2.5.5. Методичні аспекти аоп

В основі АОП лежить метод, подібний до методу розбиття задач ПрО на ряд функціональних компонентів, визначення необхідності використання різного роду додаткових аспектів і встановлення точок розташування аспектів в окремих компонентах, де це потрібно. Ці роботи виконуються на процесі ЖЦ процесу розробки, доповнюють реалізацію ПС засобами забезпечення взаємодії компонентів або їх синхронізації. Подібний підхід застосовується під час налагодження програм, коли додаткові фрагменти коду вбудовуються в певні точки початкової програми для видачі результатів перевірки. Якщо налагодження закінчується позитивно, ці фрагменти вилучаються. У випадку аспектів – їхні програмні фрагменти залишаються в основній програмі.

В АОП при виробленні проектних рішень використовується механізм фільтрації вхідних повідомлень, за допомогою яких проводиться зміна параметрів і імен текстів аспектів у конкретно заданому компоненті системи. Код компонента стає «нечистим», коли його перетинають аспекти, і при композиції з іншими компонентами загальні засоби (виклик процедур, RPC, RMI, IDL і ін.) стають недостатніми. Оскільки аспекти вимагають декларативного зчеплення описів, особливо коли їх фрагменти беруться з одних об'єктів для інших.

Аналіз ПрО закінчується побудовою характеристичної моделі та встановленням статичних або динамічних зв'язків з додатковими аспектами моделі. Різним аспектам ПС, як правило, відповідають різні парадигми програмування, які вимагають їхнього вдосконалення й узагальнення при розробленні ПЗ для нової ПрО.

Один з механізмів композиції компонентів і аспектів – фільтр композиції, що оновлює аспекти без зміни їх функціональних можливостей. Фактично фільтрація стосується вхідних і вихідних параметрів повідомлень, які пере визначають відповідні імена об'єктів. Іншими словами, фільтри делегують внутрішнім частинам компонентів параметри, переадресовуючи раніше встановлені посилання, перевіряють і розміщують у буфері повідомлення, локалізують обмеження і готують відповідний компонент для виконання.

Через аспектні механізми встановлюються зв'язки з іншими предметними областями в сімействі програм або систем ПрО. Мова АОП дозволяє описувати аспекти для різних систем сімейства. Після компіляції описів перетинних аспектів, вони генеруються [16], поєднуються, оптимізуються і орієнтуються на виконання в динаміці. При цьому кожний аспект може стати модулем-посередником, що реалізує шаблон взаємодії окремих програм або систем.

Технологічні шляхи побудови ПП

1. Декомпозиція функціональних задач із умовою багаторазового застосування модулів і виділених аспектів виконання (паралельно, синхронно тощо).

2. Аналіз мов специфікації аспектів для опису виділених аспектів й інших задач ПрО.

3. Визначення точок вбудовування аспектів у компоненти й формування посилань і зв'язків з іншими елементами ПрО.

4. Розроблення фільтрів для їх подання на боці сервера в цілях керування відповідно заданими аспектами.

5. Визначення механізмів композиції (викликів процедур, методів, зчеплень) функціональних модулів, КПВ й аспектів у точках їхнього з'єднання, як фрагментів керування виконанням або звертання із цих точок до інших модулів.

6. Створення об'єктної або компонентної моделі, доповнення її вхідними й вихідними фільтрами повідомлень, що посилають об'єктам повідомлення з завданням виконання методів або аспектів.

7. Компіляція, спільне налагодження модулів і аспектів, після чого композиція їх у готовий програмний продукт.

Для ефективної реалізації аспектів розроблені системи Aspect, ІР-бібліотека (Intensional Programming – інтенсивне програмування як розширення середовище для мета програмування на основі активного висхідного коду) розширень, активні бібліотеки, а також проведене розширення МП Smalltalk засобами опису аспектів (Aspect++, Aspect, AspectC#, JAC).

Систему Aspect розробив дослідницький центр Xerox PARC в цілях підтримки АОП на базі мови Java [15, 16.

Мова цієї системи є розширенням мови Java засобами АОП, тобто будь-яка програма на Java буде виконуватися в системі Aspect. Система має компілятор, налагоджувач і генератор документації.

Компілятор видає байт-код, сумісний з віртуальною машиною Java. Розширення мови Java стосуються способів опису правил інтеграції аспектів і Java-об'єктів і базуються на таких ключових поняттях:

– точка під’єднання JoinPoint у програмі, асоційована з контекстом виконання (виклик методу, конструктора, доступ до поля класу й ін.);

– набір точок зрізу Pointcut для точок JoinPoint, що задовольняє певні умови;

– набір інструкцій Advice у мові Java, виконуваних до, після або замість кожної із точок JoinPoint, що входять у заданий зріз;

– завдання аспекту Introduction для змінювання структури Java-класу шляхом додавання нових полів, методів і ієрархії.

Точка зрізу (точка у програмі, в яку вставляються певні інструкції, що були виконані до або будуть виконуватися замість цієї точки) й набір інструкцій визначають правила інтеграції й разом формують відповідний модуль системи.

Загальними принципами розробки ПС з використанням засобу Aspect є:

– побудова моделі ПС за компонентами і аспектами;

– виділення в окремі модулі наскрізної функціональності шляхом аспектної декомпозиції;

– реалізація кожної вимоги окремо;

– інтеграція аспектів у програмний код.

Інтеграція аспектів відбувається в момент компіляції. Модель побудови готової ПС із компонентів, аспектів та фрагментів готового коду подано на рис 5.8 [15].

Рис.2.8. Інтеграція аспектів і компонентів

Після компіляції одержується готова система з функціональністю, інтегрованою за правилами, описаними в аспектних модулях.

Існують інші реалізації АОП: AspectC++, AspectC, AspectC#, розширення мов С++, С, С# аспектами; JAC – система, написана мовою Java, для створення розподілених ПС; Weave.NET – проект реалізації механізму підтримки АОП без прив'язки до конкретної МП усередині компонентної моделі .NET Framework і ін.

У процесі створення ПС із застосуванням аспектів можуть використовуватися: ІP-бібліотека розширень, що містить у собі їх коди, а також активні бібліотеки, МП SmallTalk, розширені засоби опису аспектів [17].

В ІР-бібліотеці розміщені деякі функції компіляторів, методів, засобів оптимізації, редагування, відображення тощо. Наприклад, бібліотека матриць, за допомогою якої обчислюються вирази з масивами, забезпечує швидкість виконання, надання пам'яті й т.п.

Використання таких бібліотек у розширених середовищах програмування називають родовим програмуванням, а вирішення проблем економії, перебудови компіляторів під кожне нове мовне розширення, використання шаблонів і результатів попередньої обробки відносять до області ментального програмування [17]. Бібліотека IP містить у собі: окремі функції компіляторів, засоби оптимізації, редагування, відображення понять, перебудови окремих компонентів компіляторів під нове мовне розширення, а також засоби програмування на основі шаблонів і т.п. Бібліотеки з такими можливостями одержали назву бібліотек генерації.

Інший вид бібліотек АОП – активні бібліотеки, які містять у собі не тільки базовий код реалізації понять ПрО, а й цільовий код забезпечення оптимізації, адаптації, візуалізації й редагування. Активні бібліотеки поповнюються засобами й інструментами інтелектуалізації агентів, за допомогою яких забезпечується розроблення спеціалізованих агентів для реалізації конкретних задач ПрО.