Mit ‘AOP’ getaggte Artikel

Zeitmessung mit Spring AOP

Donnerstag, 24. Juni 2010

Trifft man bei der Entwicklung einer Anwendung auf Performanceprobleme, reicht es meist aus, die verantwortlichen Codebereiche aufzuspüren, um dann den Fehler/das Problem zu beheben. Jedoch gestaltet sich das Auffinden der betroffenen Codestellen meist als schwierig oder langwierig. In jede verdächtige Methode Log-Ausgaben mit der Zeitmessung zu schreiben, wäre unsauber. Mit Spring ist die einfachste Lösung, einen Interceptor zu konfigurieren, der die Methodenaufrufe unterbricht und die Zeitmessung ins Log schreibt.

Als erstes definieren wir einen Advice (Interceptor-Bean), die Implementierung bringt Spring schon mit.

<bean id="timingLogger" 
class="org.springframework.aop.interceptor.PerformanceMonitorInterceptor" />

Als zweiten Schritt können wir mit der AOP Konfiguration festlegen, welche Methodenaufrufe protokolliert werden sollen, damit die Log-Datei übersichtlich bleibt. Folgend zum Beispiel alle public-Methoden der Spring-Beans im Paket service und allen Unterpaketen:

<aop:config>
   <aop:pointcut id="services" expression="execution(* de.myApp.service..*.*(..))" />
   <aop:advisor advice-ref="timingLogger" pointcut-ref="services" />
</aop:config>

Für das Definieren der korrekten pointcut-expression hilft die ausführliche Spring Dokumentation (7.2.3 Declaring a pointcut, Version 3).
Damit das Ergebnis in den Logs auftaucht, sollte für diesen Interceptor der Log-Level auf TRACE stehen:

log4j.logger.org.springframework.aop.interceptor.PerformanceMonitorInterceptor=TRACE

Die Ausgabe sieht dann zum Beispiel so aus:

2010-06-24 09:06:53,109 TRACE PerformanceMonitorInterceptor:64 - StopWatch 'de.myApp.service.MyService.methodName': running time (millis) = 1813

Für eine erste Analyse ist diesen Vorgehen hilfreich, will man jedoch aggregierte Werte über einen Zeitraum bekommen, bietet sich zum Beispiel Perf4J an. Mit diesem Tool lassen sich aggregierte Messwerte (Min, Max, Durchschnitt, Anzahl) in eine extra Logdatei schreiben.

Es besteht aber auch die Möglichkeit einer einfachen eigenen Implementierung:

public class TimingLoggingInterceptor implements MethodInterceptor {
    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
        StopWatch sw = new StopWatch();
        sw.start();
        Object returnValue = invocation.proceed();
        sw.stop();
        System.out.println(
            invocation.getClass().getSimpleName() + "#" + 
            invocation.getMethod().getName() + ": " +
            sw.getTotalTimeMillis());
        return returnValue;
    }
}

Nun muss nur noch der Wert der Spring-StopWatch gespeichert werden. Diese eigene Lösung ist besonders interessant, wenn nur unter bestimmten Bedingungen die Werte geloggt werden sollen, zum Beispiel wenn die Laufzeit eine definierte Obergrenze überschreitet.


Jan Kuenstler


Dependency Injection und aspektorientierte Programmierung mit Google Guice (Teil 2)

Freitag, 25. September 2009

Nachem ich im ersten Teil eine kurze Einführung in die Verwendung von Dependency Injection mit Guice gegeben habe, möchte ich im Folgenden zeigen, wie man aspektorientierte Programmierung (AOP) mit Guice einsetzen kann. Auch hier genügt die Kenntnis einiger weniger Klassen und Interfaces um zum Ziel zu gelangen.

Einführung in AOP mit Guice

Grundidee von AOP ist, bestimmte übergreifende Aspekte einer Anwendung (sogenannte Cross-Cutting Concerns) aus den einzelnen Methoden auszugliedern, um so den Code lesbarer zu machen und Wiederholungen zu vermeiden. Beispiele für solche Cross-Cutting Concerns sind zum Beispiel das Logging von Methodenaufrufen oder die Prüfung von erforderlichen Berechtigungen. Diese Aspekte sind zwar notwendig, tragen aber nicht zum Erfüllen der eigentlichen Aufgabe der jeweiligen Methode bei und sollten im Sinne von Separation of Concerns nicht vom eigentlichen Geschehen in der Methode ablenken und daher ausgegliedert werden.

In Google Guice kann die Ausgliederung solcher Belange durch Method Interception umgesetzt werden. Das Prinzip ist folgendes: Methodenaufrufe werden zur Laufzeit abgefangen, untersucht und gegebenenfalls wird ihnen der Code des passenden Aspekts vor- bzw. nachgeschaltet. Was zunächst vielleicht kompliziert klingt, läßt sich mit Guice sehr einfach umsetzen:

  • Um festzustellen, ob einem Methodenaufruf ein bestimmter Aspekt vorangestellt bzw. angehängt wird, gibt es in Guice sogenannte Matcher. Das Interface Matcher sieht eine Methode matches vor, die als Parameter ein Objekt vom Typ T erhält und für dieses entscheidet, ob es von diesem Matcher akzeptiert wird oder nicht. Matcher erzeugt man am einfachsten über die Factory-Klasse Matchers.
  • Für die Logik des auszugliedernden Aspekts implementiert man das Interface MethodInterceptor. In dessen invoke-Methode kann man dann festlegen, was vor bzw. nach dem Aufruf der Methode geschehen soll.
  • Die im ersten Teil vorgestellte Klasse AbstractModule bietet dann die Möglichkeit, den Interceptor einzubinden. Hierfür verwendet man die Methode bindInterceptor. Diese erhält zwei Matcher und eine beliebige Anzahl von einzubindenden Method Interceptors. Der erste Matcher legt fest, welche Klassen betroffen sind, der zweite Matcher legt die betroffenen Methoden fest.

Beispiel

Das ganze soll nun anhand des Loggings von Methodenaufrufen und Rückgabewerten veranschaulicht werden. Für einfachere Fehlersuche werden Methoden häufig wie folgt “verziert”:

public Integer eineMethode (final Integer arg1, final Integer arg2) {
  if (LOGGER.isDebugEnabled() {
    LOGGER.debug("Aufruf von eineMethode mit Parametern " + arg1 + " " + arg2);
  }
 
  // (...) hier steht der eigentlich relevante Code der Methode
 
  if (LOGGER.isDebugEnabled() {
    LOGGER.debug("Methode eineMethode beendet. Ergebnis: " + returnValue );
  }
}

Dieser Code für das Logging wiederholt sich häufig und bläht die Methoden unnötig auf. Um diese Wiederholungen zu vermeiden und den Code übersichtlicher zu gestalten soll dieses Logging nun ausgegliedert werden.

  • Wir schreiben zunächst eine Klasse MethodCallLogger, die MethodInterceptor implementiert:
    package util.logging;
     
    import java.lang.reflect.Method;
    import java.util.Arrays;
     
    import org.aopalliance.intercept.MethodInterceptor;
    import org.aopalliance.intercept.MethodInvocation;
     
    public class MethodCallLogger implements MethodInterceptor {
     
      @Override
      public Object invoke(final MethodInvocation call) throws Throwable {
        // vor dem Aufruf: Parameter loggen
        Method method = call.getMethod();
        Object[] args = call.getArguments();
        StringBuilder loggingMessageBuilder = new StringBuilder();
        loggingMessageBuilder.append("Aufruf von ");
        loggingMessageBuilder.append(method.getName());
        loggingMessageBuilder.append(" mit Parametern ");
        loggingMessageBuilder.append(Arrays.deepToString(args));
        System.out.println(loggingMessageBuilder.toString());
        // eigentlichen Aufruf durchführen
        Object result = call.proceed();
        // nach dem Aufruf: Ergebnis loggen
        loggingMessageBuilder = new StringBuilder();
        loggingMessageBuilder.append(method.getName());
        loggingMessageBuilder.append(" beendet. Ergebnis ");
        loggingMessageBuilder.append( result.toString());
        System.out.println(loggingMessageBuilder.toString());
        return result;
      }
    }
  • In unserem Modul legen wir nun fest, an welche Klassen und Methoden wir den Interceptor binden. Wir machen es uns einfach und verwenden für beide Matcher Matchers.any():
    package aop;
     
    import util.logging.MethodCallLogger;
    import com.google.inject.AbstractModule;
    import com.google.inject.matcher.Matchers;
     
    public class AOPModule extends AbstractModule {
      @Override
      protected void configure() {
        bindInterceptor(Matchers.any(), Matchers.any(), new MethodCallLogger());
      }
    }

Das war alles: Die Methoden aller Klassen, die wir mit Hilfe unseres AOPModule instanzieren, werden nun automatisch von unserem MethodCallLogger umschlossen.

Man kann das Verfahren natürlich weiter verfeinern. Beispielsweise könnte man eine Annotation @MethodCallLogging schreiben, mit der man dann manuell festlegt, welche Methodenaufrufe geloggt werden sollen. Diese Annotation kann dann mit einem passenden Matcher abgefragt werden, den man mittels Matchers.annotatedWith() erhält.

Weitere Informationen findet man auf der Projektseite und in den JavaDocs.

Viel Spaß beim Ausprobieren!


Malte Wulf


Dependency Injection und aspektorientierte Programmierung mit Google Guice (Teil 1)

Montag, 07. September 2009

Bei den Stichworten aspektorientierte Programmierung (AOP) und Dependency Injection (DI) fällt dem informierten Entwickler natürlich sofort das Spring Framework ein. Weitaus weniger bekannt dürfte den meisten das Guice Framework von Google sein, welches diese Techniken ebenfalls zur Verfügung stellt und mittlerweile in Version 2.0 vorliegt. Während es in Googles eigenen Anwendungen intensiv genutzt wird, ist seine Verbreitung insgesamt noch eher gering.

Vergleich mit Spring

Aufgrund zahlreicher Unterschiede dürfte sich das Framework aber in einigen Fällen als interessante Alternative zu Spring erweisen. Zum Beispiel geschieht das Wiring der Typen mit ihren konkreten Implementierungen nicht wie in Spring über eine XML-Konfiguration, sondern wird direkt über Java-Code mit Annotationen realisiert. Dadurch läßt es sich auch ohne spezielle IDE-Plugins einfach im Java-Editor schreiben. Das ganze hat allerdings den nicht zu unterschätzenden Nachteil, dass eine Änderung am Wiring ein erneutes Compilieren erfordert und dass Guice auch fester im eigentlichen Code verankert wird als dies beim Spring Framework der Fall ist – dies macht sich vor allem dann bemerkbar, wenn man in einem laufenden Projekt von Guice auf ein anderes Framework wechseln möchte.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied liegt im Umfang der Frameworks. Guice ist recht deutlich auf die Techniken AOP und DI reduziert, während Spring als “Schweizer Taschenmesser” unter den Frameworks betrachtet werden kann, das nahezu alle Entwicklerbedürfnisse abdeckt. Je nach Situation kann dies als Segen oder Last empfunden werden – der schnellere und wohl auch einfachere Einstieg ist meines Erachtens aber mit Guice möglich. Beim Thema “einfacher Einstieg” sollte allerdings nicht unerwähnt bleiben, dass es über Spring nicht zuletzt aufgrund der hohen Bekanntheit und Verbreitung zahlreiche Bücher, Artikel und Tutorials gibt, während man bei Guice deutlich weniger Quellen zur Auswahl hat.

Einführung in Dependency Injection mit Guice

Zunächst  möchte ich einen Überblick über die für Dependency Injection benötigten Bestandteile des Frameworks geben:

  • Mit der @Inject Annotation werden Members einer Klasse annotiert, in die von Guice – genau gesagt vom Injector – Werte injiziert werden sollen. Dies können beispielsweise Felder oder Konstruktoren sein. Bei Konstruktoren ist zu beachten, dass höchstens ein Konstruktor derart annotiert werden darf. Ist kein Konstruktor mit @Inject markiert, so verwendet Guice den Standardkonstruktor um Objekte der Klasse zu erzeugen.
  • Ein Injector wird verwendet, um Objekte zu erzeugen. Für die Erzeugung von Objekten bietet das Injector-Interface die Methode getInstance an, die als Argument die gewünschte Klasse erhält und dann ein passendes Objekt zurückliefert. Den Injector selbst erhält man über den Aufruf der createInjector-Methode der Klasse Guice. Diese erhält als Argument ein oder mehr Module-Objekte, in denen das Wiring definiert ist.
  • Die Module-Objekte enthalten das Wiring in Form sogenannter Bindings. Mit Bindings werden also Typen auf konkrete Implementierungen abgebildet. Am einfachsten läßt sich ein Module schreiben, indem man von der Klasse AbstractModule ableitet und deren configure-Methode überschreibt. In der configure-Methode wird z.B. mit der Zeile
    bind( KlasseA.class ).to ( KlasseB.class );

    festgelegt, dass durch Guice überall dort, wo der Injector ein Objekt vom Typ KlasseA benötigt, tatsächlich ein KlasseB-Objekt eingesetzt werden soll.

Beispiel

Angenommen wir haben ein Interface BeispielInterface und eine Klasse KomplexesObjekt, die dieses implementiert. Zum Testen wollen wir statt KomplexesObjekt aber lieber ein Objekt der Klasse MockObjekt verwenden, die ebenfalls das BeispielInterface implementiert. Mit Guice läßt sich dies wie folgt umsetzen:

  1. Die Konstruktoren von KomplexesObjekt und MockObjekt werden ggf. mit @Inject annotiert.
  2. Module für das Wiring im Produktiv- bzw. Testeinsatz werden geschrieben. Das Test-Module könnte z.B. so aussehen:
    import beispiel.BeispielInterface;
    import com.google.inject.AbstractModule;
     
    /**
     * Module für den Einsatz des MockObjekts
     */
    public class MockModule extends AbstractModule {
        @Override
        protected void configure() {
            bind(BeispielInterface.class).to(MockObjekt.class);
        }
    }
  3. Die Objekte werden durch den Injector erzeugt:
    BeispielInterface beispielObjekt;
    Injector testInjector = Guice.createInjector(new MockModule());
    beispielObjekt = testInjector.getInstance(BeispielInterface.class);

Mehr ist für dieses einfache Beispiel nicht zu tun. So unkompliziert kann Dependency Injection sein. Natürlich bietet auch Guice noch eine Fülle weiterer Möglichkeiten an. Weitere Informationen findet man hauptsächlich auf der Projektseite .

Im nächsten Teil werde ich dann einen kurzen Blick auf AOP mit Guice wagen.
Bis dahin wünsche ich viel Spaß beim Ausprobieren!


Malte Wulf


Transaktionssteuerung mit Spring AOP

Freitag, 24. April 2009

Spring bietet uns mit AOP die Möglichkeit innerhalb der Spring Konfiguration die Behandlung der Datenbanktransaktionen zu steuern. Hierfür benötigen wir lediglich eine AOP Konfiguration, die auf alle Methoden zeigt, die innerhalb einer Transaktion ablaufen sollen und den Spring Tag .

In diesem Beispiel gehen wir von zwei Service Klassen aus, deren Methoden von einer Transaktion umschlossen werden sollen.

applicationContext.xml:

<-- service beans -->
<bean id="fooService" class="a.b.service.FooService" />
<bean id="barService" class="a.b.service.BarService" />
 
<-- hibernate transaction manager -->
<bean id="txManager" class="org.springframework.orm.hibernate3.HibernateTransactionManager">
    <property name="sessionFactory" ref="sessionFactory" />
</bean>
 
<-- hibernate session factory -->
<bean id="sessionFactory" class="org.springframework.orm.hibernate3.annotation.AnnotationSessionFactoryBean">
    <property name="dataSource">
        <ref bean="dataSource" />
    </property>
    <property name="annotatedClasses">
        <list>....</list>
    </property>
    <property name="hibernateProperties">
        <props>
            <prop key="hibernate.dialect">org.hibernate.dialect.PostgreSQLDialect</prop>
        </props>
    </property>
</bean>

Innerhalb des tx:advice definieren wir das Verhalten für die einzelnen Methoden der Services. Für alle Methodenaufrufe werden die gleichen Isolation- und Propagation-Level benutzt. Für Methoden die mit „find“ oder „get“ beginnen setzen wir die Transaktion noch auf read-only. In diesem Methoden dürfen jetzt nur noch Datenbank SELECTs ausgeführt werden, anderenfalls würde es eine Exception geben. Die Datenbank kann so das Locking auf Zeilen, die von diesem Methodenaufrufen betroffen, sind optimieren.

applicationContext.xml:

<tx:advice id="defaultTranscationAdvice" transaction-manager="txManager">
    <tx:attributes>
        <tx:method name="*" isolation="READ_COMMITTED" propagation="REQUIRED" />
        <tx:method name="find*" read-only="true" />
        <tx:method name="get*" read-only="true" />
    </tx:attributes>
</tx:advice>

Als letztes brauchen wir jetzt noch die AOP Konfiguration, die das defaultTransactionAdvice mit den Service Klassen verbindet. Durch die Definition „a.b.service.*.*(..)“ wird um jede Methode in jeder Klasse innerhalb des Paketes a.b.service eine Transaktion gelegt. Es können so weitere Service Klassen hinzugefügt werden, ohne dass das Transaktion Handling angepasst werden muss.

applicationContext.xml:

<aop:config>
    <aop:pointcut id="allServiceMethods" expression="execution(* a.b.service.*.*(..))" />
    <aop:advisor advice-ref="defaultTranscationAdvice" pointcut-ref="allServiceMethods" />
</aop:config>

Innerhalb der Service Methoden brauchen wir uns nun keine Gedanken mehr um offene oder geschlossene Transaktionen machen. Wir bewegen uns in jedem Fall innerhalb einer Transaktion. Sollte es zu einem Fehler kommen, so wird ein Rollback auf allen Änderungen der Methode durchgeführt.
Erst beim Verlassen der Service Methode müssen wir berücksichtigen, dass Objekte ggf. nicht mehr an eine Session gebunden sind (hier kann es dann zu Problemen mit LazyLoading o.ä. kommen).


Felix Breske