使用Android注解处理器，解放劳动力

简介

在android开发中，比较常用到的第三方库中，有不少用到了 注解处理器(Annotation Processor)。
比较常见的就有 Butterknife，Dagger2，DBFlow 等。

注解

Java中存在不少关于注解的Api, 比如@Override用于覆盖父类方法，@Deprecated表示已舍弃的类或方法属性等，android中又多了一些注解的扩展，如@NonNull, @StringRes, @IntRes等。

代码自动生成

使用代码自动生成，一是为了提高编码的效率，二是避免在运行期大量使用反射，通过在编译期利用反射生成辅助类和方法以供运行时使用。

注解处理器的处理步骤主要有以下：
1. 在java编译器中构建
2. 编译器开始执行未执行过的注解处理器
3. 循环处理注解元素(Element)，找到被该注解所修饰的类，方法，或者属性
4. 生成对应的类，并写入文件
5. 判断是否所有的注解处理器都已执行完毕，如果没有，继续下一个注解处理器的执行(回到步骤1)

Butterknife注解处理器的例子

Butterknife的注解处理器的工作方式如下：
1. 定义一个非私有的属性变量
2. 添加该属性变量的注解和id
3. 调用Butterknife.bind(..)方法。

当你点击Android Studio的Build按钮时，Butterknife先是按照上述步骤生成了对应的辅助类和方法。在代码执行到bind()方法时，Butterknife就去调用之前生成的辅助类方法，，完成对被注解元素的赋值操作。

自定义注解处理器

了解了基本的知识点后，我们应该尝试去使用这些技巧。
接下来是实践时间，我们来开发一个简单的例子，利用注解处理器来自动产生随机数字和随机字符串。
1. 首先创建一个project。
2. 创建lib_annotations，这是一个纯java的module，不包含任何android代码，只用于存放注解。
3. 创建lib_compiler，这同样是一个纯java的module。该module依赖于步骤2创建的module_annotation,处理注解的代码都在这里，该moduule最终不会被打包进apk，所以你可以在这里导入任何你想要的任意大小依赖库。
4. 创建lib_api，对该module不做要求，可以是android library或者java library或者其他的。该module用于调用步骤3生成的辅助类方法。

1.添加注解

在lib_annotations中添加两个注解：RandomString, RandomInt，分别用于生成随机数字和随机字符串:

@Retention(CLASS)@Target(value = FIELD)public @interface RandomString {}

@Retention(CLASS)@Target(value = FIELD)public @interface RandomInt {    int minValue() default 0;    int maxValue() default 65535;}

@interface
自定义注解，使用 @interface 作为类名修饰符
@Target
该注解所能修饰的元素类型，可选类型如下：

public enum ElementType {    TYPE, //类    FIELD, //属性    METHOD, //方法    PARAMETER, //参数    CONSTRUCTOR, //构造函数    LOCAL_VARIABLE,     ANNOTATION_TYPE,    PACKAGE,    TYPE_PARAMETER,    TYPE_USE;    private ElementType() {    }}

@Retention
该注解的保留策略，有三种选项：

public enum RetentionPolicy {    SOURCE, //被编译器所忽略    CLASS, //被编译器保留至类文件，但不会保留至运行时    RUNTIME //保留至类文件，且保留至运行时，能在运行时反射该注解修饰的对象}

2. 注解处理器

真正处理注解并生成代码的操作都在这里。
在写代码之前我们需要先导入两个重要的库，以及我们的注解模块：

compile 'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc4'compile 'com.squareup:javapoet:1.9.0'implementation project(':lib_annotations')

新建类RandomProcessor.java:

@AutoService(Processor.class)public class RandomProcessor extends AbstractProcessor{    @Override    public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnvironment) {        super.init(processingEnvironment);    }    @Override    public SourceVersion getSupportedSourceVersion() {        return super.getSupportedSourceVersion();    }    @Override    public Set getSupportedAnnotationTypes() {        return super.getSupportedAnnotationTypes();    }    @Override    public boolean process(Set<? extends TypeElement> set, RoundEnvironment roundEnvironment) {        return false;    }}

@AutoService
@AutoService(Processor.class)会告诉编译器该注解处理器的存在，并在编译时自动在META-INF/services下生成javax.annotation.processing.Processor文件，文件的内容为

com.rhythm7.lib_compiler.RandomProcessor

也就是说，你所声明的注解处理器都会在被写入这个配置文件中。
这样子，当外部程序装载这个模块的时候，就能通过该模块的jar包下的META-INF/services下找到具体的注解处理器的实现类名，并加载实例化，完成模块的注入。
注解处理器需要实现AbstractProcessor接口，并实现对应的方法
- init() 可选
在该方法中可以获取到processingEnvironment对象，借由该对象可以获取到生成代码的文件对象, debug输出对象，以及一些相关工具类

getSupportedSourceVersion()
返回所支持的java版本，一般返回当前所支持的最新java版本即可
getSupportedAnnotationTypes()
你所需要处理的所有注解，该方法的返回值会被process()方法所接收
process() 必须实现
扫描所有被注解的元素，并作处理，最后生成文件。该方法的返回值为boolean类型，若返回true,则代表本次处理的注解已经都被处理，不希望下一个注解处理器继续处理，否则下一个注解处理器会继续处理。

初始化

较详细代码如下:

private static final List> RANDOM_TYPES        = Arrays.asList(RandomInt.class, RandomString.class);private Messager messager;private Types typesUtil;private Elements elementsUtil;private Filer filer;private TypeonProcess()per.init(processingEnv);    messager = processingEnv.getMessager();     typesUtil = processingEnv.getTypeUtils();    elementsUtil = processingEnv.getElementUtils();    filer = processingEnv.getFiler();}@Overridepublic SourceVersion getSupportedSourceVersion() {    return SourceVersion.latestSupported();}@Overridepublic Set getSupportedAnnotationTypes() {    Set annotations = new LinkedHashSet<>();    for (Class<? extends Annotation> annotation : RANDOM_TYPES) {        annotations.add(annotation.getCanonicalName());    }    return annotations;}

处理注解

在process()方法中执行以下操作：
1. 扫描所有注解元素，并对注解元素的类型做判断

for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(RandomInt.class)) {    //AnnotatedRandomInt是对被RandomInt注解的Elment的简单封装    AnnotatedRandomInt randomElement = new AnnotatedRandomInt(element);    messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, randomElement.toString());    //判断被注解的类型是否符合要求    if (!element.asType().getKind().equals(TypeKind.INT)) {         messager.printMessage(Diagnostic.Kind.ERROR, randomElement.getSimpleClassName().toString() + "#"          + randomElement.getElementName().toString() + " is not in valid type int");    }    //按被注解元素所在类的完整类名为key将被注解元素存储进Map中，后面会根据key生成类文件    String qualifier = randomElement.getQualifiedClassName().toString();    if (annotatedElementMap.get(qualifier) == null) {        annotatedElementMap.put(qualifier, new ArrayList());    }    annotatedElementMap.get(qualifier).add(randomElement);}

生成类文件

将之前以注解所在类为key的map遍历，并以key值为分组生成类文件。

for (Map.Entry entry : annotatedElementMap.entrySet()) {    MethodSpec constructor = createConstructor(entry.getValue());    TypeSpec binder = createClass(getClassName(entry.getKey()), constructor);    JavaFile javaFile = JavaFile.builder(getPackage(entry.getKey()), binder).build();    javaFile.writeTo(filer);}

生成类、构造函数、代码段以及文件都是利用到了javapoet依赖库。当然你也可以选择拼接字符串和自己用文件IO写入，但是用javapoet要更方便得多。

private MethodSpec createConstructor(List randomElements) {    AnnotatedRandomElement firstElement = randomElements.get(0);    MethodSpec.Builder builder = MethodSpec.constructorBuilder()            .addModifiers(Modifier.PUBLIC)            .addParameter(TypeName.get(firstElement.getElement().getEnclosingElement().asType()), "target");    for (int i = 0; i < randomElements.size(); i++) {        addStatement(builder, randomElements.get(i));    }    return builder.build();}private void addStatement(MethodSpec.Builder builder, AnnotatedRandomElement randomElement) {    builder.addStatement(String.format(            "target.%1$s = %2$s",            randomElement.getElementName().toString(),            randomElement.getRandomValue())    );}private TypeSpec createClass(String className, MethodSpec constructor) {    return TypeSpec.classBuilder(className + "_Random")            .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.FINAL)            .addMethod(constructor)            .build();}private String getPackage(String qualifier) {    return qualifier.substring(0, qualifier.lastIndexOf("."));}private String getClassName(String qualifier) {    return qualifier.substring(qualifier.lastIndexOf(".") + 1);}

通过以上几行代码，创建了类文件。在类的构造函数中添加参数(target), 并为每一个被注解元素添加语句”target.%1 s= s”，最后通过javaFile.writeTo(filer)完成文件写入。

3. 调用生成类的方法

在lib_api中新建一个类：RandomUtil.java，添加注入方法：

public static void inject(Object object) {    Class bindingClass = Class.forName(object.getClass().getCanonicalName() + "_Random");     Constructor constructor = bindingClass.getConstructor(object.getClass());    constructor.newInstance(object);}

这里利用反射找到了以“Object类名_Random”命名的生成类，并调用它的构造方法。而在我们之前的注解处理器中，我们已在生成类的构造方法中实现了属性的赋值操作。

4. 使用生成类

在app module中依赖刚才创建的库：

implementation project(':lib_annotations')implementation project(':lib_api')annotationProcessor project(':lib_compiler')

在Activity中的使用

public class MainActivity extends AppCompatActivity {    @RandomInt(minValue = 10, maxValue = 1000)    int mRandomInt;    @RandomString    String mRandomString;    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);        RandomUtil.inject(this);        Log.i("RandomInt ==> ", mRandomInt + "");        Log.i("RandomString ==> ", mRandomString);    }}

编译，运行，查看结果：

02-11 18:38:51.747 7887-7887/com.rhythm7.annotationprocessordemo I/RandomInt ==>: 70002-11 18:38:51.747 7887-7887/com.rhythm7.annotationprocessordemo I/RandomString ==>: HhRayFyTtt

被注解的元素成功被自动赋值，说明注入成功。

完整的demo地址：github

原文地址：http://www.unfishable.com

调试

注解处理器的debug跟普通的代码debug有点不同：

在当前工程路径下输入命令

gradlew --no-daemon -Dorg.gradle.debug=true :app:clean :app:compileDebugJavaWithJavac

并在Edit Configurations中新添加一个远程配置(remote)，名字随意，端口为5005。
然后点击debug按钮，就可以连接上远程调试器进行Annotation的调试了。

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