Java可插入注解处理器
先前文章中讲到了Java运行期动态能力，其中提到了Java编译器动态能力：JSR 269，今天来认识一下它。
Java可插入注解处理器（Pluggable Annotation Processing API）是一种强大的编译时代码处理工具，允许开发者在编译时处理和解析Java源代码中的注解。
本文将详细介绍Java可插入注解处理器的概念、工作原理和如何实现自定义注解处理器。我们将创建一个简单的示例，通过自定义注解生成一个Builder类。
# 什么是Java可插入注解处理器
Java可插入注解处理器，即JSR 269（Java Specification Request 269），提供了一套API，让开发者能够在编译时处理和解析Java源代码中的注解。注解处理器在编译阶段运行，可以用于静态代码分析、生成额外的代码或者验证代码约束。这种机制使得开发者可以在编译时执行自定义操作，从而提高代码的质量和可维护性。
# 注解处理器的应用场景
注解处理器通常应用于以下场景：
- 自动生成代码：例如，生成实现接口的类、创建特定的类或方法等。
- 静态代码分析：例如，检查代码风格、寻找潜在的性能问题或者检测代码中的错误。
- 验证代码约束：例如，检查方法参数、验证类之间的关系等。
# 如何实现自定义注解处理器
要实现自定义注解处理器，您需要完成以下步骤：
# 1. 创建自定义注解
首先，创建一个名为Builder.java的文件，定义一个名为Builder的注解：
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Builder {
}
@Target注解表示这个注解只能应用于类或接口，@Retention注解表示这个注解在源代码级别保留，不会被编译到字节码文件中。
# 2. 创建注解处理器
接下来，创建一个名为BuilderProcessor.java的文件，实现一个名为BuilderProcessor的注解处理器类：
import java.io.IOException;
import java.io.Writer;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import javax.annotation.processing.AbstractProcessor;
import javax.annotation.processing.Filer;
import javax.annotation.processing.RoundEnvironment;
import javax.annotation.processing.SupportedAnnotationTypes;
import javax.annotation.processing.SupportedSourceVersion;
import javax.lang.model.SourceVersion;
import javax.lang.model.element.Element;
import javax.lang.model.element.ElementKind;
import javax.lang.model.element.Modifier;
import javax.lang.model.element.TypeElement;
import javax.lang.model.type.DeclaredType;
import javax.lang.model.type.MirroredTypeException;
import javax.lang.model.type.TypeMirror;
import javax.tools.JavaFileObject;
@SupportedAnnotationTypes("Builder")
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
public class BuilderProcessor extends AbstractProcessor {
@Override
public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
for (TypeElement annotation : annotations) {
Set<? extends Element> annotatedElements = roundEnv.getElementsAnnotatedWith(annotation);
for (Element element : annotatedElements) {
if (element.getKind() != ElementKind.CLASS) {
// 只支持应用于类上
continue;
}
TypeElement typeElement = (TypeElement) element;
String packageName = getPackageName(typeElement);
String className = typeElement.getSimpleName().toString();
String builderClassName = className + "Builder";
Filer filer = processingEnv.getFiler();
try {
JavaFileObject builderFile = filer.createSourceFile(packageName + "." + builderClassName);
Writer writer = builderFile.openWriter();
writer.write("package " + packageName + ";\n\n");
writer.write("public class " + builderClassName + " {\n");
writer.write("\tprivate final " + className + " instance = new " + className + "();\n\n");
for (Element field : typeElement.getEnclosedElements()) {
if (field.getKind() != ElementKind.FIELD || field.getModifiers().contains(Modifier.STATIC)) {
// 只支持实例变量
continue;
}
String fieldName = field.getSimpleName().toString();
String fieldType = field.asType().toString();
writer.write("\tpublic " + builderClassName + " " + fieldName + "(" + fieldType + " " + fieldName + ") {\n");
writer.write("\t\tinstance." + fieldName + " = " + fieldName + ";\n");
writer.write("\t\treturn this;\n");
writer.write("\t}\n\n");
}
writer.write("\tpublic " + className + " build() {\n");
writer.write("\t\treturn instance;\n");
writer.write("\t}\n");
writer.write("}\n");
writer.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
return true;
}
private String getPackageName(TypeElement element) {
return processingEnv.getElementUtils().getPackageOf(element).getQualifiedName().toString();
}
}
@SupportedAnnotationTypes注解表示这个处理器支持Builder注解，@SupportedSourceVersion注解表示这个处理器支持Java 8源代码版本。
在process方法中，您可以实现注解处理逻辑，例如生成Builder类。
# 3. 注册注解处理器
要注册注解处理器，您需要在项目的resources/META-INF/services目录下，创建名为javax.annotation.processing.Processor的文件，该文件包含您实现的注解处理器类的完整类名。
# 4. 应用自定义注解
现在，您可以在您的Java项目中使用@Builder注解。创建一个名为Person.java的文件，定义一个名为Person的类，并应用@Builder注解：
@Builder
public class Person {
private String firstName;
private String lastName;
private int age;
// 省略 getter 和 setter 方法
}
当您编译这个类时，注解处理器将处理@Builder注解，并可以生成相应的Builder类。
# Maven配置
在Maven项目的pom.xml文件中，添加maven-compiler-plugin插件，并配置annotationProcessorPaths以引入自定义注解处理器。这是一个示例配置：
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<version>3.8.0</version>
<configuration>
<source>1.8</source>
<target>1.8</target>
<annotationProcessorPaths>
<path>
<groupId>com.example</groupId>
<artifactId>annotation-processor</artifactId>
<version>1.0.0</version>
</path>
</annotationProcessorPaths>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
请将<groupId>, <artifactId>和<version>替换为您自定义注解处理器的实际值。
# IntelliJ IDEA配置
要在IntelliJ IDEA中启用注解处理器，请按照以下步骤操作：
- 打开IntelliJ IDEA，选择“File” > “Settings”（对于macOS用户，“IntelliJ IDEA” > “Preferences”）。
- 在设置窗口中，展开“Build, Execution, Deployment”选项，然后点击“Compiler” > “Annotation Processors”。
- 勾选“Enable annotation processing”选项。
- 在“Processor path”区域，选择“Use module compile output path”选项。
- 在“Processor FQCN”区域，添加您的自定义注解处理器的完整类名（例如
com.example.BuilderProcessor）。 - 点击“OK”保存设置。
完成上述配置后，IntelliJ IDEA将在编译项目时自动运行您的自定义注解处理器。如果需要，您还可以根据项目需求调整其他注解处理器相关的设置。
请注意，如果您的项目是一个Maven项目，并且已经在pom.xml文件中正确配置了自定义注解处理器，IntelliJ IDEA通常会自动识别并启用注解处理器。在这种情况下，您可能不需要手动进行上述配置。
# 注意事项
请注意，JSR 269 API仅支持在编译时处理注解。如果您需要在运行时处理注解，可以使用Java的反射API。
此外，随着Kotlin的成熟，可以考虑使用KSP（Kotlin Symbol Processing），它是JetBrains推出的一款Kotlin编译器插件，用于实现高效的符号处理。
KSP提供了一套简洁的API，可以替代Java的注解处理器（Annotation Processor），实现更高效的编译时代码生成和检查。
关于Kotlin的使用，参考：从Java到Kotlin
# 结论
Java可插入注解处理器为Java编程语言提供了一种在编译时处理注解的方法。
通过自定义注解处理器，您可以在编译时生成代码、分析代码或验证代码约束，从而提高代码的质量和可维护性。
本文通过一个简单的示例介绍了如何实现自定义注解处理器，您可以根据实际需求为您的项目定制合适的注解处理器。
祝你变得更强！