Metalama简介2.利用Aspect在编译时进行消除重复代码

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上文介绍到Aspect是Metalama的核心概念,它本质上是一个编译时的AOP切片。下面我们就来系统说明一下Metalama中的Aspect。
Metalama简介1. 不止是一个.NET跨平台的编译时AOP框架

上文介绍到AspectMetalama的核心概念,它本质上是一个编译时的AOP切片。下面我们就来系统说明一下Metalama中的Aspect
Metalama简介1. 不止是一个.NET跨平台的编译时AOP框架

本文讲些什么

  1. 关于Metalama中Aspect的基础
  2. 一些关于Aspect的示例,最终目的是通过本篇的介绍,将在编译时自动为类型添加INotifyPropertyChanged,实现如下效果:
    1. 自动添加接口
    2. 自动添加接口实现
    3. 改写属性的set和get

Metalama简介2.利用Aspect在编译时进行消除重复代码

关于Aspect

在前面的文章中我们已经介绍了使用Metalama编写简单的AOP。但是例子过于简单,也只是在代码前后加了两个Console.WriteLine,并没有太大的实际参考意义。下面我就以几个实际例子,来体现Metalama在复用代码方面的好处。
对于Metalama中的Aspect分为以下两种API

1.Aspect基础API

  • TypeAspect 对类型进行编译时代码插入,见示例3
  • MethodAspect
  • PropertyAspect
  • ParameterAspect
  • EventAspect
  • FieldAspect
  • FieldOrPropertyAspect
  • ConstructorAspect

2.Override API(重写式API)

重写试API使用更方便、更直观,与上面基础API等价,但是更容易使用

  • OverrideMethodAspect 对方法进行编译时代码插入,请见下面示例1
  • OverrideFieldOrPropertyAspect 对字段或属性进行编译时代码插入,请见下面示例2
  • OverrideEventAspect 对事件进行编译时插入代码

MethodAspectOverrideMethodAspect 为例,以下代码等价。

基础API MethodAspect

    public class LogAttribute : MethodAspect     {         public override void BuildAspect(IAspectBuilder<IMethod> builder)         {            // 为方法添加重写            builder.Advices.OverrideMethod(builder.Target,nameof(this.MethodLog));         }         [Template]// 这个Template必须要加         public dynamic MethodLog()         {             Console.WriteLine(meta.Target.Method.ToDisplayString() + " 开始运行.");             var result = meta.Proceed();             Console.WriteLine(meta.Target.Method.ToDisplayString() + " 结束运行.");             return result;         }     } 

Override API

    public class LogAttribute : OverrideMethodAspect     {         public override dynamic? OverrideMethod()         {             Console.WriteLine(meta.Target.Method.ToDisplayString() + " 开始运行.");             var result = meta.Proceed();             Console.WriteLine(meta.Target.Method.ToDisplayString() + " 结束运行.");             return result;         }     } 

下面针对各种情况举一些试例。
根据每个例子的不同也分别介绍如何对方法、字段、属性进行重写。

关于meta类

通过上面的示例我们可以看到,无论是在基础API中还是Override API中,在定义AOP方法时,都使用到了metameta是一个方便在Aspect中访问当前AOP上下文的工具类
常用的成员有:

成员 说明
meta.Proceed() 等同于执行AOP作用目标直接执行,例如方法Aspect中就是原方法直接执行,属性的get中就是获取值,属性的Set中就是赋值value
meta.Target 当前AOP的作用目标,如作用目标是个方法则通过 meta.Target.Method 调用,如果目标是个属性则通过 meta.Target.Propery 调用
meta.This 等同于使用在AOP作用目标中的this,例如可以用于获取AOP目标所在类的其它属性,方法
meta.ThisStatic 用于访问AOP作用目标中的静态类型

示例1对方法:实现一个重试N次的功能

在平时的代码中,有这种场景,例如,我调用一个方法或API,他有一定的概率失败,例如发生了网络异常,所以我们就要设定一个重试机制(以重试3次然后放弃为例)。
假设我们有一个方法,代码详见示例中的RetryDemo

    static int _callCount;     // 此方法第一二次调用会失败,第三次会成功     static void MyMethod()     {         _callCount++;         Console.WriteLine($"当前是第{_callCount}次调用.");         if (_callCount <= 2)         {             Console.WriteLine("前两次直接抛异常:-(");             throw new TimeoutException();         }         else         {             Console.WriteLine("成功 :-)");         }     } 

如果我们直接编写代码,可以使用类似以下逻辑处理。

        for (int i = 0; i < 3; i++)         {             try             {                 MyMethod();                 break;             }             catch (Exception ex)             {                 // Console.WriteLine(ex);             }         } 

这样的话,对于不同的方法我们就会出现大量的重试逻辑。
那么使用Metalama我们如何进行代码改造,去掉复用代码呢。
第一步,我们需要创建一个可以修改方法的AOP的Attribute,如下:

internal class RetryAttribute : OverrideMethodAspect {     // 重试次数     public int RetryCount { get; set; } = 3;     // 应用到方法的切面模板     public override dynamic? OverrideMethod()     {         for (var i = 0; ; i++)         {             try             {                 return meta.Proceed(); // 这是实际调用方法的位置             }             catch (Exception e) when (i < this.RetryCount)             {                 Console.WriteLine($"发生异常 {e.Message.GetType().Name}. 1秒后重试.");                 Thread.Sleep(1000);             }         }     } } 

这里可以看到定义这个Attribute时,使用了Metalama提供的基类OverrideMethodAspect此基类是用于为方法添加编译时切面代码的Attribute.
然后我们将这个Attribute加到方法定义上。

    static int _callCount;      [Retry(RetryCount = 5)]     static void MyMethod()     {         _callCount++;         Console.WriteLine($"当前是第{_callCount}次调用.");         if (_callCount <= 2)         {             Console.WriteLine("前两次直接抛异常:-(");             throw new TimeoutException();         }         else         {             Console.WriteLine("成功 :-)");         }     } 

这样在编译时Metalama就会将代码编译为如下图所示。

Metalama简介2.利用Aspect在编译时进行消除重复代码

RetryAttribute编译后则会变为

Metalama简介2.利用Aspect在编译时进行消除重复代码

也就是会将原有的OverrideMethod自动实现为throw new System.NotSupportedException("Compile-time-only code cannot be called at run-time.")
最终调用结果为

当前是第1次调用. 前两次直接抛异常:-( 发生异常 String. 1秒后重试. 当前是第2次调用. 前两次直接抛异常:-( 发生异常 String. 1秒后重试. 当前是第3次调用. 成功 :-) 

源代码:https://github.com/chsword/metalama-demo/tree/main/src/RetryDemo

示例2对属性:INotifyPropertyChanged自动属性的实现

在很多处理逻辑中我们会用到INotifyPropertyChanged如我们要获取以下类的属性更改:

public class MyModel {     public int Id { get; set; }     public string Name { get; set; } } 

我们可以这么做:

using System.ComponentModel; public class MyModel: INotifyPropertyChanged {     private int _id { get; set; }     public int Id {         get {             return _id;         }         set         {             if (this._id != value)             {                 this._id = value;                 this.PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs("Id"));             }         }     }     private string _name;     public string Name     {         get         {             return _name;         }         set         {             if (this._name != value)             {                 this._name = value;                 this.PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs("Name"));             }         }     }     public event PropertyChangedEventHandler? PropertyChanged; } 

但是这里,要将自动属性进行展开,并产生大量字段,对于这里的重复代码,我们可以用Metalama进行处理,我们最终要代码实现为如下:

public class MyModel: INotifyPropertyChanged {     [NotifyPropertyChanged]     public int Id { get; set; }     [NotifyPropertyChanged]     public string Name { get; set; }      public event PropertyChangedEventHandler? PropertyChanged; } 

当然我们也要实现NotifyPropertyChangedAttribute:

public class NotifyPropertyChangedAttribute : OverrideFieldOrPropertyAspect {     public override dynamic OverrideProperty     {         // 保留原本get的逻辑         get => meta.Proceed();         set         {             // 判断当前属性的Value与传入value是否相等             if (meta.Target.Property.Value != value)             {                 // 原本set的逻辑                 meta.Proceed();                 // 这里的This等同于调用类的This                 meta.This.PropertyChanged?.Invoke(meta.This, new PropertyChangedEventArgs(meta.Target.Property.Name));             }         }     } } 

这样就可以实现上面相同的效果。

源代码:https://github.com/chsword/metalama-demo/tree/main/src/PropertyDemo

示例3对类型:进一步实现INotifyPropertyChanged自动属性

刚才对属性在编译时生成INotifyPropertyChanged实现的代码中,其实可以再进一步优化,INotifyPropertyChanged接口的实现也可以通过Metalama进一步省去,最终代码为:

[TypeNotifyPropertyChanged] public class MyModel {     public int Id { get; set; }     public string Name { get; set; } } 

那么TypeNotifyPropertyChangedAttribute又应该怎么实现呢,Type Aspect并没有对应的Override实现,所以要使用TypeAspect。

internal class TypeNotifyPropertyChangedAttribute : TypeAspect {     public override void BuildAspect(IAspectBuilder<INamedType> builder)     {         // 当前类实现一个接口         builder.Advices.ImplementInterface(builder.Target, typeof(INotifyPropertyChanged));         // 获取所有符合要求的属性         var props = builder.Target.Properties.Where(p => !p.IsAbstract && p.Writeability == Writeability.All);         foreach (var property in props)         {             //用OverridePropertySetter重写属性或字段             //参数1 要重写的属性 参数2 新的get实现 参数3 新的set实现             builder.Advices.OverrideFieldOrPropertyAccessors(property, null, nameof(this.OverridePropertySetter));         }     }     // Interface 要实现什么成员     [InterfaceMember]     public event PropertyChangedEventHandler? PropertyChanged;      // 也可以没有这个方法,直接调用 meta.This 这里只是展示另一种调用方式,更加直观     [Introduce(WhenExists = OverrideStrategy.Ignore)]     protected void OnPropertyChanged(string name)     {         this.PropertyChanged?.Invoke(meta.This, new PropertyChangedEventArgs(name));     }      // 重写set的模板     [Template]     private dynamic OverridePropertySetter(dynamic value)     {         if (value != meta.Target.Property.Value)         {             meta.Proceed();             this.OnPropertyChanged(meta.Target.Property.Name);         }          return value;     } } 

这样就可以实现和以上相同效果的代码,以后再添加实现INotifyPropertyChanged的类,只要添加以上Attribute即可。

源代码:https://github.com/chsword/metalama-demo/tree/main/src/TypeDemo

减少代码入侵

上面的示例3中,其实对方法还是有一定入侵的,至少要标记一个Attribute,Metalama还提供了其它无入侵的方式来为类或方法添加Aspect,我们将在后面来介绍。

先上个代码

internal class Fabric : ProjectFabric {     public override void AmendProject(IProjectAmender amender)     {         // 添加 TypeNotifyPropertyChangedAttribute 到符合规则的类上         // 当前筛选以 Model 结尾的本项目中的类型添加 TypeNotifyPropertyChangedAttribute          amender.WithTargetMembers(c =>             c.Types.Where(t => t.Name.EndsWith("Model"))             ).AddAspect(t => new TypeNotifyPropertyChangedAttribute());     } } 

调试

调试 Aspect 的 Attribute时,尚不能使用断点直接调试,但可以通过以下方法:
在编译配置中除DebugRelease外还有一个LamaDebug。选择使用LamaDebug即可直接对Metalama的项目进行调试。

  1. 在编译时就会调用的内容中,如BuildAspect,使用 System.Diagnostics.Debugger.Break().
  2. 在Template方法或Override中, 使用meta.DebugBreak

如果是想以附加进程等方式添加断点调试,可以参考官方文档https://doc.metalama.net/aspects/debugging-aspects