一文读懂 AOP | 你想要的最全面 AOP 方法探讨
前前言
相信你们在入门 AOP 时，经常被繁多的术语、方法和框架绕晕。AOP 好像有点耳熟？Javaseopt 是个什么？Javassist 又是啥？Dexposed、APT 也是 AOP？本篇将辅助你快速理清概念，掌握 AOP 思想，找到最适合本身业务场景的 AOP 方法。java
前言
上文 也谈代码 —— 重构两年前的代码 中，咱们提到最佳的系统架构由模块化的关注面领域组成，每一个关注面均用纯 Java 对象实现。不一样的领域之间用最不具备侵害性的「方面」或「类方面」工具整合起来。android
反思本身的项目，有不少模块没有作到恰当地切分关注面，每每在业务逻辑中耦合了业务埋点、权限申请、登录状态的判断、对不可预知异常 try-catch 和一些持久化操做。git
虽然说保证代码最简单化和可运行化颇有必要，但咱们仍是能够尝试小范围的重构。就如「代码整洁之道」中所说：经过方面式的手段切分关注面的威力不可低估，假如你能用 POJO 编写应用程序的领域逻辑，在代码层面与架构关注面分离开，就有可能真正地用测试来驱动架构。github
这里的切分关注面的思想就是 AOP。数据库
1、AOP即面向切向编程
AOP 是 Aspect Oriented Programming 的缩写，译为面向切向编程。用咱们最经常使用的 OOP 来对比理解：编程
纵向关系 OOP，横向角度 AOP
举个小例子：设计模式
设计一个日志打印模块。按 OOP 思想，咱们会设计一个打印日志 LogUtils 类，而后在须要打印的地方引用便可。api
public class ClassA {
private void initView() {
LogUtils.d(TAG, "onInitView");
}
}
public class ClassB {
private void onDataComplete(Bean bean) {
LogUtils.d(TAG, bean.attribute);
}
}
public class ClassC {
private void onError() {
LogUtils.e(TAG, "onError");
}
}
复制代码
看起来没有任何问题是吧？缓存
可是这个类是横跨并嵌入众多模块里的，在各个模块里分散得很厉害，处处都能见到。从对象组织角度来说，咱们通常采用的分类方法都是使用相似生物学分类的方法，以「继承」关系为主线，咱们称之为纵向，也就是 OOP。设计时只使用 OOP思想可能会带来两个问题：安全
-
对象设计的时候通常都是纵向思惟，若是这个时候考虑这些不一样类对象的共性，不只会增长设计的难度和复杂性，还会形成类的接口过多而难以维护（共性越多，意味着接口契约越多）。
-
须要对现有的对象 动态增长 某种行为或责任时很是困难。
而AOP就能够很好地解决以上的问题，怎么作到的？除了这种纵向分类以外，咱们从横向的角度去观察这些对象，无需再去处处调用 LogUtils 了，声明哪些地方须要打印日志，这个地方就是一个切面，AOP 会在适当的时机为你把打印语句插进切面。
// 只须要声明哪些方法须要打印 log，打印什么内容
public class ClassA {
@Log(msg = "onInitView")
private void initView() {
}
}
public class ClassB {
@Log(msg = "bean.attribute")
private void onDataComplete(Bean bean) {
}
}
public class ClassC {
@Log(msg = "onError")
private void onError() {
}
}
复制代码
若是说 OOP 是把问题划分到单个模块的话，那么 AOP 就是把涉及到众多模块的某一类问题进行统一管理。AOP的目标是把这些功能集中起来，放到一个统一的地方来控制和管理。利用 AOP 思想，这样对业务逻辑的各个部分进行了隔离，从而下降业务逻辑各部分之间的耦合，提升程序的可重用性，提升开发效率。
OOP 与 AOP 的区别
-
面向目标不一样：简单来讲 OOP 是面向名词领域，AOP 面向动词领域。
-
思想结构不一样：OOP 是纵向结构，AOP 是横向结构。
-
注重方面不一样：OOP 注重业务逻辑单元的划分，AOP 偏重业务处理过程当中的某个步骤或阶段。
OOP 与 AOP 的联系
二者之间是一个相互补充和完善的关系。
2、应用场景
那AOP既然这么有用，除了上面提到的打印日志场景，还有没有其余用处呢？
固然有！
只要系统的业务模块都须要引用通用模块，就可使用AOP。如下是一些经常使用的业务场景：
1. 参数校验和判空
系统之间在进行接口调用时，每每是有入参传递的，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致使业务逻辑的异常，大量的异常捕获无疑增长了接口实现的复杂度，也让代码显得雍肿冗长，所以提早对入参进行验证是有必要的，能够提早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。
2. Android API23+的权限控制
避免处处都是申请权限和处理权限的代码
3. 无痕埋点
4. 安全控制
好比全局的登陆状态流程控制。
5. 日志记录
6. 事件防抖
防止View被连续点击触发屡次事件
7. 性能统计
检测方法耗时其实已经有一些现成的工具，好比 trace view。痛点是这些工具使用起来都比较麻烦，效率低下，并且没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。能够采用 AOP 思想对每一个方法作一个切点，在执行以后打印方法耗时。
8. 事务处理
声明方法，为特定方法加上事务，指定状况下（好比抛出异常）回滚事务
9. 异常处理
替代防护性的 try-Catch。
10. 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。
11. 软件破解
使用 Hook 修改软件的验证类的判断逻辑。
12. 热修复
AOP 可让咱们在执行一个方法的前插入另外一个方法，运用这个思路，咱们能够把有 bug 的方法替换成咱们下发的新方法。
3、AOP 方法
本篇为入门篇，重在理解 AOP 思想和应用，辅助你快速进行 AOP 方法选型，因此 AOP 方法这块暂不会深刻原理和术语。
Android AOP 经常使用的方法有 JNI HOOK 和 静态织入。
动态织入 Hook 方式
在运行期，目标类加载后，为接口动态生成代理类，将切面植入到代理类中。相对于静态AOP更加灵活。但切入的关注点须要实现接口。对系统有一点性能影响。
-
Dexposed
-
Xposed
-
epic
在 native 层修改 java method 对应的 native 指针
动态字节码生成
- Cglib + Dexmaker
Cglib 是一个强大的,高性能的 Code 生成类库， 原理是在运行期间目标字节码加载后，经过字节码技术为一个类建立子类，并在子类中采用方法拦截的技术拦截全部父类方法的调用，顺势织入横切逻辑。因为是经过子类来代理父类，所以不能代理被 final 字段修饰的方法。
可是 Cglib 有一个很致命的缺点：底层是采用著名的 ASM 字节码生成框架，使用字节码技术生成代理类，也就是经过操做字节码来生成的新的 .class 文件，而咱们在 Android 中加载的是优化后的 .dex 文件，也就是说咱们须要能够动态生成 .dex 文件代理类，所以 Cglib 不能在 Android 中直接使用。有大神根据 Dexmaker 框架（dex代码生成工具）来仿照 Cglib 库动态生成 .dex 文件，实现了相似于 Cglib 的 AOP 的功能。详细的用法可参考：将cglib动态代理思想带入Android开发
静态织入方式
- 在编译期织入，切面直接以字节码的形式编译到目标字节码文件中，，这要求使用特殊的 Java 编译器。
- 在类装载期织入，这要求使用特殊的类装载器。
静态织入对系统无性能影响。但灵活性不够。
-
APT
-
AspectJ
-
ASM
-
Javassist
-
DexMaker
-
ASMDEX
这么多方法？有什么区别？
方法做用期比对
一图胜千言
AOP 是思想，上面的方法其实都是工具，只不过是插入时机和方式不一样。
同：均可以织入逻辑，都体现了 AOP 思想
异：做用的时机不同，且适用的注解的类型不同。
方法优缺点、难点比对
| 方法 | 做用时机 | 操做对象 | 优势 | 缺点 | 为了上手，我须要掌握什么？ |
|---|---|---|---|---|---|
| APT | 编译期：还未编译为 class 时 | .java 文件 | 1. 能够织入全部类；2. 编译期代理，减小运行时消耗 | 1. 须要使用 apt 编译器编译；2. 须要手动拼接代理的代码（可使用 Javapoet 弥补）；3. 生成大量代理类 | 设计模式和解耦思想的灵活应用 |
| AspectJ | 编译期、加载时 | .java 文件 | 功能强大，除了 hook 以外，还能够为目标类添加变量，接口。也有抽象，继承等各类更高级的玩法。 | 1. 不够轻量级；2. 定义的切点依赖编程语言，没法兼容Lambda语法；3. 没法织入第三方库；4. 会有一些兼容性问题，如：D八、Gradle 4.x等 | 复杂的语法，但掌握几个简单的，就能实现绝大多数场景 |
| Javassist | 编译期：class 还未编译为 dex 时或运行时 | class 字节码 | 1. 减小了生成子类的开销；2. 直接操做修改编译后的字节码，直接绕过了java编译器，因此能够作不少突破限制的事情，例如，跨 dex 引用，解决热修复中 CLASS_ISPREVERIFIED 问题。 | 运行时加入切面逻辑，产生性能开销。 | 1. 自定义 Gradle 插件；2. 掌握groovy 语言 |
| ASM | 编译期或运行期字节码注入 | class 字节码 | 小巧轻便、性能好，效率比Javassist高 | 学习成本高 | 须要熟悉字节码语法，ASM 经过树这种数据结构来表示复杂的字节码结构，并利用 Push 模型来对树进行遍历，在遍历过程当中对字节码进行修改。 |
| ASMDEX | 编译期和加载时：转化为 .dex 后 | Dex 字节码，建立 class 文件 | 能够织入全部类 | 学习成本高 | 须要对 class 文件比较熟悉，编写过程复杂。 |
| DexMaker | 同ASMDEX | Dex 字节码，建立 dex 文件 | 同ASMDEX | 同ASMDEX | 同ASMDEX |
| Cglib | 运行期生成子类拦截方法 | 字节码 | 没有接口也能够织入 | 1. 不能代理被final字段修饰的方法；2. 须要和 dexmaker 结合使用 | -- |
| xposed | 运行期hook | -- | 能hook本身应用进程的方法，能hook其余应用的方法，能hook系统的方法 | 依赖三方包的支持，兼容性差，手机须要root | -- |
| dexposed | 运行期hook | -- | 只能hook本身应用进程的方法，但无需root | 1. 依赖三方包的支持，兼容性差；2. 只能支持 Dalvik 虚拟机 | -- |
| epic | 运行期hook | -- | 支持 Dalvik 和 Art 虚拟机 | 只适合在开发调试中使用，碎片化严重有兼容性问题 | -- |
4、经常使用的 AOP 方法介绍
业务中经常使用的 AOP 方式为静态织入，接下来详细介绍静态织入中最经常使用的三种方式：APT、AspectJ、Javassist。
1. 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）做为输入，生成 .java 文件做为输出。简单来讲就是在编译期，经过注解生成 .java 文件。使用的 Annotation 类型是 SOURCE。
表明框架：DataBinding、Dagger二、ButterKnife、EventBus三、DBFlow、AndroidAnnotation
为何这些框架注解实现 AOP 要使用 APT？
目前 Android 注解解析框架主要有两种实现方法，一种是运行期经过反射去解析当前类，注入相应要运行的方法。另外一种是在编译期生成类的代理类，在运行期直接调用代理类的代理方法，APT 指的是后者。
若是不使用APT基于注解动态生成 java 代码，那么就须要在运行时使用反射或者动态代理，好比大名鼎鼎的 butterknife 以前就是在运行时反射处理注解，为咱们实例化控件并添加事件，然而这种方法很大的一个缺点就是用了反射，致使 app 性能降低。因此后面 butterknife 改成 apt 的方式，能够留意到，butterknife 会在编译期间生成一个 XXX_ViewBinding.java。虽然 APT 增长了代码量，可是再也不须要用反射，也就无损性能。
APT 的缺点改进
性能问题解决了，又带来新的问题了。咱们在处理注解或元数据文件的时候，每每有自动生成源代码的须要。难道咱们要手动拼接源代码吗？不不不，这不符合代码的优雅，JavaPoet 这个神器就是来解决这个问题的。
JavaPoet
JavaPoet 是 square 推出的开源 java 代码生成框架，提供 Java Api 生成 .java 源文件。这个框架功能很是有用，咱们能够很方便的使用它根据注解、数据库模式、协议格式等来对应生成代码。经过这种自动化生成代码的方式，可让咱们用更加简洁优雅的方式要替代繁琐冗杂的重复工做。本质上就是用建造者模式来替代手工拼写源文件。
JavaPoet详细用法可参考：javapoet——让你从重复无聊的代码中解放出来
2. AspectJ
目前最好、最方便、最火的 AOP 实现方式当属 AspectJ，它是一种几乎和 Java 彻底同样的语言，并且彻底兼容 Java。
可是在 Android 上集成 AspectJ 是比较复杂的。
咱们须要使用 andorid-library gradle 插件在编译时作一些 hook。使用 AspectJ 的编译器（ajc，一个java编译器的扩展）对全部受 aspect 影响的类进行织入。在 gradle 的编译 task 中增长一些额外配置，使之能正确编译运行。等等等等……
有不少库帮助咱们完成这些工做，能够方便快捷接入 AspectJ。
AspectJ 框架选型
| 库 | 大小 | 兼容性 | 缺点 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| Hugo | 131kb | -- | 不支持AAR或JAR切入 | -- |
| gradle-android-aspectj-plugin | -- | -- | 没法兼容databinding，不支持AAR或JAR切入 | 该库已经弃用 |
| AspectJx（推荐） | 44kb | 会和有transform功能的插件冲突，如：retroLambda | 在前二者基础上扩展支持AAR, JAR及Kotlin的应用 | 仅支持annotation的方式，不支持 *.aj 文件的编译 |
3. Javassist
表明框架：热修复框架HotFix 、Savior（InstantRun）
Javassist 是一个编辑字节码的框架，做用是修改编译后的 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，首先咱们得知道何时编译完成，而且咱们要在 .class文件被转为 .dex 文件以前去作修改。在 Gradle Transfrom 这个 api 出来以前，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 以前，在这个自定义的 Task 中使用 Javassist 或者 ASM 对 class 字节码进行操做。而 Transform 更为方便，咱们再也不须要插入到某个Task前面。Tranfrom 有本身的执行时机，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以前。
5、总结
AOP 重在理解这种思想：
- 先考虑要在什么期间插入代码，选用合适的 AOP 方法；
- 找准切入点也就是代码可注入的点，好比一个方法的调用处或者方法内部；
- 接着考虑怎么过滤方法，找到注入点的描述，好比注入到全部onClick方法：call(* view.onClick(..))；
- 接着要考虑以怎样的方式处理代码，是在代码执行前？执行后？仍是包裹代码？仍是替换目标代码？
任何的技术都须要有业务依托和落地，想要一步步实现 AOP 应用落地？请戳 一文应用 AOP | 最全选型考量 + 边剖析经典开源库边实践，美滋滋。
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