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Java 注解预处理 Annotation Processing & 代码生成

关于 Java 的注解预处理的资料实在是过于稀少，连stackoverflow上都没多少人研究，以致于我这个萌新在尝试使用注解预处理来生成代码时踩了不少坑，正好博客也快长草了，遂决定留一篇文章，希望能够对后来者有所帮助。

本文章同时对一般 Java 项目和 Android 项目适用。

为何使用 Java 注解预处理

诚然，用反射处理注解来替代代码的复制粘贴可以让代码更加简洁、易懂（优雅），但是，反射实在是太慢了。

啥？反射不慢？来来来，一个 Activity 就用几十次反射，要不要和复制粘贴做一下对比？(手动阴险)

那反射这么慢，有没有什么办法？当然就是今天的主题了——代码生成: 让编译器来给你“复制粘贴”，既优雅，又高效（反正生成的代码你也不看）。

如何使用 Java 注解预处理

关于注解预处理的基本使用方法的资料还是很多的，这里就不细说了，概括一下就是:

javax.annotation.processing.AbstractProcessor
META-INF.services.javax.annotation.processing.Processor

注意：对于 Android 项目，你需要单独建立一个 “Java 类” 项目，不可以直接在原 Android 项目中使用注解预处理，否则你会发现没有 javax 这个包。

然后，在 Android 项目的 build.gradle 中的 dependencies 添加 annotationProcessor project(':项目名')

处理我们的注解

假定我们要处理的注解名为 ViewAutoLoad ，定义为：

@Retention(RetentionPolicy.CLASS) //保留此注解到编译期
@Target(ElementType.FIELD) //此注解只适用于“字段”
public @interface ViewAutoLoad {
}

本文通过介绍对字段注解的处理来讲述如何实现注解预处理，对于方法，用法其实没啥区别。

然后，重写 process 方法：

@Override
public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
    return true;
}

为啥要留个 return true ? true表示这个注解已经被我们处理过了，编译器不用再调用其他注解处理器了。

然后开始写我们的处理代码，这里就有两种处理注解的办法了：

办法1：一次性全局处理注解

这种方法不能知道这个字段(方法)到底是哪个类的，自然也不能获取除了你正在处理的字段(方法)所在类的其他信息，但是用起来方便一些。

获取 全局所有 具有此注解的字段，然后用 processAnnotation 方法逐一处理它们：

roundEnv.getElementsAnnotatedWith(ViewAutoLoad.class).forEach(this::processAnnotation);

这里先讲一些常用操作，假定我们现在在实现上文的 processAnnotation 方法，它的方法签名为：

private void processFormNotEmpty(Element annotatedElement)

获取字段的类型

如果你将来要生成代码或者将注解用作编译时检查，十有八九要用到这个字段的类型。

TypeMirror fieldType = annotatedElement.asType();

获取这个字段的注解，或者注解的值

ViewAutoLoad annotation = annotatedElement.getAnnotation(ViewAutoLoad.class);

现在，你可以直接使用你在注解接口定义的方法了，虽然作为示例的 ViewAutoLoad 没定义任何方法。

假装定义了 value() ： annotation.value()

获取这个字段(方法)的名字

我觉得这个肯定会用吧

Name fieldVarName = annotatedElement.getSimpleName();
//string: fieldVarName.toString();

获取这个方法的修饰符

annotatedElement.getModifiers()

返回一个集合，这个集合装着 javax.lang.model.element.Modifier 这个枚举

办法2：逐类处理注解

虽然麻烦了点，但是这个办法让我们可以知道我们在处理哪个类了。

我们回到 process 方法：

Set<? extends Element> rootElements = roundEnv.getRootElements();

这次我们直接拿到所有编译器处理的类的基础信息了，嗯，没有过滤器。

现在我们得手撸过滤器了，既然是 Set，先遍历走起。

然后怎么过滤呢？这里有一些思路：

给字段(方法)上注解的时候就指定好这个类的名称，比如 @Example("com.kenvix.test.TestClass")
注意：不要指定成 TestClass.class ，在编译期无法这样读取类名，因为类尚未编译。
遍历所有类，通过字段(方法)的一些特征查找这个类

第一种思路

第一种可以是十分简单粗暴了。

String targetName = "com.kenvix.test.TestClass"; 
Element targetClass = null;
for (Element element : rootElements) {
    if(element.toString().equals(targetName)) {
        targetClass = element;
        break;
    }
}
//这里只拿到了类，注解处理方法暂时省略，见下文。

第二种思路

显然，第一种实在是不怎么优雅，第二种方法又有这些思路：

android.*

Map<Element, List<Element>> tasks = new HashMap<>();

for (Element classElement : rootElements) {
    if(classElement.toString().startsWith(Environment.TargetAppPackage)) {
        List<? extends Element> enclosedElements = classElement.getEnclosedElements();

        for(Element enclosedElement : enclosedElements) {
            List<? extends AnnotationMirror> annotationMirrors = enclosedElement.getAnnotationMirrors();

            for (AnnotationMirror annotationMirror : annotationMirrors) {
                if(ViewAutoLoad.class.getName().equals(annotationMirror.getAnnotationType().toString())) { //好像没有其他办法在这里判断是否是目标注解了
                    if(!tasks.containsKey(classElement))
                        tasks.put(classElement, new LinkedList<>());

                     tasks.get(classElement).add(enclosedElement);
                }
            }
        }
    }
}

这样，这个 Map<> 中就包含了我们需要的类和这个类持有的字段了，接下来进行处理即可

嗯？效率低？这是编译期，加钱换CPU或用第一种，请（手动滑稽）

生成代码

这里需要用到 javapoet 这个依赖，编辑gradle配置，加入依赖：

implementation 'com.squareup:javapoet:1.8.0'

然后重写 init 方法：

protected Types typeUtil;
protected Elements elementUtil;
protected Filer filer;
protected Messager messager;
protected ProcessingEnvironment processingEnv;

@Override
public synchronized final void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
    super.init(processingEnv);
    this.processingEnv = processingEnv;
    typeUtil = processingEnv.getTypeUtils();
    elementUtil = processingEnv.getElementUtils();
    filer = processingEnv.getFiler();
    messager = processingEnv.getMessager();
    onPreprocessorInit();

    messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, "Preprocessor: " + this.getClass().getSimpleName() + " Initialized");
}

回到 process 方法，刚才我们已经拿到了要处理的注解，接下来开始处理这些注解：

JavaPoet 资料到处都是啊，要写还不容易？

我咋取一个不可能导入的包的类型？

这问题还是很常见的，比如我们没法在一个 Java 项目中用 Android 包的东西，但是却需要生成相关的代码.

例如，我们需要用到一个类 AppCompatActivity，它在 android.support.v7.app 这个包，则可以这样写：

ClassName appCompatClass = ClassName.get("android.support.v7.app", "AppCompatActivity");

我咋表示类型通配符、泛型限定？

接上，我们还想表示 ? extends AppCompatActivity ，可以这样写：

MethodSpec.Builder builder = code; //这里是你的方法builder

builder.addTypeVariable(TypeVariableName.get("T", appCompatClass)).addParameter(TypeVariableName.get("T"), "target")

保存我们的生成的代码，并在下一步编译生成的代码

回到 process 方法，加上：

if(roundEnv.processingOver()) {
    //创建FormChecker这个类
    TypeSpec formChecker = TypeSpec.classBuilder("FormChecker")
        .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.FINAL)
        .addMethods(methods)
        .build();

    //创建类文件
    JavaFile javaFile = JavaFile.builder("com.kenvix.eg.generated", formChecker)
            .addFileComment(getFileHeader())
            .build();

    try {
        javaFile.writeTo(filer); 
    } catch (IOException ex) {
        throw new IllegalStateException(ex.toString());
    }    
}

对同一个 javaFile ， javaFile.writeTo(filer) 只能调用一次，故需要判断是否为最后一轮注解预处理。

其他的可以看看这篇文章，虽然标题挺扯的（够你:horse:）

其他小问题

我咋调试啊

显然这个时候按 IDE 的断点按钮是莫得了。

直接 System.out 或 Logger 也不太好，分分钟被一堆垃圾编译消息淹没。用着还麻烦。

好吧，其实有个简单粗暴的方法，抛个运行时异常嘛，这样就能直接停止编译然后让 IDE 显示我们想要的东西了。

throw new IllegalStateException("something");

IDEA 对 addModifiers(), javaFile.writeTo(filer) 报错

IDEA bug

别理他，编译就行了

原文 https://kenvix.com/post/java-annotation-processing/

正文到此结束

所属分类：编程技术 Java

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