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AspectJ在android中使用 在Android项目中使用AspectJ的详细攻詻

唯鹿   2021-06-24 我要评论
想了解在Android项目中使用AspectJ的详细攻詻的相关内容吗,唯鹿在本文为您仔细讲解AspectJ在android中使用的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:AspectJ在android中使用,android使用AspectJ,下面大家一起来学习吧。

AOP
全称“Aspect Oriented Programming”,面向切面编程,由于面向对象的思想要求高内聚,低耦合的风格,使模块代码间的可见性变差,对于埋点,日志输出等需求,就会变的十分复杂,如果手动编写代码,入侵性很大,不利于扩展,AOP应运而生。

AspectJ
AspectJ实际上是对AOP编程的实践,目前还有很多的AOP实现,如ASMDex,但笔者选用的是AspectJ。

使用场景

当我们需要在某个方法运行前和运行后做一些处理时,便可使用AOP技术。具体有:

  • 统计埋点
  • 日志打印/打点
  • 数据校验
  • 行为拦截
  • 性能监控
  • 动态权限控制

AOP(aspect-oriented programming),指的是面向切面编程。而AspectJ是实现AOP的其中一款框架,内部通过处理字节码实现代码注入。

AspectJ从2001年发展至今,已经非常成熟稳定,同时使用简单是它的一大优点。至于它的使用场景,可以看本文中的一些小例子,获取能给你启发。

1.集成AspectJ

使用插件gradle-android-aspectj-plugin

这种方式接入简单。但是此插件截止目前已经一年多没有维护了,考虑到AGP的兼容性,害怕以后无法使用。这里就不推荐了。(这里存在特殊情况,文章后面会提到。)

常规的Gradle 配置方式

这种方法相对配置会多一些,但相对可控。

首先在项目根目录的build.gradle中添加:

classpath "com.android.tools.build:gradle:4.2.1"
classpath 'org.aspectj:aspectjtools:1.9.6'

然后在app的build.gradle中添加:

dependencies {
    ...
    implementation 'org.aspectj:aspectjrt:1.9.6'
}

import org.aspectj.bridge.IMessage
import org.aspectj.bridge.MessageHandler
import org.aspectj.tools.ajc.Main

final def log = project.logger
final def variants = project.android.applicationVariants

variants.all { variant ->
	// 注意这里控制debug下生效,可以自行控制是否生效
    if (!variant.buildType.isDebuggable()) {
        log.debug("Skipping non-debuggable build type '${variant.buildType.name}'.")
        return
    }

    JavaCompile javaCompile = variant.javaCompileProvider.get()
    javaCompile.doLast {
        String[] args = ["-showWeaveInfo",
                         "-1.8",
                         "-inpath", javaCompile.destinationDir.toString(),
                         "-aspectpath", javaCompile.classpath.asPath,
                         "-d", javaCompile.destinationDir.toString(),
                         "-classpath", javaCompile.classpath.asPath,
                         "-bootclasspath", project.android.bootClasspath.join(File.pathSeparator)]
        log.debug "ajc args: " + Arrays.toString(args)

        MessageHandler handler = new MessageHandler(true)
        new Main().run(args, handler)
        for (IMessage message : handler.getMessages(null, true)) {
            switch (message.getKind()) {
                case IMessage.ABORT:
                case IMessage.ERROR:
                case IMessage.FAIL:
                    log.error message.message, message.thrown
                    break
                case IMessage.WARNING:
                    log.warn message.message, message.thrown
                    break
                case IMessage.INFO:
                    log.info message.message, message.thrown
                    break
                case IMessage.DEBUG:
                    log.debug message.message, message.thrown
                    break
            }
        }
    }
}

在 module 使用的话一样需要添加配置代码(略有不同):

dependencies {
	...
    implementation 'org.aspectj:aspectjrt:1.9.6'

}

import org.aspectj.bridge.IMessage
import org.aspectj.bridge.MessageHandler
import org.aspectj.tools.ajc.Main

final def log = project.logger

android.libraryVariants.all{ variant ->
    if (!variant.buildType.isDebuggable()) {
        log.debug("Skipping non-debuggable build type '${variant.buildType.name}'.")
        return
    }

    JavaCompile javaCompile = variant.javaCompileProvider.get()
    javaCompile.doLast {
        String[] args = ["-showWeaveInfo",
                         "-1.8",
                         "-inpath", javaCompile.destinationDir.toString(),
                         "-aspectpath", javaCompile.classpath.asPath,
                         "-d", javaCompile.destinationDir.toString(),
                         "-classpath", javaCompile.classpath.asPath,
                         "-bootclasspath", project.android.bootClasspath.join(File.pathSeparator)]
        
        log.debug "ajc args: " + Arrays.toString(args)

        MessageHandler handler = new MessageHandler(true)
        new Main().run(args, handler)
        for (IMessage message : handler.getMessages(null, true)) {
            switch (message.getKind()) {
                case IMessage.ABORT:
                case IMessage.ERROR:
                case IMessage.FAIL:
                    log.error message.message, message.thrown
                    break
                case IMessage.WARNING:
                    log.warn message.message, message.thrown
                    break
                case IMessage.INFO:
                    log.info message.message, message.thrown
                    break
                case IMessage.DEBUG:
                    log.debug message.message, message.thrown
                    break
            }
        }
    }
}

2.AspectJ基础语法

Join Points

连接点,用来连接我们需要操作的位置。比如连接普通方法、构造方法还是静态初始化块等位置,以及是调用方法外部还是调用方法内部。常用类型有Method callMethod executionConstructor callConstructor execution等。

Pointcuts

切入点,是带条件的Join Points,确定切入点位置。

Pointcuts语法 说明
execution(MethodPattern) 方法执行
call(MethodPattern) 方法被调用
execution(ConstructorPattern) 构造方法执行
call(ConstructorPattern) 构造方法被调用
get(FieldPattern) 读取属性
set(FieldPattern) 设置属性
staticinitialization(TypePattern) static 块初始化
handler(TypePattern) 异常处理

execution和call的区别如下图:

call和execution区别

Pattern规则如下:

Pattern 规则(注意空格)
MethodPattern [@注解] [访问权限] 返回值类型 [类名.]方法名(参数) [throws 异常类型]
ConstructorPattern [@注解] [访问权限] [类名.]new(参数) [throws 异常类型]
FieldPattern [@注解] [访问权限] 变量类型 [类名.]变量名
TypePattern * 单独使用事表示匹配任意类型,.. 匹配任意字符串,.. 单独使用时表示匹配任意长度任意类型,+ 匹配其自身及子类,还有一个 ... 表示不定个数。也可以使用&&,||,!进行逻辑运算。
  • 上表中中括号为可选项,没有可以不写
  • 方法匹配例子:
 java.*.Date:可以表示java.sql.Date,也可以表示java.util.Date  
Test*:可以表示TestBase,也可以表示TestDervied  
 java..*:表示java任意子类
java..*Model+:表示Java任意package中名字以Model结尾的子类,比如TabelModel,TreeModel 等  

参数匹配例子:

(int, char):表示参数只有两个,并且第一个参数类型是int,第二个参数类型是char 
 (String, ..):表示至少有一个参数。并且第一个参数类型是String,后面参数类型不限.
..代表任意参数个数和类型  
 (Object ...):表示不定个数的参数,且类型都是Object,这里的...不是通配符,而是Java中代表不定参数的意思

Advice

用来指定代码插入到Pointcuts的什么位置。

Advice 说明
@Before 在执行JPoint之前
@After 在执行JPoint之后
@AfterReturning 方法执行后,返回结果后再执行。
@AfterThrowing 处理未处理的异常。
@Around 可以替换原代码。如果需要执行原代码,可以使用ProceedingJoinPoint#proceed()。

After、Before 示例

这里我们实现一个功能,在所有Activity的onCreate方法中添加Trace方法,来统计onCreate方法耗时。

@Aspect // <-注意添加,才会生效参与编译
public class TraceTagAspectj {

    @Before("execution(* android.app.Activity+.onCreate(..))")
    public void before(JoinPoint joinPoint) {
        Trace.beginSection(joinPoint.getSignature().toString());
    }

    @After("execution(* android.app.Activity+.onCreate(..))")
    public void after() {
        Trace.endSection();
    }
}

编译后的class代码如下:

可以看到经过处理后,它并不会直接把 Trace 函数直接插入到代码中,而是经过一系列自己的封装。如果想针对所有的函数都做插桩,AspectJ 会带来不少的性能影响。
不过大部分情况,我们可能只会插桩某一小部分函数,这样 AspectJ 带来的性能影响就可以忽略不计了。

AfterReturning示例

获取切点的返回值,比如这里我们获取TextView,打印它的text值。

private TextView testAfterReturning() {
    return findViewById(R.id.tv);
}
@Aspect
public class TextViewAspectj {

    @AfterReturning(pointcut = "execution(* *..*.testAfterReturning())", returning = "textView") // "textView"必须和下面参数名称一样
    public void getTextView(TextView textView) {
        Log.d("weilu", "text--->" + textView.getText().toString());
    }
}

编译后的class代码如下:
在这里插入图片描述
log打印:
在这里插入图片描述
使用@AfterReturning你可以对方法的返回结果做一些修改(注意是“=”赋值,String无法通过此方法修改)。

AfterThrowing示例

当方法执行出现异常,且异常没有处理时,可以使用@AfterThrowing。比如下面的例子中,我们捕获异常并上报(这里用log输出实现)

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        testAfterThrowing();
    }

    private void testAfterThrowing() {
        TextView textView = null;
        textView.setText("aspectj");
    }
}
@Aspect
public class ReportExceptionAspectj {

    @AfterThrowing(pointcut = "call(* *..*.testAfterThrowing())", throwing = "throwable")  // "throwable"必须和下面参数名称一样
    public void reportException(Throwable throwable) {
        Log.e("weilu", "throwable--->" + throwable);
    }
}

编译后的class代码如下:
在这里插入图片描述
log打印:
在这里插入图片描述
这里要注意的是,程序最终还是会崩溃,因为最后执行了throw var3。如果你想不崩溃,可以使用@Around。

Around示例

接着上面的例子,我们这次直接try catch住异常代码:

@Aspect
public class TryCatchAspectj {
    
    @Pointcut("execution(* *..*.testAround())")
    public void methodTryCatch() {
    }

    @Around("methodTryCatch()")
    public void aroundTryJoinPoint(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
       
         try {
             joinPoint.proceed(); // <- 调用原代码
         } catch (Exception e) {
              e.printStackTrace();
         }
    }
}

编译后的class代码如下:
在这里插入图片描述
@Around 明显更加灵活,我们可以自定义,实现"偷梁换柱"的效果,比如上面提到的替换方法的返回值。

3.进阶

withincode

withincode表示某个方法执行过程中涉及到的JPoint,通常用来过滤切点。例如我们有一个Person对象:

public class Person {

    private String name;
    private int age;

    public Person() {
        this.name = "weilu";
        this.age = 18;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

Person对象中有两处set age的地方,如果我们只想让构造方法的生效,让setAge方法失效,可以使用@Around("execution(* com.weilu.aspectj.demo.Person.setAge(..))")不过如果有更多处set age的地方,我们这样一个个去匹配就很麻烦。

这里就可以考虑使用set这个Pointcuts:

public class FieldAspectJ {

    @Around("set(int com.weilu.aspectj.demo.Person.age)")
    public void aroundFieldSet(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        Log.e("weilu", "around->" + joinPoint.getTarget().toString() + "#" + joinPoint.getSignature().getName());
    }
}

由于set(FieldPattern)的FieldPattern限制,不能指定参数,这样会将所有的set age都切入:
在这里插入图片描述
这时就可以使用withincode添加过滤条件:

@Aspect
public class FieldAspectJ {

    @Pointcut("!withincode(com.weilu.aspectj.demo.Person.new())")
    public void invokePerson() {
    }

    @Around("set(int com.weilu.aspectj.demo.Person.age) && invokePerson()")
    public void aroundFieldSet(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        Log.e("weilu", "around->" + joinPoint.getTarget().toString() + "#" + joinPoint.getSignature().getName());
    }
}

结果如下:
在这里插入图片描述

还有一个within,它和withincode类似。不同的是,它的范围是类,而withincode是方法。例如:within(com.weilu.activity.*)表示此包下任意的JPoint。

args

用来指定当前执行方法的参数条件。比如上一个例子中,如果需要指定第一个参数是int,后面参数不限。就可以这样写。

@Around("execution(* com.weilu.aspectj.withincode.Person.setAge(..)) && args(int,..)")

cflow

cflow是call flow的意思,cflow的条件是一个pointcut

举一个例子来说明一下它的用途,a方法中调用了b、c、d方法。此时要统计各个方法的耗时,如果按之前掌握的语法,我们最多需要写四个Pointcut,方法越多越麻烦。

使用cflow,我们可以方便的掌握方法的“调用流”。我们测试方法如下:

private void test() {
    testAfterReturning();
    testAround();
    testWithInCode();
}

实现如下:

@Aspect
public class TimingAspect {

    @Around("execution(* *(..)) && cflow(execution(* com.weilu.aspectj.demo.MainActivity.test(..)))")
    public Object measureExecutionTime(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        long startTime = currentTimeMillis();
        Object result = joinPoint.proceed();
        long endTime = currentTimeMillis();
        Log.e("weilu", joinPoint.getSignature().toString() + " -> " + (endTime - startTime) + " ms");
        return result;
    }

}

cflow(execution(* com.weilu.aspectj.demo.MainActivity.test(..)))表示调用test方法时所包含的JPoint,包括自身JPoint。

execution(* *(..))的作用是去除TimingAspect自身的代码,避免自己拦截自己,形成死循环。

log结果如下:
在这里插入图片描述

还有一个cflowbelow,它和cflow类似。不同的是,它不包括自身JPoint。也就是例子中不会获取test方法的耗时。

4.实战 拦截点击

拦截点击的目的是避免因快速点击控件,导致重复执行点击事件。例如打开多次页面,弹出多次弹框,请求多次接口,我之前发现在部分机型上,很容易复现此类情况。所以避免抖动这算是项目中的一个常见需求。

例如butterknife中就自带DebouncingOnClickListener来避免此类问题。
在这里插入图片描述
如果你已不在使用butterknife,也可以复制这段代码。一个个的替换已有的View.OnClickListener。还有以前使用Rxjava操作符来处理防抖。但这些方式侵入式大且替换的工作量也大。

这种场景就可以考虑AOP的方式处理。拦截onClick方法,判断是否可以点击。

@Aspect
public class InterceptClickAspectJ {

    // 最后一次点击的时间
    private Long lastTime = 0L;
    // 点击间隔时长
    private static final Long INTERVAL = 300L;

    @Around("execution(* android.view.View.OnClickListener.onClick(..))")
    public void clickIntercept(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        // 大于间隔时间可点击
        if (System.currentTimeMillis() - lastTime >= INTERVAL) {
            // 记录点击时间
            lastTime = System.currentTimeMillis();
            // 执行点击事件
            joinPoint.proceed();
        } else {
            Log.e("weilu", "重复点击");
        }
    }

}

实现代码很简单,效果如下:
在这里插入图片描述
考虑到有些view的点击事件不需要防抖,例如checkBox。否则checkBox状态变了,但事件没有执行。我们可以定义一个注解,用withincode过滤有此注解的方法。具体需求可以根据实际项目自行拓展,这里仅提供思路。

埋点

前面的例子中都是无侵入的方式使用AspectJ。这里说一下侵入式的方式,简单说就是使用自定义注解,用注解作为切入点的规则。(其实也可以自定义一种方法命名,来当做切入规则)

首先定义两个注解,一个用来传固定参数比如eventName、eventId,同时负责当做切入点,一个用来传动态参数的key。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface TrackEvent {
    /**
     * 事件名称
     */
    String eventName() default "";

    /**
     * 事件id
     */
    String eventId() default "";
}

@Target(ElementType.PARAMETER)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface TrackParameter {

    String value() default "";

}

Aspectj代码如下:

@Aspect
public class TrackEventAspectj {

    @Around("execution(@com.weilu.aspectj.tracking.TrackEvent * *(..))")
    public void trackEvent(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();

        // 获取方法上的注解
        TrackEvent trackEvent = signature.getMethod().getAnnotation(TrackEvent.class);

        String eventName = trackEvent.eventName();
        String eventId = trackEvent.eventId();

        JSONObject params = new JSONObject();
        params.put("eventName", eventName);
        params.put("eventId", eventId);

        // 获取方法参数的注解
        Annotation[][] parameterAnnotations = signature.getMethod().getParameterAnnotations();

        if (parameterAnnotations.length != 0) {
            int i = 0;
            for (Annotation[] parameterAnnotation : parameterAnnotations) {
                for (Annotation annotation : parameterAnnotation) {
                    if (annotation instanceof TrackParameter) {
                        // 获取key value
                        String key = ((TrackParameter) annotation).value();
                        params.put(key, joinPoint.getArgs()[i++]);
                    }
                }
            }
        }

        // 上报
        Log.e("weilu", "上报数据---->" + params.toString());

        try {
            joinPoint.proceed();
        } catch (Throwable throwable) {
            throwable.printStackTrace();
        }
    }
}

使用方法:

 @TrackEvent(eventName = "点击按钮", eventId = "100")
    private void trackMethod(@TrackParameter("uid") int uid, String name) {
        Intent intent = new Intent(this, KotlinActivity.class);
        intent.putExtra("uid", uid);
        intent.putExtra("name", name);
        startActivity(intent);
    }

	trackMethod(10, "weilu");

结果如下:
在这里插入图片描述
由于匹配key value的代码问题,建议将需要动态传入的参数都写在前面,避免下标越界。

还有一些使用场景,比如权限控制。总结一下,AOP适合将一些通用逻辑分离出来,然后通过AOP将此部分注入到业务代码中。这样我们可以更加注重业务的实现,代码也显得清晰起来。

5.其他问题 lambda

如果我们代码中有使用lambda,例如点击事件会变为:

tv.setOnClickListener(v -> Log.e("weilu", "点击事件执行"));

这样之前的点击切入点就无效了,这里涉及到D8这个脱糖工具和invokedynamic字节码指令相关知识,这里我也无法说的清楚详细。简单说使用lambda会生成lambda$开头的中间方法,所以只能如下处理:

@Around("execution(* *..lambda$*(android.view.View))")

这种暂时处理起来比较麻烦,且可以看出容错率也比较低,很容易切入其他无关方法,所以建议AOP不要使用lambda。

配置

一开始介绍了两种配置,虽说AspectJX插件最近不太维护了,但是它的支持了AAR、JAR及Kotlin的切入,而默认仅是对自己的代码进行切入。

在AspectJ常规配置中有这样的代码:"-inpath", javaCompile.destinationDir.toString(),代表只对源文件进行织入。在查看Aspectjx源码时,发现在“-inputs”配置加入了.jar文件,使得class类可以被织入代码。这么理解来看,AspectJ也是支持对class文件的织入的,只是需要对它进行相关的配置,而配置比较繁琐,所以诞生了AspectJx等插件。

例如Kotlin在需要在常规的Gradle 配置上增加如下配置:

def buildType = variant.buildType.name

String[] kotlinArgs = [
	"-showWeaveInfo",
    "-1.8",
    "-inpath", project.buildDir.path + "/tmp/kotlin-classes/" + buildType,
    "-aspectpath", javaCompile.classpath.asPath,
    "-d", project.buildDir.path + "/tmp/kotlin-classes/" + buildType,
    "-classpath", javaCompile.classpath.asPath,
    "-bootclasspath", project.android.bootClasspath.join(File.pathSeparator)]

MessageHandler handler = new MessageHandler(true)
new Main().run(kotlinArgs, handler)

同时注意用kotlin写对应的Aspect类,毕竟你需要注入的是kotlin代码,用java的肯定不行,但是反过来却可行。

建议有AAR、JAR及Kotlin需求的使用插件方式,即使后期无人维护,可自行修改源码适配GAP,相对难度不大。


这部分内容较多同时也比较枯燥,断断续续整理了一周的时间。基本介绍了AspectJ在Android 中的配置,以及常用的语法与使用场景。对于应用AspectJ来说够用了。

最后本篇涉及的代码都已上传至Github,有兴趣的同学可以用做参考。

参考

AOP之AspectJ在Android中的应用
AOP 之 AspectJ 全面剖析 in Android
编译插桩的三种方法:AspectJ、ASM、ReDex
Android 引入AspectJ的记录


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