Programación Orientada a Aspectos

M.C. Juan Carlos Olivares Rojas

Construcción del SW

Evolución del SW

Evolución del SW

Problemática Actual

• Un sistema complejo puede verse como una implementación combinada de múltiples áreas de interés (concerns)

Problemática Actual

Clase Libro {…..<todas las cosas de libro><manejo de errores>…}

Clase Socio {…..<todas las cosas de socio><manejo de errores><controles de acceso>}

Clase Alquiler {…..

<todas las cosas de alquiler><manejo de errores><controles de acceso>

}

Biblioteca

Class Biblioteca { private libro [] libros ; private socio [] socios;  public Biblioteca() { … public void prestamo( socio S, libro L) { if controlDeAccesoValido() then{ // código del método } else{ generarExcepcion(); } }

public void ingresarSocio(socio S){ if controlDeAccesoValido() then{ // código del método } else{ generarExcepcion(); } }// demás métodos…}

Control de accesoControl de acceso

Funcionalidad básicaFuncionalidad básica

Tiranía de la descomposición dominante

• Descomponer por forma, por color, por tamaño.• Nos vemos obligados a elegir un modelo como principal.

Distintos Modelos

• Ordenado por Forma

• Ordenado por Color

Jerarquía Color-Forma• Nos vemos obligados a elegir un modelo como principal. En este caso: color, y luego forma

Definición de POA

• Fue presentada en público por Gregor Kickzales y su equipo de investigación de Palo Alto Research Center en 1996.

• “ Un aspecto es una unidad modular que se disemina por la estructura de otras unidades funcionales. Los aspectos existen tanto en la etapa de diseño como en la de implementación…”

Definición de Aspecto

• Un aspecto de diseño es una unidad modular del diseño que se entremezcla en la estructura de otras partes del diseño. Un aspecto de programa o de código es una unidad modular del programa que aparece en otras unidades modulares del programa (G. Kiczales) ”

POA

• La POA promueve la separación de conceptos a través de mecanismos, que permiten abstraer y componer estos

conceptos a lo largo del sistema.

• Un aspecto es un concepto que no es posible encapsularlo claramente, y que resulta diseminado por todo el código.

• Un aspecto será la unidad que encapsulará un concepto entrecruzado.

Estructura Tradicional

Lenguaje

Compilador o Intérprete

EJECUTABLE

PROGRAMA

Estructura POA

... Lenguaje base

Lenguaje de aspectos 1

Lenguaje de aspectos N

... TEJEDOR (WEAVER)

EJECUTABLE

PROGRAMA DE ASPECTOS N

PROGRAMA DE ASPECTOS 1

PROGRAMA DE COMPONENTES

ProgramaPrograma

Estructura POA

Esquema POA

Conceptos Básicos de POAPunto de

unión(Join Point)

Una posición bien definida dentro del código orientado a objetos, por ejemplo, la declaración de un método.

Punto de corte

(Pointcut)

Un conjunto de condiciones aplicadas a un punto de unión que, al cumplirse, activarán el punto de corte y se ejecutará el punto de ejecución asignado a dicho punto de corte.

Punto de ejecución (Advice)

Fragmento de código que se ejecuta cuando se activa un punto de corte.

Aspecto (Aspect)

La combinación de puntos de corte, puntos de unión y puntos de ejecución.

Definición de un aspecto

Aspecto Control {

Punto de enlace operacionesSeguras = llamadas a Biblioteca.prestamo & llamadas a Biblioteca.ingresarSocio& ...

antes de operacionesSeguras: {if !=(controlDeAccesoValido()) then{ generarExcepcion(); }

}

Relación POA y POO

Clase A

Clase A1

Attb1

Attb2

Método 1

Clase A2

Attb 3

Método 1

Método 2

POO: conceptos comunes

POA: conceptos entrecruzados

Evolución de la POO en la POA

Comportamientopropio

Comportamientopropio

Persistencia

Traza

……..

Comportamientopropio

Comportamientopropio

Persistencia Traza

Clase A Clase B

Clase A Clase B

Clases

Aspectos

Ventajas de la POA

• Un código menos enmarañado, más natural y más reducido.

• Mayor facilidad para razonar sobre los conceptos, ya que están separados y las dependencias entre ellos son mínimas.

• Un código más fácil de depurar y más fácil de mantener.

Herramientas POA• Lenguajes para programar Aspectos:

• AspectJ: Extensión a Java para aplicar aspectos. La más popular.

• AspectC++, AspectS, CAESAR.

• En .NET: Weave.NET, Source Weave.

Problemática Clase Banco

public class Banco { // declaraciones varias

public double ProcesarDebito(long cuentaId, double monto) { // apertura de demarcacion transaccional

try { // recupero de la cuenta // validaciones de negocio // logica de negocio asociada al débito // persistencia del nuevo estado // traceo del movimiento para auditoria // cierre exitoso de la transacción (commit) return nuevo saldo cuenta; } catch (Excepcion e) { // traceo de la excepcion para auditoría // cierre anormal de la transacción (rollback) // relanzamiento de la excepcion para las capas superiores } }

// declaraciones de otros métodos de negocio}

Transaccionalidad

Persistencia

Trazabilidad

Descomposición aspectual• Separación de intereses (separation of concerns)• Busca aislar aquellos intereses transversales (cross

cutting concerns)• Cada uno de dichos intereses se implementará en

una unidad separada

Recomposición Aspectual

Versión AOP de Banco

public class Banco { // declaraciones varias

public double ProcesarDebito(long cuentaId, double monto) { // apertura de demarcacion transaccional

try { // recupero de la cuenta // validaciones de negocio // logica de negocio asociada al débito // persistencia del nuevo estado // traceo del movimiento para auditoria // cierre exitoso de la transacción (commit) return nuevo saldo cuenta; } catch (Excepcion e) { // traceo de la excepcion para auditoría // cierre anormal de la transacción (rollback) // relanzamiento de la excepcion para las capas superiores } }

// declaraciones de otros métodos de negocio}

Transaccionalidad

Persistencia

Trazabilidad

Tran

sacc

iona

lidad

Pers

iste

ncia

Traz

abilid

ad

??

Versión AOP de Banco

public class Banco { // declaraciones varias

public double ProcesarDebito(long cuentaId, double monto) { // validaciones de negocio // logica de negocio asociada al débito return nuevo saldo cuenta; }

// declaraciones de otros métodos de negocio}

Pers

iste

ncia

Traz

abilid

ad

Tran

sacc

iona

lidad

Hola Mundo en Aspectospackage ejemplo;public class HW {

private String mensaje; public HW() {

this.mensaje = “Hello World";}public void setMensaje(String M){

this.mensaje = M;}public String getMensaje(){

return this.mensaje;}public void showMensaje(){

System.out.println(this.mensaje);}

}

package ejemplo;

public class HelloWorld {public static void main(String[]

args) {HW H; H= new HW();H.showMensaje();

}}

Hola Mundo en Aspectos

package ejemplo;

public aspect Aspecto {pointcut mensajesAImprimir() : call (void HW.showMensaje());

before(): mensajesAImprimir(){ System.out.println(“Hola a todos"); }after(): mensajesAImprimir(){ System.out.println(“Chao a todos"); }

}

Hola Mundo en Aspectos

Actividad• Desarrollar un programa que utilice una

estructura de datos Cola la cual tenga definida dos operaciones: insertar y eliminar.

• La implantación del comportamiento de validación de las operaciones de la cola se realizará a través de un aspecto.

• La cola se realizará a través de un arreglo estático que puede contener cualquier tipo de datos

Alternativas a los Aspectos

• Lenguajes (OO, Basados en Componentes)

• Diseño de patrones

• Reflexión

Puntos de Corte

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Ejemplo de Designadores de Puntos de Corte

• Cuando un método particular se ejecuta:– execution(void Point.setX(int))

• Cundo un método es invocado: call(void Point.setX(int))

• Cuando un manejador de excepciones se ejecuta: handler(ArrayOutOfBoundsException)

• Cuando el objeto está actualmente ejecutánode: this(SomeType)

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Ejemplos de Designadores de Puntos de Cortes

• Cuando se ejecuta el método perteniciente a una clase– within(MyClass)

• Cunado el punto de enlace está en el flujo de control de una llamada a un método main de prueba sin argumentos.

• El punto de corte target hace referencia a cualquier punto de enlace posible

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Pointcut designator wildcards• Es posible ejecutar comodines

– execution(* *(..)) – call(* set(..)) – execution(int *()) – call(* setY(long)) – call(* Point.setY(int)) – call(*.new(int, int))

Puntos de Corte

• Tipos de Puntos de Enlace– Métodos– Constructores– Get/Set– Manejo de Excepciones

a Line

dispatch

call join points

execution join points

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Ejemplos de Designadores de Puntos de Corte

• Se pueden aplicar las siguientes operaciones: or (“||”), and (“&&”) y not (“!”).

• Ejemplos:– target(Point) && call(int *())– call(* *(..)) && (within(Line) || within(Point)) – within(*) && execution(*.new(int))– !this(Point) && call(int *(..))

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Tipos de Advice• before advice• after advice• after returning • after throwing• after• around advice

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Advice con Parámetros• Se puede acceder al contexto de un punto de

enlace de la siguiente forma:

• pointcut setXY(FigureElement fe, int x, int y): call(void FigureElement.setXY(int, int)) && target(fe) && args(x, y);

• after(FigureElement fe, int x, int y) returning: setXY(fe, x, y) { System.out.println(fe + " moved to (" + x + ", " + y + ").");}

Otro ejemplo

HistoryUpdating

Display

*

2Point

getX()getY()setX(int)setY(int)moveBy(int, int)

Line

getP1()getP2()setP1(Point)setP2(Point)moveBy(int, int)

Figure

makePoint(..)makeLine(..)

FigureElement

moveBy(int, int)

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Otro Ejemplo

HTTPRequest

HTTPResponse

Servlet

getCookies()getRequestURI()(doc)getSession()getRequestedSessionId()...

getRequest()setContentType(contentType)getOutptutStream()setSessionId(id)...

SessionInterceptor

requestMap(request)beforeBody(req, resp)...

SessiongetAttribute(name)setAttribute(name, val)invalidate()...

Refactorización• Consiste en modificar la estructura interna de un

programa sin modificar su compartimiento externo. Es útil para mejor el mantenimiento de software.

• Refactorizar las aplicaciones de Triangulo (dos métodos para calcular el área) y las raíces de una ecuación cuadrática para que modelen los comportamientos de validación y manejo de errores en forma de aspectos.

Actividad• Juntar esos dos modelos (Beans) en un solo

programa con interfaz gráfica.

• Tratar de que los puntos de corte sean lo más genérico para que se puedan utilizar el mismo advice en los métodos de la clase

Bibliografìa• Mejía, Pedro, Programación Orientada a

Aspectos, CINVESTAV, México.

• Antonia Mª Reina Quintero (2000), Visión General de la Programación Orientada a Aspectos. Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos. Facultad de Informática y Estadística Universidad de Sevilla. (2000).

Bibliografìa• Mario Rodriguez, POA, Gerente Relaciones

Académicas, Microsoft Cono Sur

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