OOP面向对象和AOP面向切面介绍

[TOC]

## 1. OOP 面向对象

面向对象：OOP（Object Oriented Programming）是一种程序设计范型，它以对象为基础，将数据和操作封装在对象中，并利用类和继承等概念来构建和管理程序，面向对象是一种编程思想，它将现实世界中的对象映射到程序中的类和对象。它包括三个基本特征：封装、继承和多态。

### 1.1. 面向对象特性封装

封装是将数据和操作封装在对象中，从而隐藏对象的内部实现细节。通过将状态（属性）和行为（方法）封装在对象中，可以保护对象的状态不受外部干扰，同时也可以确保对象的行为不会对其他对象产生影响。

在C#中，可以通过使用访问修饰符（private、protected、public）来控制对类的访问权限。例如：

```csharp
public class Person
{
    private string name;
    private int age;

public Person(string name, int age)
    {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

public string GetName()
    {
        return this.name;
    }

public int GetAge()
    {
        return this.age;
    }
}
```

在上面的例子中，我们定义了一个名为`Person`的类，并使用访问修饰符将属性（name和age）封装在类内部。外部代码无法直接访问这些属性，只能通过公共方法（GetName和GetAge）来获取属性值。

### 1.2. 面向对象特性继承

继承是面向对象编程中的另一个重要概念。它允许我们创建一个新的类（子类），从现有类（父类）继承属性和方法。子类可以添加新的属性和方法，也可以重写父类中的方法。

在C#中，可以使用关键字“class”和“:”来定义一个继承关系。例如：

```csharp
public class Animal
{
    public void Eat()
    {
        Console.WriteLine("Animal is eating.");
    }
}

public class Dog : Animal
{
    public void Bark()
    {
        Console.WriteLine("Dog is barking.");
    }
}
```

在上面的例子中，我们定义了一个`Animal`类作为基类，然后创建了一个`Dog`类作为`Animal`类的子类。`Dog`类继承了`Animal`类的Eat方法，并添加了一个新的方法Bark。通过继承，我们可以更好地组织和管理代码，并实现代码的重用。

### 1.3. 面向对象特性多态

多态是指同一个方法在运行时可以具有不同的表现形式。在面向对象编程中，多态性通常是通过重写方法和接口来实现的。通过使用多态，我们可以将对象视为其所属类的类型，而不是其实际类型。这使得代码更加灵活和可扩展。

在C#中，可以使用关键字“override”来重写父类中的方法。例如：

```csharp
using System;

// 定义一个基类 Animal
public abstract class Animal
{
    public abstract void Speak();
}

// 定义一个派生类 Dog，重写 Animal 中的 Speak 方法
public class Dog : Animal
{
    public override void Speak()
    {
        Console.WriteLine("Dog is barking!");
    }
}
```

在这个示例中，我们定义了一个抽象类`Animal`，其中包含一个抽象方法`Speak()`。然后，我们创建了一个派生类`Dog`，并使用`override`关键字重写了`Speak()`方法。这样，当我们创建一个`Dog`对象并调用`Speak()`方法时，将会输出"Dog is barking!"。

> Tips

> 子类重写父类的方法，需要父类的方法是虚方法（virtual）或父类是抽象类（abstract）和抽象的方法，抽象的方法没有主体，和接口方法声明类似。

### 1.4. 面向对象示例

```csharp
// 定义一个名为Person的类
public class Person
{
    // 定义两个私有成员变量
    public string name;
    public int age;

// 定义一个公共构造函数
    public Person(string name, int age)
    {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

// 定义一个公共方法来获取姓名
    public virtual string GetName()
    {
        return this.name;
    }

// 定义一个公共方法来获取年龄
    public virtual int GetAge()
    {
        return this.age;
    }
}

// 定义一个名为Student的类，继承自Person类
public class Student : Person
{
    // 定义一个私有成员变量来存储学号
    private int studentId;

// 定义一个公共构造函数，调用父类的构造函数
    public Student(string name, int age, int studentId) : base(name, age)
    {
        this.studentId = studentId;
    }

// 重写父类的GetAge方法，并添加学生特有的行为
    public override int GetAge()
    {
        Console.WriteLine("学生需要等到6岁才能入学哦！");
        return this.age + 6;
    }
}

// 定义一个名为Teacher的类，继承自Person类
public class Teacher : Person
{
    // 定义一个私有成员变量来存储教龄
    private int teachingYears;

// 定义一个公共构造函数，调用父类的构造函数
    public Teacher(string name, int age, int teachingYears) : base(name, age)
    {
        this.teachingYears = teachingYears;
    }

// 重写父类的GetAge方法，并添加教师特有的行为
    public override int GetAge()
    {
        Console.WriteLine("教师已经有" + this.teachingYears + "年的教龄了！");
        return this.age + this.teachingYears;
    }
}
```

这个示例代码中，我们定义了三个类：`Person`、`Student`和`Teacher`。`Person`类是基类，包含了两个私有成员变量（name和age）和一个公共构造函数。然后，我们创建了两个派生类：`Student`和`Teacher`，它们都继承自`Person`类。在派生类中，我们重写了父类的`GetAge`方法，并添加了各自特有的行为。最后，在主程序中创建了一个学生对象和一个教师对象，并调用它们的`GetAge`方法。

## 2. AOP 面向切面

面向对象的特点是继承、多态和封装。而封装就要求将功能分散到不同的对象中去，这在软件设计中往往称为职责分配。实际上也就是说，让不同的类设计不同的方法。这样代码就分散到一个个的类中去了。这样做的好处是降低了代码的复杂程度，使类可重用。 但是人们也发现，在分散代码的同时，也增加了代码的重复性。什么意思呢？比如说，我们在两个类中，可能都需要在每个方法中做日志。按面向对象的设计方法，我们就必须在两个类的方法中都加入日志的内容。也许他们是完全相同的，但就是因为面向对象的设计让类与类之间无法联系，而不能将这些重复的代码统一起来。 也许有人会说，那好办啊，我们可以将这段代码写在一个独立的类独立的方法里，然后再在这两个类中调用。但是，这样一来，这两个类跟我们上面提到的独立的类就有耦合了，它的改变会影响这两个类。那么，有没有什么办法，能让我们在需要的时候，随意地加入代码呢？这种在运行时，动态地将代码切入到类的指定方法、指定位置上的编程思想就是面向切面的编程。 一般而言，我们管切入到指定类指定方法的代码片段称为切面，而切入到哪些类、哪些方法则叫切入点。有了AOP，我们就可以把几个类共有的代码，抽取到一个切片中，等到需要时再切入对象中去，从而改变其原有的行为。这样看来，AOP其实只是OOP的补充而已。OOP从横向上区分出一个个的类来，而AOP则从纵向上向对象中加入特定的代码。有了AOP，OOP变得立体了。如果加上时间维度，AOP使OOP由原来的二维变为三维了，由平面变成立体了。从技术上来说，AOP基本上是通过代理机制实现的。 AOP在编程历史上可以说是里程碑式的，对OOP编程是一种十分有益的补充。

### 2.1. 什么是面向切面

**面向切面：**AOP（Aspect Oriented Programming）是一种编程范式，它的主要目标是解决在面向对象编程（OOP）中出现的`横切关注点`（cross-cutting concerns）的问题。在OOP中，我们通常将具有相同行为或特征的实体抽象为类或对象。然而，有些关注点是跨越多个类的，例如日志记录、事务管理、安全性等。这些关注点被称为横切关注点，因为它们横跨多个对象，不能被单一的对象或类所处理。

AOP解决了这个问题，它允许我们将这些横切关注点从核心业务逻辑中分离出来，从而提高代码的可维护性和可重用性。

***

#### 2.1.1. 什么是横切关注点

在面向切面编程（AOP）中，横切关注点是指跨越多个对象或类的公共逻辑或功能，这些关注点与程序中的核心业务逻辑无关。横切关注点通常是可以从程序中提取出来的功能，这些功能可以在不同的对象或类之间共享，从而提高代码的可重用性和可维护性。

例如，在日志记录切面中，横切关注点是记录日志的逻辑。这个逻辑可能会被应用到多个不同的对象或类中，无论这些对象或类是否与日志记录直接相关。通过将这个逻辑提取出来并应用到需要的地方，我们可以避免在每个需要记录日志的地方重复编写相同的代码，从而提高代码的可维护性和可重用性。

因此，可以说AOP中的横切关注点是提取出来的功能，这些功能可以被应用到不同的对象或类中，以实现代码的模块化和可重用性。

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### 2.2. C#中常见的面向切面框架

+ AspectSharp 是免费和开源的。它以 Dynamic Proxies 和 XML 作为配置文件，是一个在 .NET 环境下的 AOP 框架。

+ PostSharp 它提供了一个简单的方法来实现切面编程，通过在代码中使用PostSharp的注解（attributes）来标记需要应用切面的方法或类
> PostSharp的工作原理是在编译时对目标代码进行静态修改。它使用MSBuildTask和MSILInjection技术，将切面代码插入到目标代码中。这种静态修改的方式相比于动态修改（如使用Proxy模式）具有更高的执行效率。

+ Castle 是一个针对.NET平台的开源项目，它提供了一个集成了多种功能的AOP实现。通过使用Castle框架，开发者可以方便地实现AOP，从而提高代码的可维护性和可重用性。
> 在Castle框架中，AOP的实现主要依赖于一种称为“动态代理”的技术。它通过在运行时创建一个代理对象，来对具体对象的行为进行增强或修改。Castle框架提供了一些类和接口，使得开发者可以方便地创建自己的切面，并将其应用到目标对象上。

+ Encase 是C#编写开发的为.NET平台提供的AOP框架。Encase 独特的提供了把方面(aspects)部署到运行时代码，而其它AOP框架依赖配置文件的方式。这种部署方面(aspects)的方法帮助缺少经验的开发人员提高开发效率。

+ NKalore 是一款编程语言，它扩展了C#允许在.net平台使用AOP。NKalore的语法简单、直观，它的编译器是基于Mono C#编译器(MCS)。NKalore目前只能在命令行或#Develop内部使用。NKalore兼容公共语言规范CLS(Common Language Specification)，它可以在任何.NET开发环境中使用，包括微软的Visual Studio .NET。

+ AspectDNG 的目标是为.NET开发人员提供简单而功能强大的AOP-GAOP实现。它效仿Java下的开源工具AspectJ 和 Spoon，成熟程度也很接近它们。

+ RAIL(Runtime Assembly Instrumentation Library) 开源项目可以在C#程序集加载和运行前进行处理控制调整和重新构建。C#在CLR中，我们已经能够动态加载程序集并且获得程序集中的类和方法，RAIL(Runtime Assembly Instrumentation Library)的出现填补了CLR处理过程中的一些空白。

+ SetPoint是一款.NET框架下的全功能(full-featured)AOP引擎.它着重为称为语义切点(semantic pointcuts)的定义依赖RDF/OWL的使用.它的功能为一个IL-level，highly dynamic weaver&LENDL,一个引人注目的定义语言

+ DotNetAOP为 CLR language提供AOP 框架基础属性。

+ NAop是一个DotNet下的AOP框架。

> 注意：PostSharp是收费的，免费的版本也有，但功能受限，而且即使免费版本用于商业也是需要缴费的

### 2.3. 面向切面的简单示例

+ 首先，定义一个接口`ILoggingAspect`，该接口表示一个日志切面：

```csharp
public interface ILoggingAspect
{
    void LogBeforeMethodExecution();
    void LogAfterMethodExecution();
}
```

+ 接下来，定义一个实现了`ILoggingAspect`接口的类`LoggingAspect`，该类实现了切面的逻辑：

```csharp
public class LoggingAspect : ILoggingAspect
{
    public void LogBeforeMethodExecution()
    {
        Console.WriteLine("Entering method");
    }

public void LogAfterMethodExecution()
    {
        Console.WriteLine("Exiting method");
    }
}
```

+ 然后，定义一个目标类`MyClass`，并在其中定义一个方法`MyMethod`：

```csharp
public class MyClass
{
    public void MyMethod()
    {
        Console.WriteLine("Doing some work...");
    }
}
```

+ 接下来，在`MyClass`中实现一个代理类`MyClassProxy`，该代理类将拦截对`MyMethod`的调用，并在调用前后执行切面的逻辑：

```csharp
public class MyClassProxy : IMyClass
{
    private MyClass _myClass;
    private ILoggingAspect _loggingAspect;

public MyClassProxy(MyClass myClass, ILoggingAspect loggingAspect)
    {
        _myClass = myClass;
        _loggingAspect = loggingAspect;
    }

public void MyMethod()
    {
        _loggingAspect.LogBeforeMethodExecution();
        _myClass.MyMethod();
        _loggingAspect.LogAfterMethodExecution();
    }
}
```

+ 最后，定义一个接口`IMyClass`，该接口表示目标类`MyClass`的方法：

```csharp
public interface IMyClass
{
    void MyMethod();
}
```

在上面的示例中，我们通过定义一个代理类`MyClassProxy`来实现对目标方法`MyMethod`的拦截。在代理类中，我们使用切面对象`_loggingAspect`来执行切面的逻辑，即在调用前后输出日志信息。最后，我们将代理类传递给目标类的构造函数，以便在调用目标方法时能够执行代理类中的逻辑。

## 3. 面向对象和面向切面的区别

面向对象和面向切面是两种不同的编程范式，它们有各自的特点和适用场景。

**面向对象:**

+ 面向对象是一种编程范式，它将数据和对数据的操作封装在一起，以对象为单位组织程序。面向对象编程（OOP）强调的是对象之间的关系和交互，关注的是“谁来做”，也就是完成任务的对象，而非细节。

+ 在面向对象编程中，我们通常会定义一些类，每个类包含一些属性和方法。这些类可以相互关联和交互，以完成特定的任务。面向对象编程的优点在于易于维护、易于扩展和易于重用。

**面向切面:**

+ 面向切面是一种编程范式，它关注的是程序中的横切关注点，例如日志记录、事务管理、安全性、异常处理等。面向切面编程（AOP）的核心思想是将这些横切关注点分离出来，并自动应用到相关的对象或方法上，以达到模块化、可复用和可维护的目的。

+ 面向切面编程通常使用代理模式实现，通过在主函数前后添加额外的方法来实现横切关注点的功能。面向切面编程的优点在于可以减少代码重复、提高代码的可维护性和可重用性。

在实际应用中，我们应该根据项目的特点和需求选择适合的编程范式。如果项目需要处理大量的数据和复杂的逻辑，面向对象比较适合，因为它强调的是对象之间的关系和交互，可以更好地组织和管理代码。如果项目需要处理一些横切关注点，例如日志记录、事务管理、安全性等，面向切面比较适合，因为它可以将这些关注点分离出来，并自动应用到相关的对象或方法上，提高代码的可维护性和可重用性。