓Interceptor1、Interceptor2都去攔截主程式方法GetInfo1。

若是在.Net Core環境下，DeveloperSharp.json文件的內容修改為如下：

{
  "DeveloperSharp":
  {
     "AspectObject":
     [
         {
           "name":"School.Aspect.Interceptor1", 
           "scope":"School.Logic.PersonManage",
           "method":"GetInfo1"
         },
         {
           "name":"School.Aspect.Interceptor2", 
           "scope":"School.Logic.PersonManage",
           "method":"GetInfo1"
         }
     ]
  }
}

若是在.Net Framework環境下，DeveloperSharp.xml文件的內容修改為如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<DeveloperSharp>
  <AspectObject>
    <Ao name="School.Aspect.Interceptor1" scope="School.Logic.PersonManage" method="GetInfo1"/>
    <Ao name="School.Aspect.Interceptor2" scope="School.Logic.PersonManage" method="GetInfo1"/>
  </AspectObject>
</DeveloperSharp>

 

上述修改完畢，運行控制台主調程式，結果如下：

【控制台顯示出】：共有輔導員40人

從上述運行結果，我們大致可以推斷出：Interceptor1、Interceptor2這兩個Aspect橫切麵攔截器是按配置順序執行的。其中，Interceptor1先把GetInfo1方法的兩個參數值改為了("老師",20)，接著，Interceptor2又把GetInfo1方法的兩個參數值改為了("輔導員",40)，所以最終GetInfo1方法的參數值變為了("輔導員",40)。

 

5.AOP的泛型處理
如果我們的主程式是泛型方法，則需要用InvokeMethod<T>這種方式來進行調用。

比如，現有如下的主程式代碼：

//從NuGet引用DeveloperSharp包
using DeveloperSharp.Structure.Model;

namespace Test4Logic
{
    //主程式必須繼承自LogicLayer類
    public class Calculate : LogicLayer
    {
        public int add(int i, int j)
        {
            return i + j;
        }

        public int add(int i, int j, int k)
        {
            return i + j + k;
        }

        public string add<T>(T i, T j, T k)
        {
            return "T" + i.ToString() + j.ToString() + k.ToString();
        }

        public string add<T, V>(T i, T j, V k)
        {
            return "TTV" + i.ToString() + j.ToString() + k.ToString();
        }

        public string add<T, V>(T i, V j, V k)
        {
            return "TVV" + i.ToString() + j.ToString() + k.ToString();
        }
    }
}

 

對應的Aspect橫切麵類代碼如下：

//從NuGet引用DeveloperSharp包
using DeveloperSharp.Structure.Model.Aspect;

namespace Test4Aspect
{
    //橫切麵程式必須繼承自AspectModel類
    public class Interceptor : AspectModel
    {
        //PreProcess方法先於主程式執行
        public override void PreProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {
            //把主程式的第一個參數值改掉
            e.MethodInfo.ParameterValues[0] = 8;

        }

        //PostProcess方法後於主程式執行
        public override void PostProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {

        }
    }
}

 

對應的配置文件如下：
若是在.Net Core環境下，DeveloperSharp.json文件的內容如下：

{
  "DeveloperSharp":
  {
     "AspectObject":
     [
         {
           "name":"Test4Aspect.Interceptor",  //橫切麵攔截器類
           "scope":"Test4Logic.Calculate",    //被攔截的主程式類
           "method":"add"                     //被攔截的方法
         }
     ]
  }
}

若是在.Net Framework環境下，DeveloperSharp.xml文件的內容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<DeveloperSharp>
  <AspectObject>
    <Ao name="Test4Aspect.Interceptor" scope="Test4Logic.Calculate" method="add"/>
  </AspectObject>
</DeveloperSharp>

 

控制台主調程式代碼如下： 

        //需要引用Test4Aspect、Test4Logic、DeveloperSharp三項
        static void Main(string[] args)
        {
              var cal = new Test4Logic.Calculate();

              //要用這種形式調用主程式中的方法，AOP功能才會生效
              var r1 = cal.InvokeMethod("add", 1, 2);
              var r2 = cal.InvokeMethod("add", 1, 2, 3);
              var r3 = cal.InvokeMethod<int>("add", 1, 2, 3);
              var r4 = cal.InvokeMethod<int, float>("add", 1, 2, (float)3);
              var r5 = cal.InvokeMethod<int, float>("add", 1, (float)2, (float)3);

              Console.WriteLine(r1);
              Console.WriteLine(r2);
              Console.WriteLine(r3);
              Console.WriteLine(r4);
              Console.WriteLine(r5);

              Console.ReadLine();
        }

 

運行上述控制台主調程式，結果如下：

【控制台顯示出】：
10
13
T823
TTV823
TVV823

主程式中每個泛型方法的對應調用一目瞭然。

 

6.AOP的非同步處理
如果我們的主程式是非同步方法，還是使用InvokeMethod來進行調用。下麵給出一個代碼樣式示例（代碼做了簡化處理）：

//主程式

    //主程式必須繼承自LogicLayer類
    public class UserService : LogicLayer
    {
        public async Task<Worker> GetUser(string Id, int Age, string Name)
        {
              //...相關代碼...
        }

        public async Task<T> GetUser<T>(string Id, int Age, string Name) where T : User, new()
        {
              //...相關代碼...
        }
    }
----------------------------------------------------------------------
//主調程式

       var us = new UserService();

       //要用這種形式調用主程式中的方法，AOP功能才會生效
       var worker = await us.InvokeMethod("GetUser", "C007", 26, "alex");
       var user = await us.InvokeMethod<Manager>("GetUser", "A002", 46, "kevin");

       Console.WriteLine(worker.Name);
       Console.WriteLine(user?.Name);

 

即然主程式可以是非同步的，那Aspect橫截面攔截程式能不能也是非同步的了？答案是肯定的。你可以把PreProcess與PostProcess中的至少一個改為非同步方法，實現單個Aspect類的同步非同步混用，其代碼結構與原先的同步Aspect類一致，這點連.NET/微軟自身都還沒有實現...
下麵給出一個示例代碼：

    //橫切麵程式必須繼承自AspectModel類
    public class UserInterceptor : AspectModel
    {
        //PreProcess方法先於主程式執行
        public override void PreProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {

        }

        //PostProcess方法後於主程式執行
        public override async void PostProcess(object sender, AspectEventArgs e)
        {
            await Task.Run(() =>
            {
                Thread.Sleep(10000);
                File.AppendAllText("D:/zzz.txt", "耗時操作");
            });
        }
    }

  

7.優勢總結

本文所講述的，是全網唯一實現AOP徹底解耦的技術方案。使用它，當你需要給主程式增加Aspect橫切麵攔截器時，無論是增加一個還是多個，都不再需要修改&重新編譯主程式。這實現了不同功能構件之間的0依賴拼裝/拆卸開發方式，隨之而來的也會對研發團隊的管理模式產生重大影響，意義深遠...

 

8.展望

AOP對於程式代碼的解耦、業務模塊的拆分與拼裝組合，有著巨大的作用。正確的使用AOP，甚至能對傳統的軟體架構設計，產生顛覆性的影響，如超級戰士出場一般，讓所有人刮目相看，完全耳目一新！！

為了讓讀者能直觀感知AOP的上述神奇魅力，下麵給出一個業務案例：
有一批貨品要錄入資料庫，貨品包含長、寬、高、顏色、類型等屬性。現在有業務需求如下，
（1）當貨

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