Varias veces dije (¡ups!) y escuchado decir que por las limitaciones de un sistema operativo de 32 bits, no es posible utilizar más de 3GB o 3,5GB de RAM. Esto no es del todo cierto, y -desde la época de los Pentium Pro- ni siquiera es una limitación de hardware, sino que es una limitación impuesta en algunos sistemas operativos de Microsoft.

En este post veremos cómo aprovechar los megabytes de RAM por arriba de los 3GB utilizando PAE, una característica de la mayoría de los procesadores modernos, sin necesidad de instalar un sistema operativo de 64 bits. Veremos también algunas consideraciones a tener en cuenta a la hora de poner en la balanza desperdiciar la memoria RAM por encima de los 3GB, habilitar PAE en un sistema operativo de 32 bits, o de utilizar un sistema de 64 bits.

PAE

PAE (Physical Address Extension, Extensión de dirección física) es una característica de la mayoría de los procesadores x86 y x86-64, que permite que sistemas de 32 bits puedan utilizar hasta 64GB de RAM. Esto es posible ampliando la cantidad de bits utilizados para direccionar memoria de 32 a 36 bits y por esto, la cantidad de memoria direccionable máxima pasa de 4GB (2^32) a 64GB (2^36).

PAE en Windows

Lo más importante a destacar si de Windows hablamos, es que el uso de PAE para extender el espacio de direccionamiento de memoria no está habilitado en ninguna versión “consumer” de Windows, por lo que hay que recurrir a una versión de servidor (NT, 2003, etc.). En realidad, en Windows XP SP1 se permitió habilitar PAE, pero en SP2 se restringió nuevamente, siendo la principal causa de esta restricción los problemas de compatibilidad e inestabilidad de los drivers de los dispositivos. Estos problemas se daban porque en la programación de dichos drivers se asumen cosas que al direccionar la memoria utilizando PAE dejan de ser ciertas (ver la parte de More information de éste artículo).

En la siguiente tabla se muestran los máximos de memoria RAM física soportados por cada versión de Windows:

Sistema operativo - Memoria máxima soportada con PAE
Windows 2000 Advanced Server – 8 GB de RAM física
Windows 2000 Datacenter Server – 32 GB de RAM física
Windows XP (todas las versiones) – 4 GB de RAM física*
Windows Server 2003 (y SP1), Standard Edition – 4 GB de RAM física*
Windows Server 2003, Enterprise Edition – 32 GB de RAM física
Windows Server 2003, Datacenter Edition – 64 GB de RAM física
Windows Server 2003 SP1, Enterprise Edition – 64 GB de RAM física
Windows Server 2003 SP1, Datacenter Edition – 128 GB de RAM física

* El espacio físico de memoria está limitado a 4 GB en estas versiones de Windows.

PAE en Linux

La historia con Linux es diferente, ya que contando con un kernel 2.6+ que tenga habilitado el soporte para PAE, se abre la posibilidad de usar hasta 64GB de RAM en sistemas de 32 bits. Los kernels 2.4 soportan hasta 4GB de memoria RAM física.

Veamos algunos ejemplos de configuración:

Habilitar PAE en Ubuntu

Para habilitar PAE en Ubuntu basta con instalar algunos paquetes que reemplazan el kernel genérico por uno con soporte para PAE. Estoy en un sistema con 4GB de RAM, con el kernel por defecto, y Ubuntu versión 9.04 para x86 (32 bits). La memoria RAM disponible anda en los 3GB:

jarrarte@nb-jarrarte:~$ free -m
total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3023        428       2594          0         26        176
-/+ buffers/cache:        225       2797
Swap:         1906          0       1906

Mi kernel:

jarrarte@nb-jarrarte:~$ uname -a
Linux nb-jarrarte 2.6.28-15-generic #49-Ubuntu SMP Tue Aug 18 18:40:08 UTC 2009 i686 GNU/Linux

Para instalar el soporte para PAE (este punto también se puede hacer desde el gestor de paquetes gráfico):

jarrarte@nb-jarrarte:~$ sudo sudo apt-get install linux-headers-server linux-image-server linux-server

Luego de reinciar con el nuevo kernel, vemos que la actualización surgió efecto:

jarrarte@nb-jarrarte:~$ free -m
total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          4021        389       3631          0         26        166
-/+ buffers/cache:        196       3824
Swap:         1906          0       1906

jarrarte@nb-jarrarte:~$ uname -a
Linux nb-jarrarte 2.6.28-15-server #49-Ubuntu SMP Tue Aug 18 19:30:06 UTC 2009 i686 GNU/Linux

Habilitar PAE en Gentoo

Para habilitar el soporte para PAE en Gentoo, debemos recompilar el kernel con la opción de “High memory support” activada. Para ello, ejecutamos

server ~ # cd /usr/src/linux
server linux # make menuconfig

Encontraremos esta configuración bajo Processor type and features —> High Memory Support:

Processor type and features  --->
 High Memory Support  --->
  ( ) off
  ( ) 4GB
  (X) 64GB

La opción de 64GB activa el soporte para PAE. Luego de seleccionada, debemos recompilar el kernel, y reiniciar el sistema utilizando este nuevo kernel.

Habilitar PAE en CentOS, Fedora y similares

En estos sabores de Linux podemos habilitar el soporte para PAE instalando “kernel-PAE” utilizando el comando yum:

# yum install kernel-PAE

Luego de instalado, debemos reiniciar el sistema utilizando este nuevo kernel.

¿PAE o sistema operativo de 64 bits?

Creo que la desición de utilizar un sistema operativo de 32 bits con PAE habilitado o de utilizar uno de 64 bits va un poco más allá de la dificultad o facilidad técnica de utilizar uno u otro; como generalmente pasa, “depende” será la mejor respuesta a la hora de hacernos esa pregunta:

• Como primer punto, dependerá del tipo de aplicaciones que se vayan a correr, teniendo en cuenta especialmente si existen versiones optimizadas para CPUs de 64 bits. Si nos estamos planteando este cambio en un servidor de base de datos o de procesamiento multimedia, es muy posible que veamos incrementos de performance con un sistema operativo de 64 bits, ya sea porque aprovechan los registros más grandes, los registros adicionales, las nuevas instrucciones de 64 bits o los espacios de direccionamiento de memoria para los procesos mucho más grandes (pasan de 4GB a 1TB).
• Por otro lado, también hay que poner en la balanza que una aplicación compilada para 64 bits va a ocupar más espacio en disco y más memoria, por tener que manejar variables y punteros del doble de tamaño. Este incremento en el tamaño repercute en un incremento en el ancho de banda ocupado entre el CPU y la memoria, que a su vez puede repercutir en una degradación de performance si no es bien aprovechado.
• El no tener drivers de 64 bits para los dispositivos de nuestro sistema puede ser una razón de peso bastante importante para no poder pasarnos de arquitectura de 64 bits. También puede pasar que los drivers de 32 bits no funcionen bien con PAE habilitado.
• Si tenemos un sistema Linux de 32 bits corriendo hace tiempo, aplicaciones instaladas, configuraciones personalizadas, etc. hay que ver si vale la pena reinstalar todo de cero para pasarnos a un sistema de 64 bits y aprovechar un poco más de RAM (si tenemos 4GB instalados, pasarmos a ver unos 800MB adicionales, menos el incremento de uso de memoria de las aplicaciones que vimos 2 puntos más arriba). En mi caso, cambiar el kernel de Ubuntu para aprovechar los 4GB completos implicó unos minutos bajando e instalando el paquete, y una reiniciada al sistema. Hasta ahora no he tenido problemas utilizando 32 bits con PAE.
• Como último punto, el no poder pasar a sistemas de 64 bits por política organizacional también puede ser una respuesta válida a la pregunta. Si tenemos licencias de algunas aplicaciones que puedan tener problemas o directamente no corran en un servidor de 64 bits, la desición está tomada antes de plantearla (especialmente si estamos hablando de costos elevados o de aplicaciones críticas para el negocio de la organización).

Referencias

• http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/server/PAE/PAEdrv.mspx
• http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/server/PAE/pae_os.mspx
• http://es.wikipedia.org/wiki/Extensi%C3%B3n_de_direcci%C3%B3n_f%C3%ADsica
• http://en.wikipedia.org/wiki/PAE
• http://support.microsoft.com/kb/929605/en-us

gotAPI es un sitio con documentación y APIs de diferentes frameworks y lenguajes. Encontraremos documentación de referencia de Java, Spring framework, Hibernate, diferentes motores de bases de datos, XML y sus relacionados (XSL, XPath, etc.). La documentación sigue creciendo, y como vemos en la captura de pantalla más abajo, al día de hoy esta bastante completa:

Yendo a la estructura de la página, tenemos una presentación bien limpia, con un filtro por lenguaje/framework en la parte arriba, y el buscador de texto arriba a la izquierda. El buscador filtra los resultados a medida que escribimos, cosa que resulta muy conveniente para este tipo de búsquedas. Abajo del buscador tenemos una estructura arbórea de todos los elementos en los que estamos buscando, y en el centro de la página se presenta el resultado.

En su blog hace unos meses anunciaron que estaban trabando en la versión 2.0, y que la beta está disponible para poder probarla. El 16 de junio anunciaron en su twitter que pasarían a producción esta beta, pero esto aún no ha pasado, siguen con la versión vieja.

De todas formas, la versión 2.0 beta está bastante usable, bastante ágil y -al igual que la versión en producción-, con abundante información.

Recomendable cualquiera de las dos.

Imaginemos el siguiente escenario: tenemos un servidor linux con varios procesos java corriendo, y quedemos matar a uno de ellos sin afectar el resto. En este post veremos cómo generar un script de linux para matar un proceso seleccionado según la clase que contiene el método main.
Si utilizamos el comando killall:

killall -9 java

logramos parte de nuestro cometido (matar el proceso), pero seguramente nos traiga más problemas que soluciones, ya que matamos TODAS las máquinas virtuales java corriendo al momento de ejecutar el comando.

Podemos hacerlo de forma manual, haciendo un

ps -fea |grep java

para luego seleccionar el PID (process id) correspondiente a nuestro proceso, tomando en cuenta la clase que inicia el proceso, el classpath utilizado o los parámetros de inicio y luego invocando el comando kill -9 PID.

Si vamos a matar un cierto proceso java bastante seguido, podemos crearnos un shell script que se tome el trabajo de buscar el proceso y matar únicamente al que nosotros querramos.

A este script únicamente le debemos configurar la variable MAIN_CLASS, que contendrá el nombre de la clase que contiene el método main (clase que inicia nuestra aplicación). Basándose en éste nombre, el script buscará todos los procesos que contengan ese nombre en la línea de comandos, extraerá el PID de las líneas que filtró, y ejecutará un kill -9 para cada proceso.

El script entonces, es el siguiente:

#!/bin/bash
# Nombre del binario
MAIN_CLASS=com.josearrarte.demo.MainClass

# Cantidad de reintentos para matarlo
CNT_INTENTOS=5

# Funcion para matar el proceso
matar(){
INTENTO=1

while [ `ps -ef --cols=5000 |grep -v "grep"| grep -c ${MAIN_CLASS}` -gt 0 ] && [ ${INTENTO} -le ${CNT_INTENTOS} ]; do
  ps -ef --cols=5000 |grep -v "grep"| grep ${MAIN_CLASS}|awk '{ print $2 }'|xargs -i{} kill -9 {} > /dev/null 2> /dev/null
  INTENTO=$(( ${INTENTO} + 1 ))
done
}

matar

Queda abierta la sección de comentarios para proponer mejores formas de matar procesos java.

Uso Mozilla Thunderbird como cliente de correo, y cada cierto tiempo al intentar adjuntar un archivo a un nuevo correo haciendo hacer click derecho en un archivo, “Enviar a”, “Destinatario de correo” (o al intentar comprimir y enviar como adjunto) Windows me presenta el siguiente diálogo de error:

No tengo claro cuándo pasa, pero el tema es que Microsoft Outlook reemplaza a Thunderbird como cliente por defecto. Para solucionar este problema, vamos al Panel de Control, Agregar o quitar programas, seleccionamos Configurar acceso y programas predeterminados y en la parte de configuración personalizada, seleccionamos Mozilla Thunderbird como programa de correo electrónico determinado:

Luego de ese cambio, Windows debería volver a comportarse como se supone al enviar archivos a un correo electrónico.

Introducción

Manejar la transaccionabilidad contra una base de datos no es un tema complicado al utilizar JDBC, menos aún utilizando un bean TransactionTemplate de Spring. Sin embargo, siempre que hacemos tareas repetitivas -como escribir código para empezar una trasacción, hacer un commit en caso de éxito o hacer rollback en caso de error- abre la puerta a olvidos o errores de programación.

Spring pone a disposición buenas herramientas para el manejo transaccional contra una base de datos, ya sea de forma programática o de forma declarativa. Si elegimos el enfoque programático, contamos con la clase org.springframework.transaction.support.TransactionTemplate. Si preferimos manejar nuestras transacciones de forma declarativa, contamos con opciones de configuración mediante XMLs y AOP (tx:advice) o utilizando annotations (org.springframework.transaction.annotation.Transactional)

Veremos los diferentes atributos en la definición de una transacción, y las formas de uso de cada uno de los enfoques.

Atributos de una transacción

name

Nombre de la transacción. Por defecto no tienen nombre, y si tienen, este nombre se muestra en los monitores transaccionales, cuando el concepto es aplicable.

propagation

Es el comportamiento de la propagación de la transacción. Por propagación entendemos la forma de asociar la transacción al método que estamos ejecutando. Entre los posibles comportamientos tenemos:

• REQUIRED: Comportamiento por defecto. Si existe una transacción en curso, el método corre dentro de esa transacción. Si no existe una en curso, creará una nueva transacción.
  
• REQUIRES_NEW: Indica que el método debe correr dentro de su propia transacción. Si existe una transacción en curso, se suspenderá durante la duración de la invocación al método.
  
• MANDATORY: Indica que el método debe correr dentro de una transacción. Si no existe una transacción en curso, se lanzará una excepción.
• NESTED: Indica que si existe una transacción en progreso, el método se ejecutará dentro de una transacción anidada. Sobre esta transacción se ejecutará commit o rollback sin afectar las otras, (utilizando savepoints) . Si no existe ninguna transacción en curso, se comporta de la misma forma que REQUIRED.
• NEVER: Indica que el método no debe ser ejecutado utilizando una transacción en curso. Si existe una transacción en curso, se lanzará una excepción.
• NOT_SUPPORTED: Indica que el método no debe ser ejecutado dentro de una transacción. Si existe una en progreso, se suspenderá durante la ejecución del método.
• SUPPORTS: Indica que el método no requiere una transacción, pero se utilizará si existese alguna en curso.

isolation

El isolation level de la transacción. Por isolation level entendemos la configuración de qué tanto afectan los cambios del DBMS que son externos a nuestra transacción. En el nivel de aislación más bajo vemos cómo van cambiando los datos desde que comenzó nuestra transacción, inclusive si son resultados intermedios de otra transacción. En el nivel más alto, trabajamos con una foto de los datos que no cambia mientras nuestra transacción vive. Entre los posibles valores tenemos:

• DEFAULT: Utiliza el nivel por defecto, lo determinará la fuente de datos.
• READ_UNCOMMITED: Este nivel permite que en una transacción se puedan leer datos que aún no han sido commiteados en otras transacciones (lecturas sucias). Pueden suceder además lecturas fantasma (si se hace rollback de la otra transacción, los datos que leímos no fueron válidos) y lecturas no repetibles (una misma consulta puede retornar valores diferentes dentro de la misma transacción).
• READ_COMMITED: Este nivel no expone datos de una tupla aún no commiteados por otras transacciones, pero permite que otras transacciones cambien datos de las tuplas recuperadas por nuestra transacción. De esta forma, las lecturas sucias se evitan, pero pueden suceder las lecturas fantasma y las lecturas no repetibles.
• REPEATABLE_READ: Este nivel no permite leer datos aún no commiteados de una tupla, y tampoco permite modificar los datos leídos por una transacción en curso. Sin embargo, si hacemos 2 consultas (SELECTs) con una condición de rango en el WHERE, y otra transacción inserta tuplas entre las 2 consultas y que cumplan con la condición de rango, las consultas retornarán conjuntos de tuplas diferentes. Las lecturas sucias y las lecturas no repetibles se evitan, pero pueden suceder las lecturas fantasma.
• SERIALIZABLE: Además de las condiciones de REPEATABLE_READ, evita el caso en que en nuestra transacción hacemos una consulta con una condición de rango, otra transacción inserta una tupla que cae cumple la condición, y luego repetimos la consulta en nuestra transacción. Si el es isolation level es SERIALIZABLE, ambas consultas retornarán el mismo resultado. Se evitan las lecturas sucias, las lecturas no repetibles y las lecturas fantasma.

timeout

El timeout de la transacción, expresado en segundos.

read-only

Indica si la transacción debe ser tratada como solo lectura, posibilitando así optimizaciones adicionales.

Uso de transacciones con Spring

Definición de forma programática

Para manejar la transaccionabilidad de forma programática, debemos tener una referencia a org.springframework.transaction.support.TransactionTemplate en nuestra clase. Para ello, definiremos algunas relaciones entre nuestros beans:

<bean name="hibernateTemplate" class="org.springframework.orm.hibernate3.HibernateTemplate">
	<constructor-arg ref="sessionFactory"/>
</bean>

<bean name="transactionManager" class="org.springframework.orm.hibernate3.HibernateTransactionManager">
	<property name="dataSource" ref="dataSource" />
	<property name="sessionFactory" ref="sessionFactory" />
</bean>

<bean name="transactionTemplate" class="org.springframework.transaction.support.TransactionTemplate">
	<constructor-arg ref="transactionManager"/>
</bean>

En este ejemplo el framework de ORM utilizado es Hibernate, pero la idea aplica para cualquier framework ORM de los que Spring tiene soporte.
El bean hibernateTemplate entonces es el que agrupa funcionalidades de acceso a datos, apoyándose en las funcionalidades de Hibernate.
El bean transactionManager es una subclase de org.springframework.transaction.support.AbstractPlatformTransactionManager, implementando el manejo de transacciones (determinación de transacciones existentes, suspensión de transacciones, definición del comportamiento transaccional, etc.).
Por último, transactionTemplate simplifica el manejo transaccional y el manejo de excepciones por errores.

La forma de uso del transactionTemplate dentro de nuesta aplicación es la siguiente:

public class MyEntityDAOImpl implements MyEntityDAO {

	private HibernateTemplate hibernateTemplate;

	private TransactionTemplate transactionTemplate;	

	public List<MyEntity> getAll() {
		return (List<MyEntity>)getTransactionTemplate().execute(new TransactionCallback() {

			@Override
			public Object doInTransaction(TransactionStatus status) {
				return getHibernateTemplate().loadAll(MyEntity.class);
			}
		});
	}

	/*
	...
	setters y getters de hibernateTemplate y transactionTemplate
	...
	*/
}

Todo lo que pase dentro del método doInTransaction estará encapsulado dentro de una transacción.

Definición de forma declarativa – XMLs

El bean <tx:advice> nos permite crear un aspecto (por más info acerca de AOP, ver este post) encargado de iniciar una transacción contra la base de datos al invocar un método que encaje en la definición del pointcut. En este pointcut se podría definir para un método de una clase, para toda la clase, o incluso para todo un paquete que identifique la capa de negocios o de acceso a datos de nuestra aplicación.

Para configurar un <tx:advice> en nuestra aplicación, incluiremos en nuestros XMLs de Spring los siguientes beans:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
	xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
	xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
		http://www.springframework.org/schema/tx http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx.xsd
		http://www.springframework.org/schema/aop http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">

	<aop:config>
		<aop:advisor pointcut="execution(public * demo.dao.*.create(..))" advice-ref="tx-advice" />
	</aop:config>

	<tx:advice id="tx-advice">
		<tx:attributes>
			<tx:method name="*" propagation="REQUIRED" isolation="DEFAULT" rollback-for="Throwable" no-rollback-for="BusinessException" />
			<tx:method name="get*" propagation="SUPPORTS" read-only="true" />
		</tx:attributes>
	</tx:advice>

</beans>

Tendiendo hacia convención en lugar de configuración, <tx:advice> asume que existe un bean llamado “transactionManager”, instancia de la clase -en caso de Hibernate- org.springframework.orm.hibernate3.HibernateTransactionManager. Si nuestro transaction manager tiene un nombre diferente, debemos referenciarlo incluyendo un atributo transaction-manager al bean <tx:advice>.

El atributo name es el único parámetro requerido, y tiene un significado diferente al que se le da en la configuración programática. En este caso, sirve para filtrar los nombres de los métodos que se asociarán a esta las transacciones. Soporta comodines (*) en los nombres, por ejemplo ‘get*’, ‘handle*’, ‘on*Event’.

Al bean <tx:advice> le podemos configurar todos los atributos descritos al inicio del post (propagation, isolation leven, timeout, etc.), y además:

• rollback-for: Lista de excepciones -separadas por comas- para las cuales se dispara un rollback de la transacción
• no-rollback-for: Lista de excepciones -separadas por comas- para las cuales no se dispara un rollback de la transacción

Uso de forma declarativa – @Annotations

Si bien <tx:advice> simplifica mucho el manejo de transacciones, podemos utilizar annotations para simplificarlo aún más.

Utilizando sólo una línea en la configuración XML de nuestra aplicación podemos dar lugar a configurar el manejo transaccional a nivel de annotations. Esta línea tiene el siguiente formato:

<tx:annotation-driven transaction-manager="txManager" />

El atributo transaction-manager debe ser incluido si nuestro transaction manager no se llama “transactionManager”.

El tener configurado este bean nos habilita a poder anotar nuestras clases y métodos con @Transactional y definir de esta forma nuestras transacciones de forma declarativa y dentro de nuestro código Java.

@Transactional(propagation=Propagation.SUPPORTS, readOnly=true)
public class MyServiceImpl implements MyService {

	...

	@Transactional(propagation=Propagation.REQUIRED, readOnly=false)
	public void addMyEntity(MyEntity e) {
		...
	}

	...
}

En este ejemplo, todos los métodos de la clase son anotados como de solo lectura y con el comportamiento de propagación SUPPORTS. Al método addMyEntity se le especifica un comportamiento diferente, anotándolo con el comportamiento de propagación REQUIRED, y eliminando la restricción de solo lectura.

Cabe destacar que @Transactional puede ser utilizado también en interfaces indicando el comportamiento de todas las implementaciones de dicha interface.

Conclusión

Un manejo transaccional apropiado en nuestras aplicaciones es cada día más importante para asegurar robustez, especialmente en ambientes inciertos (desconexiones, latencias) y de alta concurrencia.

Spring nos brinda posiblidades concretas y muy poderosas para aislarnos de la problemática del manejo transaccional, dándonos opciones para las diferentes preferencias de enfoque y opciones en el desarrollo de aplicaciones. Vimos desde cómo hacer para declarar transacciones en el código, teniendo total control acerca del inicio y fin de las mismas. También vimos cómo declarar el ciclo de vida de las transacciones utilizando AOP y Spring juntos, a través de configuración XML. Finalmente vimos aún más simplificada la tarea, habilitando la configuración transaccional mediante annotations, y de esta manera definir en nuestras clases -o interfaces- el comportamiento deseado.

Hoy en día podemos hacer uso de esta flexibilidad y potencia, que quizá hasta hace poco estaba restringida a EJBs, utilizando un framework no intrusivo como Spring, un concepto cada ves más utilizado como AOP y nuestros viejos y queridos POJOs para nuestra lógica.

Referencias

• Capítulo 9 de la referencia de Spring, “Transaction management”
• Wikipedia – Isolation (database systems)
• Craig Walls, “Spring in action – Second edition”, ISBN 1-933988-13-4
• http://www.dosideas.com/wiki/Transacciones_Con_Spring

Introducción

¿Qué es AOP?

Aspect-Oriented Programming (AOP) es un paradigma de programación que nos permite separar “aspectos” o “intenciones” de nuestro software en diferentes módulos según su responsabilidad. De esta manera puede verse como otra herramienta para poder diferenciar en nuestro código las diferentes necesidades, encapsulando los diferentes conceptos como ser los requerimientos funcionales, seguridad, profiling de tiempos, transaccionabilidad contra una base de datos, logging, entre otros.

En Wikipedia ofrecen una definición bastante completa de los términos básicos utilizados en el mundo AOP:

• Aspect (Aspecto) es una funcionalidad transversal (cross-cutting) que se va a implementar de forma modular y separada del resto del sistema. El ejemplo más común y simple de un aspecto es el logging (registro de sucesos) dentro del sistema, ya que necesariamente afecta a todas las partes del sistema que generan un suceso.
• Join point (Punto de Cruce o de Unión) es un punto de ejecución dentro del sistema donde un aspecto puede ser conectado, como una llamada a un método, el lanzamiento de una excepción o la modificación de un campo. El código del aspecto será insertado en el flujo de ejecución de la aplicación para añadir su funcionalidad.
• Advice (Consejo) es la implementación del aspecto, es decir, contiene el código que implementa la nueva funcionalidad. Se insertan en la aplicación en los Puntos de Cruce.
• Pointcut (Puntos de Corte) define los Consejos que se aplicarán a cada Punto de Cruce. Se especifica mediante Expresiones Regulares o mediante patrones de nombres (de clases, métodos o campos), e incluso dinámicamente en tiempo de ejecución según el valor de ciertos parámetros.
• Introduction (Introducción) permite añadir métodos o atributos a clases ya existentes. Un ejemplo en el que resultaría útil es la creación de un Consejo de Auditoría que mantenga la fecha de la última modificación de un objeto, mediante una variable y un método setUltimaModificacion(fecha), que podrían ser introducidos en todas las clases (o sólo en algunas) para proporcionarlas esta nueva funcionalidad.
• Target (Destinatario) es la clase aconsejada, la clase que es objeto de un consejo. Sin AOP, esta clase debería contener su lógica, además de la lógica del aspecto.
• Proxy (Resultante) es el objeto creado después de aplicar el Consejo al Objeto Destinatario. El resto de la aplicación únicamente tendrá que soportar al Objeto Destinatario (pre-AOP) y no al Objeto Resultante (post-AOP).
• Weaving (Tejido) es el proceso de aplicar Aspectos a los Objetos Destinatarios para crear los nuevos Objetos Resultantes en los especificados Puntos de Cruce. Este proceso puede ocurrir a lo largo del ciclo de vida del Objeto Destinatario:
  • Aspectos en Tiempo de Compilación, que necesita un compilador especial.
  • Aspectos en Tiempo de Carga, los Aspectos se implementan cuando el Objeto Destinatario es cargado. Requiere un ClassLoader especial.
  • Aspectos en Tiempo de Ejecución.

AOP con Spring Framework

Spring Framework nos ofrece un potencial muy interesante, utilizando el framework de AOP AspectJ, y permitiéndonos usarlo declarando beans muy similares a los tradicionales, y ofreciendo la suficiente flexibilidad para la gran mayoría de los escenarios.
Podemos modificar o agregar comportamiento de nuestros beans en diferentes momentos de la invocación:

• Antes de invocar a un metodo.
• Luego de invocar un método, si retornó OK.
• Luego de invocar un método, si lanzó excepción.
• Reemplazar la ejecución de un método.

Ejemplos de uso

A continuación veremos algunos casos de uso típicos en los que AOP aplica como solución.

Transaccionabilidad contra una base de datos

Escribí otro post que se centra en este tema, y uno de los enfoques que plantea para resolver esta problemática es definir las transacciones de forma declarativa utilizando AOP.

Profiling

Supongamos que queremos medir y enviar a un log el tiempo que demora la invocación a un conjunto de métodos de nuestras clases. Una opción sería agregar un cronómetro en cada uno de los métodos a monitorear -tomando el tiempo al iniciar, y tomando nuevamente el tiempo en un finally antes de retornar-. Otra opción es crear un aspecto al cual le especificamos qué métodos serán los que tiene que cronometrar.

Definiremos entonces una clase totalmente aislada del resto de la lógica de nuestro sistema, encargada de iniciar un cronómetro, ejecutar el método, parar el cronómetro y enviar a System.out el tiempo insumido.

package demo.aop;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.springframework.util.StopWatch;

public class AopProfiler {

	public Object doProfile(ProceedingJoinPoint call) throws Throwable {

		StopWatch clock = new StopWatch("Started profiling");

		try {
			clock.start(call.toShortString());
			return call.proceed();
		} finally {
			clock.stop();
			System.out.println(clock.prettyPrint());
		}
	}
}

Utilizando Spring y AspectJ, la única restricción impuesta a la clase que define el aspecto es que tenga un método que recibe un objeto de tipo ProceedingJoinPoint y que lance Throwable; no son importantes ni el nombre de la clase ni el del método.

La configuración de los beans en Spring quedaría de la siguiente forma:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
	xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
	xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
		http://www.springframework.org/schema/aop http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">

	<bean name="aopProfiler" class="demo.aop.AopProfiler" />

	<aop:config>
		<aop:aspect ref="aopProfiler">
			<aop:pointcut id="pointcut" expression="execution(public * demo.dao.PersonDAOImpl.getById(..))" />
			<aop:around method="doProfile" pointcut-ref="pointcut" />
		</aop:aspect>
	</aop:config>
</beans>

Lo destacable de esta configuración son los namespaces que agregamos en el elemento <beans> para soportar los beans especiales para la configuración de AOP. El bean llamado “aopProfiler” no tiene nada de especial, simplemente es una referencia a la clase antes definida. La magia ocurre en el bean <aop:config>, en donde definimos el aspecto. <aop:pointcut> define el pointcut del aspecto. Este pointcut en particular significa que el aspecto se va a ejecutar cada vez que ejecutemos el método getById de la clase demo.dao.PersonDAOImpl, sin importar qué parametros le pasemos. El elemento <aop:around> describe el comportamiento del aspecto; cuando se detecte una invocación a este método, el framework desviará la llamada al método doProfile de la clase definida en el bean aopProfiler. Cabe notar que parte de la implementación de este aspecto es invocar al método original (invocando el método org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint.proceed()), pero no es mandatorio.

Logging

Otra aplicación de AOP interesante podría ser registrar las invocaciones a cada método de un conjunto determinado de paquetes, clases o métodos de nuestra aplicación. Adaptando el ejemplo anterior no sería muy difícil implementar un aspecto de logging.
Podríamos darle una funcialidad extra, registrando además los parámetros de la invocación; el método org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint.getArgs() nos abre esta posibilidad, retornando un Object[] con los parámetros de invocación.

Seguridad

El control de acceso a nuestros objetos es otra aplicación típica en las que AOP encaja de forma muy natural. En este caso no daremos ejemplos puntuales de implementación, sino que nos referiremos a un producto ya maduro y centrado especialmente en este punto: Spring Security.

Una de las funcionalidades disponibles en Spring Security es la configuración de restricciones de acceso a los métodos de nuestra lógica de negocios. Esta configuración de las restricciones se puede hacer mediante annotations como por ejemplo @Secured de la siguiente forma:

public interface BankService {

	@Secured("IS_AUTHENTICATED_ANONYMOUSLY")
	public Account readAccount(Long id);

	@Secured("IS_AUTHENTICATED_ANONYMOUSLY")
	public Account[] findAccounts();

	@Secured("ROLE_TELLER")
	public Account post(Account account, double amount);
}

Otra forma posible -la que nos interesa destacar- es definiendo pointcuts específicos para este fin, de la forma:

<global-method-security>
	<protect-pointcut expression="execution(* com.mycompany.*Service.*(..))" access="ROLE_USER"/>
</global-method-security>

Este enfoque es particularmente potente; este ejemplo en particular nos permite definir en 3 líneas una restricción de acceso a todos los métodos de las clases llamadas *Service del paquete com.mycompany.

Por información más detallada, referirse a la documentación y ejemplos de Spring Security.

Conclusiones

Si bien se puede argumentar que el uso de las herramientas de AOP pueden impactar en la performance de una aplicación (aunque la performance no fue considerada en este post), nos abre un abanico de posiblidades en lo que tiene que ver con mejorar la claridad de nuestro código, dado que separamos la lógica de negocios de otros aspectos de nuestra aplicación como ser transaccionabilidad, logging, verificación de permisos de acceso, entre otros.
Gracias a esta separación de responsabilidades nuestra lógica que más simple de verificar, ya que es más fácil escribir POJOs -y sus correspondientes tests- que encapsulen las funciones para la que fueron concebidas.

Referencias

• http://www.eclipse.org/aspectj/
• http://en.wikipedia.org/wiki/Aspect_Oriented_Programming
• http://es.wikipedia.org/wiki/Programaci%C3%B3n_Orientada_a_Aspectos
• http://static.springsource.org/spring/docs/2.5.x/reference/aop.html
• http://static.springsource.org/spring-security/site/