Android如何开发自定义编译时注解

前言
最近给公司写android的公司开发库，自写了一个注解库，用于方便公司写某些重复代码( findviewbyId、setOnClickListener、setOnTouchListener )时使用注解。同时收集了不少材料，这里总结分享下，希望与众人多多学习、交流。
一、Android中的注解框架
Android开发过程中，我们经常会遇到以下情况：在Activity中有一个View，我们要获得这个View的实例是要通过findViewById这个方法，然后这个方法返回的是一个Object类型，我们还需要进行强制的类型转换。当一个布局中有很多个控件的时候，每一个控件都要进行上面的这个操作，其实是没有意义的重复代码，类似的还有OnClick,OnTouch等方法。所以许多Android开发人员会引入注解框架来配合开发，以提高开发效率。以下是国内前500APP使用注解框架的情况：

Dagger框架的使用方式和Google Guice差不多，其实Dagger是Guice的一个子集，更轻量，更适合在Android平台使用在国外使用比较多，没有采取反射而使用了预编译技术，因为基于反射的DI非常占用资源和耗时。使用比较复杂，在View上的注入非常麻烦。Dagger能够注入到任何你想要的对象，只要其在module类中。或者它是构造器。但是缺少对方法和字段的注入支持。对于Dagger我们可以把它当做应用中的一个模块，负责为其它模块提供实例并且注入依赖关系。那是它的基本职责。模块的创建位于我们应用中的一个点上，这样我们可以拥有完全的控制权。 ButterKnife Buffer knife只是避免样板代码，findViewById，仅此而已，所以不能算是一个真正的注入。只是一个view的代言，可以在在非activity里面实施，也可以在inflate的views里面实施。 RoboGuice 为Android平台上基于Google Guice开发的一个库，方便findViewById在XML中查找一个View，并将其强制转换到所需类型，通过运行时读取annotations进行反射，所以可能影响应用性能。 AndroidAnnotations是最火的快速开发框架，大量的使用注解，不会对APP的造成不良影响，会影响到APP的执行性能。在编译器中加了一层额外的自动编译步骤，用来生成基于你源码的代码。使用AA的注解在编译期间就已经自动生成了对应的子类，运行期运行的其实就是这个子类.则不会造成任何负面的影响。AndroidAnnotations像是综合了其他的几个框架的优点，通过注解，减少了繁琐(R.id.btn)的使用，并在编译的时候，将相应的注解进行转换。即:加快了开发的速度，又不影响app的性能。

开发项目使用注解框架，我个人是比较倾向使用AndroidAnnotations，因为他的功能强大和便利性。示例代码：
import android.app.Activity; import android.widget.EditText; import android.widget.TextView;
import com.googlecode.androidannotations.annotations.Click; import com.googlecode.androidannotations.annotations.EActivity; import com.googlecode.androidannotations.annotations.ViewById;
@EActivity(R.layout.main) public class MyActivity extends Activity {
@ViewById(R.id.myInput) EditText myInput;
@ViewById(R.id.myTextView) TextView textView;
@Click void myButton() { String name = myInput.getText().toString(); textView.setText("Hello " + name); } }


二、JAVA的注解和分类      什么是注解（Annotation）：　　Annotation（注解）就是Java提供了一种元程序中的元素关联任何信息和着任何元数据（metadata）的途径和方法。Annotion(注解)是一个接口，程序可以通过反射来获取指定程序元素的Annotion对象，然后通过Annotion对象来获取注解里面的元数据。注解（Annotation）,也叫元数据。一种代码级别的说明。它是在JDK5.0及以后中引入的一种特性，与类、接口、枚举是在同一层次，在java.lang的包中已经定义了三个注解：Override,Deprecated,SuppressWarnings. 。它可以声明在包、类、字段、方法、局部变量、方法、参数等的前面，用来对这些元素进行说明、注释。作用分类： 1.编写文档：通过代码里标识的元数据生成文档。（生成文档） 2.代码分析：通过代码里标识的元数据对代码进行分析。(使用反射) 3.编译检查：通过代码里标识的元数据让编译器能够实现基本的编译检查。（Override）
Java注解可以在编译、类加载、运行时被读取，注解不会影响程序代码的运行，如果希望注解在运行时起到作用：需要通过反射得到相应的注解，然后在对其进行处理。
包 java.lang.annotation 中包含所有定义自定义注解所需用到的原注解和接口。如接口 java.lang.annotation.Annotation 是所有注解继承的接口,并且是自动继承，不需要定义时指定，类似于所有类都自动继承Object。
该包同时定义了四个元注解，Documented,Inherited,Target(作用范围，方法，属性，构造方法等),Retention(生命范围，源代码，class,runtime)。
注解在何种时刻可获取取决于Retention决定，RetentionPolicy.RUNTIME表示在运行时可见，它将被写入class文件的VisibleAnnotation属性中。RetentionPolicy.CLASS表示写入CLASS文件但不会在运行时获取，它们被写入字节码的invisibleAnnotation属性中。这些通常是为了方便IDE或者工具开发者的。当然，通过一些字节码库，应用程序无需了解字节码结构一样可以获取它们。剩下一个表示只在编译时可见，不会被写入CLASS文件。它们用于指示编译器行为，例如检查重载，设置过时，抑制警告等。这类注解是给编译器开发者准备的。
这里特别要指出注解的Retention的作用： 1.RetentionPolicy.SOURCE —— 这种类型的Annotations只在源代码级别保留,编译时就会被忽略
2.RetentionPolicy.CLASS —— 这种类型的Annotations编译时被保留,在class文件中存在,但JVM将会忽略 3.RetentionPolicy.RUNTIME —— 这种类型的Annotations将被JVM保留,所以他们能在运行时被JVM或其他使用反射机制的代码所读取和使用.

有一些源码使用运行时注解来注入Android的View中，这里并不建议，可能写法稍微简单点，但是在运行效率上会比编译时注解低。
运行时注解的例子：
public static void injectContentView(Activity activity) {
Class a = activity.getClass();
if (a.isAnnotationPresent(ContentView.class)) {
// 得到activity这个类的ContentView注解
ContentView contentView = (ContentView) a.getAnnotation(ContentView.class);
// 得到注解的值
int layoutId = contentView.value();
// 使用反射调用setContentView
try {
Method method = a.getMethod("setContentView", int.class);
method.setAccessible(true);
method.invoke(activity, layoutId);
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
} }

可以很明显看出是通过“反射”来将某个setContentView注入给activity，来得到activity.setContentView(layoutId)的代码实现。

下面要介绍的编译时注解，直接在编译阶段，根据注解标识，动态生成一些类或者生成一些xml都可以，在运行时期，这类注解是没有的，会依靠动态生成的类做一些操作，因为没有反射，效率和直接调用方法没什么区别。

三、Android中编译时注解的原理和实现
原理方面：其实就是1.定义注解类,来定义自定义的注解，比如：
@Retention(RetentionPolicy.CLASS) @Target(ElementType.FIELD) public @interface BindView { int value(); }
2.通过一个继承于javax.annotation.processing.AbstractProcessor的注解处理器类（这就要求我们将所在工程定义个java library，因为Android的工程已经不支持javax），在process()方法里面，将你需要的注解生成为需要的代码，举个例子：

@Override
public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
mAnnotatedClassMap.clear();

try { processBindView(roundEnv);//生成初始化“@BindView” 注入的控件的代码 processOnClick(roundEnv);//生成初始化“@OnClick” 注入的控件的代码 processOnTouch(roundEnv);//生成初始化“@OnTouch” 注入的控件的代码 } catch (IllegalArgumentException e) {
e.printStackTrace();
error(e.getMessage());
}

for (AnnotatedClass annotatedClass : mAnnotatedClassMap.values()) {
try {
annotatedClass.generateFile().writeTo(mFiler);
} catch (IOException e) {
error("Generate file failed, reason: %s", e.getMessage());
}
}
return true; }

在以往的定义注解解析器时，需要在解析器类定义过程中，做以下操作：在解析类名前定义： @SupportedAnnotationTypes("com.bosssoft.zhangxinjin.ViewInjectProcesser") @SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_7)
同时在java的同级目录新建resources目录, 新建META-INF/services/javax.annotation.processing.Processor文件, 文件中填写你自定义的Processor全类名，这是向JVM声明解析器。

当然幸好我们现在使用的是Android Studio，可以用auto-service来替代以上操作，只要在注解类前面加上@AutoService(Processor.class)就可以替代以上操作。还有android-apt工具。在新IDE中是这样操作的：        在主module的build.gradle中添加工具    dependencies { ... classpath 'com.neenbedankt.gradle.plugins:android-apt:1.8'} 在使用注解的应用module的build.gradle，添加    apply plugin: 'com.neenbedankt.android-apt'      ... dependencies {         compile project(':bosssoft-mobile-android-compiler')         apt project(':bosssoft-mobile-android-compiler')      }
当然新版本的gradle2.2+中，我们也可以用gradle自带的annotationProcessor来替代android-apt:      dependencies {         compile project(':bosssoft-mobile-android-compiler') annotationProcessorproject(':bosssoft-mobile-android-compiler')      }

继续贴一些代码：

private void processOnClick(RoundEnvironment roundEnv) throws IllegalArgumentException {
for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(OnClick.class)) {
AnnotatedClass annotatedClass = getAnnotatedClass(element);
OnClickMethod onClickMethod = new OnClickMethod(element);
annotatedClass.addClickMethod(onClickMethod); } }

AnnotatedClass 类 public void addClickMethod(com.bosssoft.platform.mobile.android.compiler.model.OnClickMethod method) { onClickMethods.add(method); }

public JavaFile generateFile() {
//generateMethod
MethodSpec.Builder injectMethod = MethodSpec.methodBuilder("inject")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addAnnotation(Override.class)
.addParameter(TypeName.get(mTypeElement.asType()), "host", Modifier.FINAL)
.addParameter(TypeName.OBJECT, "source")
.addParameter(com.bosssoft.platform.mobile.android.compiler.TypeUtil.PROVIDER,"provider");

for(BindViewField field : mFields){
// find views
injectMethod.addStatement("host.$N = ($T)(provider.findView(source, $L))",
field.getFieldName(),
ClassName.get(field.getFieldType()), field.getResId()); }
... //一些其他注解代码 ...
//generaClass
TypeSpec injectClass = TypeSpec.classBuilder(mTypeElement.getSimpleName() + "$$ViewInject")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addSuperinterface(ParameterizedTypeName.get(com.bosssoft.platform.mobile.android.compiler.TypeUtil.INJET, TypeName.get(mTypeElement.asType())))
.addMethod(injectMethod.build())
.build();

String packgeName = mElements.getPackageOf(mTypeElement).getQualifiedName().toString();

return JavaFile.builder(packgeName, injectClass).build(); }

最后会在使用注解module的build目录下生成： Android如何开发自定义编译时注解_第1张图片

以上就是我们注解自动生成的代码，也是我们注解最终能够成功运行的关键。

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