面試官：你天天用 Lombok，說(shuō)說(shuō)它什么原理？我竟然答不上來(lái)…

點(diǎn)擊關(guān)注公眾號(hào)，Java干貨及時(shí)送達(dá)

作者：九年義務(wù)教育漏網(wǎng)之魚
來(lái)源：https://juejin.cn/post/6844904072789622792

相信大家在項(xiàng)目中都使用過(guò)Lombok，因?yàn)槟軌蚝?jiǎn)化我們?cè)S多的代碼，但是該有的功能一點(diǎn)也不少。那么lombok到底是個(gè)什么呢，lombok是一個(gè)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的注解的形式來(lái)幫助我們簡(jiǎn)化消除一些必須有但顯得很臃腫的 Java 代碼的工具。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，比如我們新建了一個(gè)類，然后在其中寫了幾個(gè)字段，然后通常情況下我們需要手動(dòng)去建立getter和setter方法啊，構(gòu)造函數(shù)啊之類的，lombok的作用就是為了省去我們手動(dòng)創(chuàng)建這些代碼的麻煩，它能夠在我們編譯源碼的時(shí)候自動(dòng)幫我們生成這些方法。

那么Lombok到底是如何做到這些的呢？其實(shí)底層就是用到了編譯時(shí)注解的功能。

Lombok如何使用

Lombok是一個(gè)開源項(xiàng)目，代碼是在lombok中，如果是gradle項(xiàng)目的話直接在項(xiàng)目中引用如下即可。

compile?("org.projectlombok:lombok:1.16.6")

功能

那么Lombok是做什么呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子就是能夠通過(guò)添加注解自動(dòng)生成一些方法，使我們代碼更加簡(jiǎn)潔易懂。

例如下面一個(gè)類。

@Data
public?class?TestLombok?{
????private?String?name;
????private?Integer?age;

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????TestLombok?testLombok?=?new?TestLombok();
????????testLombok.setAge(12);
????????testLombok.setName("zs");
????}
}

我們使用Lombok提供的Data注解，在沒(méi)有寫get、set方法的時(shí)候也能夠使用其get、set方法。我們看它編譯過(guò)后的class文件，可以看到它給我們自動(dòng)生成了get、set方法。

public?class?TestLombok?{
????private?String?name;
????private?Integer?age;

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????TestLombok?testLombok?=?new?TestLombok();
????????testLombok.setAge(12);
????????testLombok.setName("zs");
????}

????public?TestLombok()?{
????}

????public?String?getName()?{
????????return?this.name;
????}

????public?Integer?getAge()?{
????????return?this.age;
????}

????public?void?setName(String?name)?{
????????this.name?=?name;
????}

????public?void?setAge(Integer?age)?{
????????this.age?=?age;
????}

}

當(dāng)然Lombok的功能不止如此，還有很多其他的注解幫助我們簡(jiǎn)便開發(fā)，網(wǎng)上有許多的關(guān)于Lombok的使用方法，這里就不再啰嗦了。正常情況下我們?cè)陧?xiàng)目中自定義注解，或者使用Spring框架中@Controller、@Service等等這類注解都是運(yùn)行時(shí)注解，運(yùn)行時(shí)注解大部分都是通過(guò)反射來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而Lombok是使用編譯時(shí)注解實(shí)現(xiàn)的。那么編譯時(shí)注解是什么呢？

編譯時(shí)注解

注解（也被成為元數(shù)據(jù)）為我們?cè)诖a中添加信息提供了一種形式化的方法，使我們可以在稍后某個(gè)時(shí)刻非常方便地使用這些數(shù)據(jù)。——————摘自《Thinking in Java》

Java中的注解分為運(yùn)行時(shí)注解和編譯時(shí)注解，運(yùn)行時(shí)注解就是我們經(jīng)常使用的在程序運(yùn)行時(shí)通過(guò)反射得到我們注解的信息，然后再做一些操作。而編譯時(shí)注解是什么呢？就是在程序在編譯期間通過(guò)注解處理器進(jìn)行處理。

• 編譯期：Java語(yǔ)言的編譯期是一段不確定的操作過(guò)程，因?yàn)樗赡苁菍?code style="margin-right: 2px;margin-left: 2px;padding: 2px 4px;outline: 0px;font-size: 14px;border-radius: 4px;background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;color: rgb(53, 179, 120);">*.java文件轉(zhuǎn)化成*.class文件的過(guò)程；也可能是指將字節(jié)碼轉(zhuǎn)變成機(jī)器碼的過(guò)程；還可能是直接將*.java編譯成本地機(jī)器代碼的過(guò)程
• 運(yùn)行期：從JVM加載字節(jié)碼文件到內(nèi)存中，到最后使用完畢以后卸載的過(guò)程都屬于運(yùn)行期的范疇。

注解處理工具apt

注解處理工具apt(Annotation Processing Tool)，這是Sun為了幫助注解的處理過(guò)程而提供的工具，apt被設(shè)計(jì)為操作Java源文件，而不是編譯后的類。

它是javac的一個(gè)工具，中文意思為編譯時(shí)注解處理器。APT可以用來(lái)在編譯時(shí)掃描和處理注解。通過(guò)APT可以獲取到注解和被注解對(duì)象的相關(guān)信息，在拿到這些信息后我們可以根據(jù)需求來(lái)自動(dòng)的生成一些代碼，省去了手動(dòng)編寫。注意，獲取注解及生成代碼都是在代碼編譯時(shí)候完成的，相比反射在運(yùn)行時(shí)處理注解大大提高了程序性能。APT的核心是AbstractProcessor類。

正常情況下使用APT工具只是能夠生成一些文件(不僅僅是我們想象的class文件，還包括xml文件等等之類的)，并不能修改原有的文件信息。

但是此時(shí)估計(jì)會(huì)有疑問(wèn)，那么Lombok不就是在我們?cè)械奈募行略隽艘恍┬畔幔课以诤竺鏁?huì)有詳細(xì)的解釋，這里簡(jiǎn)單介紹一下，其實(shí)Lombok是修改了Java中的抽象語(yǔ)法樹AST才做到了修改其原有類的信息。

接下來(lái)我們演示一下如何用APT工具生成一個(gè)class文件，然后我們?cè)僬f(shuō)Lombok是如何修改已存在的類中的屬性的。

定義注解

首先當(dāng)然我們需要定義自己的注解了

@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)?//?注解只在源碼中保留
@Target(ElementType.TYPE)?//?用于修飾類
public?@interface?GeneratePrint?{

????String?value();
}

Retention注解上面有一個(gè)屬性value，它是RetentionPolicy類型的枚舉類，RetentionPolicy枚舉類中有三個(gè)值。

public?enum?RetentionPolicy?{
????SOURCE,
????CLASS,
????RUNTIME
}

• SOURCE修飾的注解：修飾的注解,表示注解的信息會(huì)被編譯器拋棄，不會(huì)留在class文件中，注解的信息只會(huì)留在源文件中
• CLASS修飾的注解：表示注解的信息被保留在class文件(字節(jié)碼文件)中當(dāng)程序編譯時(shí)，但不會(huì)被虛擬機(jī)讀取在運(yùn)行的時(shí)候
• RUNTIME修飾的注解：表示注解的信息被保留在class文件(字節(jié)碼文件)中當(dāng)程序編譯時(shí)，會(huì)被虛擬機(jī)保留在運(yùn)行時(shí)。所以它能夠通過(guò)反射調(diào)用，所以正常運(yùn)行時(shí)注解都是使用的這個(gè)參數(shù)

Target注解上面也有個(gè)屬性value，它是ElementType類型的枚舉。是用來(lái)修飾此注解作用在哪的。

public?enum?ElementType?{
????TYPE,
????FIELD,
????METHOD,
????PARAMETER,
????CONSTRUCTOR,
????LOCAL_VARIABLE,
????ANNOTATION_TYPE,
????PACKAGE,
????TYPE_PARAMETER,
????TYPE_USE
}

定義注解處理器

我們要定義注解處理器的話，那么就需要繼承AbstractProcessor類。繼承完以后基本的框架類型如下。

@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
@SupportedAnnotationTypes("aboutjava.annotion.MyGetter")
public?class?MyGetterProcessor?extends?AbstractProcessor?{
????@Override
????public?synchronized?void?init(ProcessingEnvironment?processingEnv)?{
????super.init(processingEnv);
????}

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

我們可以看到在子類中上面有兩個(gè)注解，注解描述如下

• @SupportedSourceVersion：表示所支持的Java版本
• @SupportedAnnotationTypes：表示該處理器要處理的注解

繼承了父類的兩個(gè)方法，方法描述如下

• init方法：主要是獲得編譯時(shí)期的一些環(huán)境信息
• process方法：在編譯時(shí)，編譯器執(zhí)行的方法。也就是我們寫具體邏輯的地方

我們是演示一下如何通過(guò)繼承AbstractProcessor類來(lái)實(shí)現(xiàn)在編譯時(shí)生成類，所以我們?cè)?code style="margin-right: 2px;margin-left: 2px;padding: 2px 4px;outline: 0px;font-size: 14px;border-radius: 4px;background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;color: rgb(53, 179, 120);">process方法中書寫我們生成類的代碼。

如下所示。

@Override
public?boolean?process(Set?annotations,?RoundEnvironment?roundEnv)?{
????StringBuilder?builder?=?new?StringBuilder()
????????????.append("package?aboutjava.annotion;\n\n")
????????????.append("public?class?GeneratedClass?{\n\n")?//?open?class
????????????.append("\tpublic?String?getMessage()?{\n")?//?open?method
????????????.append("\t\treturn?\"");
????//?for?each?javax.lang.model.element.Element?annotated?with?the?CustomAnnotation
????for?(Element?element?:?roundEnv.getElementsAnnotatedWith(MyGetter.class))?{
????????String?objectType?=?element.getSimpleName().toString();
????????//?this?is?appending?to?the?return?statement
????????builder.append(objectType).append("?says?hello!\\n");
????}
????builder.append("\";\n")?//?end?return
????????????.append("\t}\n")?//?close?method
????????????.append("}\n");?//?close?class
????try?{?//?write?the?file
????????JavaFileObject?source?=?processingEnv.getFiler().createSourceFile("aboutjava.annotion.GeneratedClass");
????????Writer?writer?=?source.openWriter();
????????writer.write(builder.toString());
????????writer.flush();
????????writer.close();
????}?catch?(IOException?e)?{
????????//?Note:?calling?e.printStackTrace()?will?print?IO?errors
????????//?that?occur?from?the?file?already?existing?after?its?first?run,?this?is?normal
????}
????return?true;
}

定義使用注解的類(測(cè)試類)

上面的兩個(gè)類就是基本的工具類了，一個(gè)是定義了注解，一個(gè)是定義了注解處理器，接下來(lái)我們來(lái)定義一個(gè)測(cè)試類(TestAno.java)。我們?cè)陬惿厦婕由衔覀冏远ǖ淖⒔忸悺?/p>

@MyGetter
public?class?TestAno?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????System.out.printf("1");
????}
}

這樣我們?cè)诰幾g期就能生成文件了，接下來(lái)演示一下在編譯時(shí)生成文件，此時(shí)不要著急直接進(jìn)行javac編譯，MyGetter類是注解類沒(méi)錯(cuò)，而MyGetterProcessor是注解類的處理器，那么我們?cè)诰幾gTestAnoJava文件的時(shí)候就會(huì)觸發(fā)處理器。因此這兩個(gè)類是無(wú)法一起編譯的。

先給大家看一下我的目錄結(jié)構(gòu)

aboutjava
????--?annotion
????????--?MyGetter.java
????????--?MyGetterProcessor.java
????????--?TestAno.java

所以我們先將注解類和注解處理器類進(jìn)行編譯

javac?aboutjava/annotion/MyGett*

接下來(lái)進(jìn)行編譯我們的測(cè)試類，此時(shí)在編譯時(shí)需要加上processor參數(shù)，用來(lái)指定相關(guān)的注解處理類。

javac?-processor?aboutjava.annotion.MyGetterProcessor?aboutjava/annotion/TestAno.java

大家可以看到動(dòng)態(tài)圖中，自動(dòng)生成了Java文件。

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