APT?注解處理器實(shí)現(xiàn)?Lombok?常用注解功能詳解

更新時(shí)間：2022年09月20日 10:03:58 作者：政采云技術(shù)團(tuán)隊(duì)

這篇文章主要為大家介紹了使用APT?注解處理器實(shí)現(xiàn)?Lombok?常用注解功能詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

1 背景

在開發(fā)中我們常常會(huì)用到類似 lombok 、mapstruct 或者 mybatisplus 的框架，只要加入幾個(gè)注解即可生成對(duì)應(yīng)的方法，既然被很多框架使用，了解其中的原理還是非常有必要的。

2 生成字節(jié)碼原理

2.1 APT(Annotation Processing Tool )注解處理器

基于 JSR 269（Pluggable Annotation Processing API）規(guī)范，提供插入式注解處理接口，Java 6 開始支持，它的主要功能是在 Java 編譯期對(duì)源碼進(jìn)行處理, 通過這些規(guī)范插件，可以讀取、修改、添加抽象語法樹中的任意元素。

如上圖 Javac 在編器期間，如果使用注解處理器對(duì)語法樹進(jìn)行了修改，編譯器將回到解析及填充符號(hào)表的過程重新處理，直至處理完成，再對(duì)語法樹進(jìn)行修改。

2.2 AbstractProcessor 注解處理器的使用

創(chuàng)建一個(gè)注解處理器分為如下幾步：

創(chuàng)建注解類：比如 @Data 類
創(chuàng)建 AbstractProcessor 的繼承類， APT 的核心類
修改生成字節(jié)碼
SPI配置: 在 META-INF\services 創(chuàng)建名為 javax.annotation.processing.Processor 配置文件添加 SPI 實(shí)現(xiàn)

2.3 APT 、 AOP、 JavaAgent 優(yōu)缺點(diǎn)

在我們?nèi)粘ｉ_發(fā)中，如果需要做一些埋點(diǎn)，AOP 并非唯一選擇，APT 在有些場景下也可以使用的，支持靜態(tài)方法和私有方法，同時(shí)穩(wěn)定性也比較好，覆蓋的場景比較全。

2.4 lombok 原理

1 APT(Annotation Processing Tool )注解處理器 2 javac api處理AST(抽象語法樹)

大致原理如下圖所示：

如想具體分析 lombok 的實(shí)現(xiàn)，可以從 Processor 和AnnotationProcessor 這兩個(gè)類的 process 方法入手，通過 lombok.javac.JavacAnnotationHandler 處理器找到對(duì)應(yīng)的注解實(shí)現(xiàn)。

3 自己實(shí)現(xiàn)Lombok

3.1 創(chuàng)建Data注解

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
@Target({ElementType.TYPE})
public @interface Data {
}

該 Data 注解只能在編譯期的時(shí)候獲取到，在運(yùn)行期是無法獲取到的。

3.2 自定義注解處理器

通過實(shí)現(xiàn)Processor 接口可以自定義注解處理器，這里我們采用更簡單的方法通過繼承AbstractProcessor 類實(shí)現(xiàn)自定義注解處理器, 實(shí)現(xiàn)抽象方法 process 處理我們想要的功能。

3.2.1 APT簡單介紹

@SupportedAnnotationTypes({"com.nicky.lombok.annotation.Data"})
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
public class DataProcessor extends AbstractProcessor {
   @Override
    public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
    }
    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
    }
}

@SupportedAnnotationTypes 注解表示哪些注解需要注解處理器處理，可以多個(gè)注解校驗(yàn) @SupportedSourceVersion 注解用于指定jdk使用版本

如果不使用注解也可以在重寫父類方法

Set<String> getSupportedAnnotationTypes() 
SourceVersion getSupportedSourceVersion
...

init 方法

主要是用于初始化上下文等信息

process方法

具體處理注解的業(yè)務(wù)方法

3.2.2 具體實(shí)現(xiàn)

1 重寫init方法

  /**
     * 抽象語法樹
     */
    private JavacTrees trees;
    /**
     * AST
     */
    private TreeMaker treeMaker;
    /**
     * 標(biāo)識(shí)符
     */
    private Names names;
    /**
     * 日志處理
     */
    private Messager messager;
    private Filer filer;
    public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnvironment) {
        super.init(processingEnvironment);
        this.trees = JavacTrees.instance(processingEnv);
        Context context = ((JavacProcessingEnvironment)processingEnv).getContext();
        this.treeMaker = TreeMaker.instance(context);
        messager = processingEnvironment.getMessager();
        this.names = Names.instance(context);
        filer = processingEnvironment.getFiler();
    }

基本成員變量說明：

1 JavacTrees 這個(gè)是當(dāng)前的java語法樹變量
2 TreeMaker 這個(gè)是創(chuàng)建或修改方法的AST變量
3 Names 這個(gè)是獲取變量用的
4 Messager 這個(gè)是打印日志的變量
5 Filer 做一些過濾使用的

注: 使用AST語法需要使用本地包 tools.jar 包

    <dependency>
            <groupId>com.sun</groupId>
            <artifactId>tools</artifactId>
            <version>1.8</version>
            <scope>system</scope>
            <systemPath>${java.home}/../lib/tools.jar</systemPath>
        </dependency>

2 重寫process方法

 @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
        Set<? extends Element> annotation = roundEnv.getElementsAnnotatedWith(Data.class);
        annotation.stream().map(element -> trees.getTree(element)).forEach(tree -> tree.accept(new TreeTranslator() {
            @Override
            public void visitClassDef(JCClassDecl jcClass) {
                //過濾屬性
                Map<Name, JCVariableDecl> treeMap =
                    jcClass.defs.stream().filter(k -> k.getKind().equals(Tree.Kind.VARIABLE))
                        .map(tree -> (JCVariableDecl)tree)
                        .collect(Collectors.toMap(JCVariableDecl::getName, Function.identity()));
                //處理變量
                treeMap.forEach((k, jcVariable) -> {
                    messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, String.format("fields:%s", k));
                    try {
                        //增加get方法
                        jcClass.defs = jcClass.defs.prepend(generateGetterMethod(jcVariable));
                        //增加set方法
                        jcClass.defs = jcClass.defs.prepend(generateSetterMethod(jcVariable));
                    } catch (Exception e) {
                        messager.printMessage(Diagnostic.Kind.ERROR, Throwables.getStackTraceAsString(e));
                    }
                });
                //增加toString方法
                jcClass.defs = jcClass.defs.prepend(generateToStringBuilderMethod());
                super.visitClassDef(jcClass);
            }
            @Override
            public void visitMethodDef(JCMethodDecl jcMethod) {
                //打印所有方法
                messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, jcMethod.toString());
                //修改方法
                if ("getTest".equals(jcMethod.getName().toString())) {
                    result = treeMaker
                        .MethodDef(jcMethod.getModifiers(), getNameFromString("testMethod"), jcMethod.restype,
                            jcMethod.getTypeParameters(), jcMethod.getParameters(), jcMethod.getThrows(),
                            jcMethod.getBody(), jcMethod.defaultValue);
                }
                super.visitMethodDef(jcMethod);
            }
        }));
        return true;
    }

上面邏輯分別實(shí)現(xiàn)了getter方法 setter方法 toString方法

大致邏輯:

1 過濾包含Data的 Element 變量 2 根據(jù) Element 獲取AST語法樹 3 創(chuàng)建語法翻譯器重寫 visitClassDef 和 visitMethodDef 方法 4 過濾變量生成 get方法 set方法和 toString方法

3 get方法實(shí)現(xiàn)

  private JCMethodDecl generateGetterMethod(JCVariableDecl jcVariable) {
        //修改方法級(jí)別
        JCModifiers jcModifiers = treeMaker.Modifiers(Flags.PUBLIC);
        //添加方法名稱
        Name methodName = handleMethodSignature(jcVariable.getName(), "get");
        //添加方法內(nèi)容
        ListBuffer<JCStatement> jcStatements = new ListBuffer<>();
        jcStatements.append(
            treeMaker.Return(treeMaker.Select(treeMaker.Ident(getNameFromString("this")), jcVariable.getName())));
        JCBlock jcBlock = treeMaker.Block(0, jcStatements.toList());
        //添加返回值類型
        JCExpression returnType = jcVariable.vartype;
        //參數(shù)類型
        List<JCTypeParameter> typeParameters = List.nil();
        //參數(shù)變量
        List<JCVariableDecl> parameters = List.nil();
        //聲明異常
        List<JCExpression> throwsClauses = List.nil();
        //構(gòu)建方法
        return treeMaker
            .MethodDef(jcModifiers, methodName, returnType, typeParameters, parameters, throwsClauses, jcBlock, null);
    }

4 set方法實(shí)現(xiàn)

    private JCMethodDecl generateSetterMethod(JCVariableDecl jcVariable) throws ReflectiveOperationException {
        //修改方法級(jí)別
        JCModifiers modifiers = treeMaker.Modifiers(Flags.PUBLIC);
        //添加方法名稱
        Name variableName = jcVariable.getName();
        Name methodName = handleMethodSignature(variableName, "set");
        //設(shè)置方法體
        ListBuffer<JCStatement> jcStatements = new ListBuffer<>();
        jcStatements.append(treeMaker.Exec(treeMaker
            .Assign(treeMaker.Select(treeMaker.Ident(getNameFromString("this")), variableName),
                treeMaker.Ident(variableName))));
        //定義方法體
        JCBlock jcBlock = treeMaker.Block(0, jcStatements.toList());
        //添加返回值類型
        JCExpression returnType =
            treeMaker.Type((Type)(Class.forName("com.sun.tools.javac.code.Type$JCVoidType").newInstance()));
        List<JCTypeParameter> typeParameters = List.nil();
        //定義參數(shù)
        JCVariableDecl variableDecl = treeMaker
            .VarDef(treeMaker.Modifiers(Flags.PARAMETER, List.nil()), jcVariable.name, jcVariable.vartype, null);
        List<JCVariableDecl> parameters = List.of(variableDecl);
        //聲明異常
        List<JCExpression> throwsClauses = List.nil();
        return treeMaker
            .MethodDef(modifiers, methodName, returnType, typeParameters, parameters, throwsClauses, jcBlock, null);
    }

5 toString方法實(shí)現(xiàn)

  private JCMethodDecl generateToStringBuilderMethod() {
        //修改方法級(jí)別
        JCModifiers modifiers = treeMaker.Modifiers(Flags.PUBLIC);
        //添加方法名稱
        Name methodName = getNameFromString("toString");
        //設(shè)置調(diào)用方法函數(shù)類型和調(diào)用函數(shù)
        JCExpressionStatement statement = treeMaker.Exec(treeMaker.Apply(List.of(memberAccess("java.lang.Object")),
            memberAccess("com.nicky.lombok.adapter.AdapterFactory.builderStyleAdapter"),
            List.of(treeMaker.Ident(getNameFromString("this")))));
        ListBuffer<JCStatement> jcStatements = new ListBuffer<>();
        jcStatements.append(treeMaker.Return(statement.getExpression()));
        //設(shè)置方法體
        JCBlock jcBlock = treeMaker.Block(0, jcStatements.toList());
        //添加返回值類型
        JCExpression returnType = memberAccess("java.lang.String");
        //參數(shù)類型
        List<JCTypeParameter> typeParameters = List.nil();
        //參數(shù)變量
        List<JCVariableDecl> parameters = List.nil();
        //聲明異常
        List<JCExpression> throwsClauses = List.nil();
        return treeMaker
            .MethodDef(modifiers, methodName, returnType, typeParameters, parameters, throwsClauses, jcBlock, null);
    }
 private JCExpression memberAccess(String components) {
        String[] componentArray = components.split("\\.");
        JCExpression expr = treeMaker.Ident(getNameFromString(componentArray[0]));
        for (int i = 1; i < componentArray.length; i++) {
            expr = treeMaker.Select(expr, getNameFromString(componentArray[i]));
        }
        return expr;
    }
    private Name handleMethodSignature(Name name, String prefix) {
        return names.fromString(prefix + CaseFormat.LOWER_CAMEL.to(CaseFormat.UPPER_CAMEL, name.toString()));
    }
    private Name getNameFromString(String s) {
        return names.fromString(s);
    }

最后是通過 SPI 的方式加載注解處理器，spi 可以用 java 自帶的方式，具體用法可以參考我的文章：框架基礎(chǔ)之SPI機(jī)制 , 這里我們使用 google 封裝的 auto-service 框架來實(shí)現(xiàn)。

在pom文件中引入

        <dependency>
            <groupId>com.google.auto.service</groupId>
            <artifactId>auto-service</artifactId>
            <version>1.0-rc4</version>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.google.auto</groupId>
            <artifactId>auto-common</artifactId>
            <version>0.10</version>
            <optional>true</optional>
        </dependency>

然后在添加AutoService注解

@SupportedAnnotationTypes({"com.nicky.lombok.annotation.Data"})
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
@AutoService(Processor.class)
public class DataProcessor extends AbstractProcessor {
}

最后就是 mvn clean install 打包到本地倉庫作為一個(gè)公共包

[INFO] Installing /Users/chenxing/Documents/sourcecode/id-generator-spring-boot-starter/lombok-enchance/target/java-feature.jar to /Users/chenxing/m2repository/com/nicky/lombok-enchance/1.0.4/lombok-enchance-1.0.4.jar
[INFO] Installing /Users/chenxing/Documents/sourcecode/id-generator-spring-boot-starter/lombok-enchance/pom.xml to /Users/chenxing/m2repository/com/nicky/lombok-enchance/1.0.4/lombok-enchance-1.0.4.pom
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Total time: 2.372 s
[INFO] Finished at: 2022-09-03T10:44:27+08:00
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
?  lombok-enchance git:(master) ?

我們測(cè)試下，我們的注解處理器是否按所想的那樣，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)功能。

在項(xiàng)目中引入本地依賴例如我的倉庫依賴坐標(biāo)：

        <dependency>
            <groupId>com.nicky</groupId>
            <artifactId>lombok-enchance</artifactId>
            <version>1.0.4</version>
        </dependency>

給LombokTest 類添加 @Data 注解

@Data
public class LombokTest {
    private String name;
    private int age;
    public LombokTest(String name) {
        this.name = name;
    }
    public static void main(String[] args) {
        LombokTest lombokTest = new LombokTest("nicky");
        lombokTest.age = 18;
        System.out.println(lombokTest.toString());
    }
}

我們編譯上面的類，查看 class文件是否生成了getField() setField() toString() 方法

public class LombokTest {
    private java.lang.String name;
    private int age;
    public java.lang.String toString() { /* compiled code */ }
    public void setName(java.lang.String name) { /* compiled code */ }
    public java.lang.String getName() { /* compiled code */ }
    public void setAge(int age) { /* compiled code */ }
    public int getAge() { /* compiled code */ }
    public LombokTest(java.lang.String name) { /* compiled code */ }
    public static void main(java.lang.String[] args) { /* compiled code */ }
}

成功啦 ??

最后測(cè)試下main方法

打印結(jié)果如下:

{"name":"清水","age":18}

說明toString方法生效了。

當(dāng)然對(duì)于 get 和 set 方法直接在IDE工具里還是無法調(diào)用的，需要編寫 IDE 的 Lombok 插件,這里就不去擴(kuò)展了。

Reference

以上就是APT 注解處理器實(shí)現(xiàn) Lombok 常用注解功能詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于APT 實(shí)現(xiàn)Lombok注解功能的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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APT?注解處理器實(shí)現(xiàn)?Lombok?常用注解功能詳解

目錄

1 背景

2 生成字節(jié)碼原理

2.1 APT(Annotation Processing Tool )注解處理器

2.2 AbstractProcessor 注解處理器的使用

2.3 APT 、 AOP、 JavaAgent 優(yōu)缺點(diǎn)

2.4 lombok 原理

3 自己實(shí)現(xiàn)Lombok

3.1 創(chuàng)建Data注解

3.2 自定義注解處理器

3.2.1 APT簡單介紹

3.2.2 具體實(shí)現(xiàn)

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APT?注解處理器實(shí)現(xiàn)?Lombok?常用注解功能詳解

目錄

1 背景

2 生成字節(jié)碼原理

2.1 APT(Annotation Processing Tool )注解處理器

2.2 AbstractProcessor 注解處理器的使用

2.3 APT 、 AOP、 JavaAgent 優(yōu)缺點(diǎn)

2.4 lombok 原理

3 自己實(shí)現(xiàn)Lombok

3.1 創(chuàng)建Data注解

3.2 自定義注解處理器

3.2.1 APT簡單介紹

3.2.2 具體實(shí)現(xiàn)

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