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.Net平台AOP技术研究  

2013-01-05 10:57:00|  分类: 设计模式 |  标签: |举报 |字号 订阅

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4.1.Net平台AOP技术概览

.Net平台与Java平台相比,由于它至今在服务端仍不具备与unix系统的兼容性,也不具备类似于Java平台下J2EE这样的企业级容器,使得.Net平台在大型的企业级应用上,常常为人所诟病。就目前而言,.Net平台并没有提供AOP技术的直接实现,而微软在未来对于.Net的发展战略目标,我们仍未可知。但我相信微软对于目前炙手可热的AOP技术应该不会视而不见。也许在未来的.Net平台下,会出现类似于Spring那样的轻量级IoC容器,加上O/R Mapping的进一步实现与完善,随着Windows Server操作系统的逐步推新,.Net平台对于企业级系统开发的支持会越来越多。

AOP技术在.Net平台中的应用,相较于Java平台而言,还远不够成熟,功能也相对较弱,目前能够投入商用的AOP工具几乎没有。借鉴Java开源社区的成功,.Net平台下AOP工具的开发也都依托于开源社区的力量。众多开源爱好者,仍然在坚持不懈对AOP技术进行研究和实践,试图找到AOP技术与.Net之间的完美结合点,从而开发出真正能够商用的功能强大的AOP工具。就目前而言,大部分在.Net平台下的AOP工具,大部分均脱胎于Java平台下的AOP工具,例如Spring.Net之于Spring,Eos之于AspectJ。由于Java平台和.Net平台在语言机制上的相似性,使得它们在实现AOP的技术机制上,大体相似,无非是利用静态织入或动态织入的方式,完成对aspect的实现。

目前在.Net平台下的AOP大部分仍然处于最初的开发阶段,各自发布的版本基本都是beta版。其中较有代表性的AOP工具包括Aspect#,Spring.Net,Eos等。

Aspect#是基于Castle动态代理技术实现的。Castle动态代理技术利用了.Net的Emit技术,生成一个新的类去实现特定的接口,或者扩展一个已有的类,并将其委托指向IInterceptor接口的实现类。通过Castle动态代理技术,就可以拦截方法的调用,并将Aspect的业务逻辑织入到方法中。利用Castle动态代理技术,最大的缺陷是它只对虚方法有效,这限制了Aspect#的一部分应用。

Spring.Net从根本意义上来说,是对Spring工具从Java平台向.Net平台的完全移植。它在AOP的实现上与Spring几乎完全相似,仍然利用了AOP联盟提供的拦截器、Advice等实现AOP。Spring.Net的配置文件也与Spring相同。

Eos采用的是静态织入的技术。它提供了独有的编译器,同时还扩展了C#语法,以类似于AspectJ的结构,规定了一套完整的AOP语法,诸如aspect,advice,before,after,pointcut等。Eos充分的利用了.Net中元数据的特点,以IL级的代码对方面进行织入,这也使得它的性能与其他AOP工具比较有较大的提高。

4.2 .Net平台下实现AOP的技术基础

如前所述,在.Net平台下实现AOP,采用的方式主要是静态织入和动态织入的方式。在本文中,我将充分利用.Net的技术特性,包括元数据、Attribute、.Net Remoting的代理技术,将其综合运用,最终以动态织入的方式实现AOP公共类库。本节将介绍实现AOP所必需的.Net知识。

4.2.1元数据(metadata)
4.2.1.1元数据概述

元数据是一种二进制信息,用以对存储在公共语言运行库(CLR)中可移植可执行文件 (PE) 或存储在内存中的程序进行描述。在.Net中,如果将代码编译为 PE 文件时,便会将元数据插入到该文件的一部分中,而该代码被编译成的Microsoft 中间语言 (MSIL),则被插入到该文件的另一部分中。在模块或程序集中定义和引用的每个类型和成员都将在元数据中进行说明。执行代码时,运行库将元数据加载到内存中,并引用它来发现有关代码的类、成员、继承等信息。

元数据以非特定语言的方式描述在代码中定义的每一类型和成员。它存储的信息包括程序集的信息,如程序集的版本、名称、区域性和公钥,以及该程序集所依赖的其他程序集;此外,它还包括类型的说明,包括类型的基类和实现的接口,类型成员(方法、字段、属性、事件、嵌套的类型)。

在.Net Framework中,元数据是关键,该模型不再需要接口定义语言 (IDL) 文件、头文件或任何外部组件引用方法。元数据允许 .NET 语言自动以非特定语言的方式对其自身进行描述,此外,通过使用Attribute,可以对元数据进行扩展。元数据具有以下主要优点:

1. 自描述文件

公共语言运行库(CLR)模块和程序集是自描述的。模块的元数据包含与另一个模块进行交互所需的全部信息。元数据自动提供COM中IDL的功能,允许将一个文件同时用于定义和实现。运行库模块和程序集甚至不需要向操作系统注册。运行库使用的说明始终反映编译文件中的实际代码,从而提高应用程序的可靠性。

2.语言互用性和更简单的基于组件的设计

元数据提供所有必需的有关已编译代码的信息,以供您从用不同语言编写的 PE 文件中继承类。您可以创建用任何托管语言(任何面向公共语言运行库的语言)编写的任何类的实例,而不用担心显式封送处理或使用自定义的互用代码。

3.Attribute

.NET Framework允许在编译文件中声明特定种类的元数据(称为Attribute)。在整个 .NET Framework 中到处都可以发现Attribute的存在,Attribute用于更精确地控制运行时程序如何工作。另外,用户可以通过自定义属性向 .NET Framework 文件发出用户自己的自定义元数据。

4.2.1.2元数据的结构

在PE文件中与元数据有关的主要包括两部分。一部分是元数据,它包含一系列的表和堆数据结构。每个元数据表都保留有关程序元素的信息。例如,一个元数据表说明代码中的类,另一个元数据表说明字段等。如果您的代码中有10个类,类表将有10行,每行为1个类。元数据表引用其他的表和堆。例如,类的元数据表引用方法表。元数据以四种堆结构存储信息:字符串、Blob、用户字符串和 GUID。所有用于对类型和成员进行命名的字符串都存储在字符串堆中。例如,方法表不直接存储特定方法的名称,而是指向存储在字符串堆中的方法的名称。

另一部分是MSIL指令,许多MSIL指令都带有元数据标记。元数据标记在 PE 文件的 MSIL 部分中唯一确定每个元数据表的每一行。元数据标记在概念上和指针相似,永久驻留在MSIL中,引用特定的元数据表。元数据标记是一个四个字节的数字。最高位字节表示特定标记(方法、类型等)引用的元数据表。剩下的三个字节指定与所说明的编程元素对应的元数据表中的行。如果用C#定义一个方法并将其编译到PE文件中,下面的元数据标记可能存在于PE文件的MSIL部分:
0x06000004

最高位字节 (0x06) 表示这是一个MethodDef标记。低位的三个字节 (000004) 指示公共语言运行库在 MethodDef 表的第四行查找对该方法定义进行描述的信息。

表4.1 描述了PE文件中元数据的结构及其每部分的内容:

PE部分  

 

 

PE部分的内容  

 

 

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