Java 注解第三部分：注解的原理介绍与注解处理器APT

最新推荐文章于 2025-03-21 14:04:56 发布

记忆随风

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分类专栏： Java基础系列博文文章标签： java android

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注解的原理介绍

1.注解的声明周期：

一般如果需要在运行时去动态获取注解信息，那只能用 RUNTIME 注解，比如@Deprecated使用RUNTIME注解；
如果要在编译时进行一些预处理操作，比如生成一些辅助代码（如 ButterKnife），就用 CLASS注解；
如果只是做一些检查性的操作，比如 @Override 和 @SuppressWarnings，使用SOURCE 注解。

2.编译期注解的原理

由编译期扫描到有@Override等注解的类，在编译器的注解处理器进行代码检查。检查涉及到的原理为APT技术。

3.运行时注解的原理：

以Spring中的@Component注解为例：
所有“继承”了@Component注解接口的注解修饰用户的类，会被Spring中的注解处理器获取（通过getAnonations（））.
判定存在@Component注解后，注解处理器会在spring容器框架中，根据用户类的全限定名，通过java的反射机制创建这个用户类的对象，并放到spring容器框架中进行管理。

4.注解处理器(Annotation Processor)

首先来了解下什么是注解处理器，注解处理器是javac的一个工具，它用来在编译时扫描和处理注解（Annotation）。可以自定义注解，并注册到相应的注解处理器，由注解处理器来处理你的注解。
一个注解的注解处理器，以Java代码（或者编译过的字节码）作为输入，生成文件（通常是.java文件）作为输出。这些生成的Java代码是在生成的.java文件中，所以你不能修改已经存在的Java类，例如向已有的类中添加方法。这些生成的Java文件，会同其他普通的手动编写的Java源代码一样被javac编译。

注解处理器实际操作案例

处理运行时注解

Retention的值为RUNTIME时, 注解会保留到运行时, 因此使用反射来解析注解.

使用的注解就是上一步的@TestAnnotation, 解析示例如下:

public class Demo {

    @TestAnnotation("Hello Annotation!")
    private String testAnnotation;

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 获取要解析的类
            Class cls = Class.forName("myAnnotation.Demo");
            // 拿到所有Field
            Field[] declaredFields = cls.getDeclaredFields();
            for(Field field : declaredFields){
                // 获取Field上的注解
                TestAnnotation annotation = field.getAnnotation(TestAnnotation.class);
                if(annotation != null){
                    // 获取注解值
                    String value = annotation.value();
                    System.out.println(value);
                }

            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这里只演示了解析成员变量上的注解, 其他类型与此类似.

解析编译时注解

解析编译时注解需要继承AbstractProcessor类, 实现其抽象方法

public boolean process(Set annotations, RoundEnvironment roundEnv)

该方法返回ture表示该注解已经被处理, 后续不会再有其他处理器处理; 返回false表示仍可被其他处理器处理.

// 指定要解析的注解
@SupportedAnnotationTypes("myAnnotation.TestAnnotation")
// 指定JDK版本
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_7)
public class MyAnnotationProcesser extends AbstractProcessor {
    @Override
    public boolean process(Set annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
        for (TypeElement te : annotations) {
            for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(te)) {
                TestAnnotation testAnnotation = element.getAnnotation(TestAnnotation.class);
                // do something
            }
        }
        return true;
    }
}

上面先大致介绍是什么样子, 接下来说具体实践过程.

Android中使用编译时注解

开发注解库

在IDEA中新建java项目, 并开启maven支持. 如果新建项目的页面没有maven选项, 建好项目后右键项目目录->"Add Framwork Support...", 选择maven.

自定义编译时注解

@Retention(RetentionPolicy.CLASS)
@Target({ElementType.FIELD, ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
public @interface TestAnnotation {
    String value() default "Hello Annotation";
}

解析编译时注解

// 支持的注解类型, 此处要填写全类名
@SupportedAnnotationTypes("myannotation.TestAnnotation")
// JDK版本, 我用的是java7
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_7)
public class MyAnnotationProcessor extends AbstractProcessor {
    // 类名的前缀后缀
    public static final String SUFFIX = "AutoGenerate";
    public static final String PREFIX = "My_";
    @Override
    public boolean process(Set annotations, RoundEnvironment roundEnv) {

        for (TypeElement te : annotations) {
            for (Element e : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(te)) {
                // 准备在gradle的控制台打印信息
                Messager messager = processingEnv.getMessager();
                // 打印
                messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, "Printing: " + e.toString());
                messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, "Printing: " + e.getSimpleName());
                messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, "Printing: " + e.getEnclosingElement().toString());

                // 获取注解
                TestAnnotation annotation = e.getAnnotation(TestAnnotation.class);

                // 获取元素名并将其首字母大写
                String name = e.getSimpleName().toString();
                char c = Character.toUpperCase(name.charAt(0));
                name = String.valueOf(c+name.substring(1));

                // 包裹注解元素的元素, 也就是其父元素, 比如注解了成员变量或者成员函数, 其上层就是该类
                Element enclosingElement = e.getEnclosingElement();
                // 获取父元素的全类名, 用来生成包名
                String enclosingQualifiedName;
                if(enclosingElement instanceof PackageElement){
                    enclosingQualifiedName = ((PackageElement)enclosingElement).getQualifiedName().toString();
                }else {
                    enclosingQualifiedName = ((TypeElement)enclosingElement).getQualifiedName().toString();
                }
                try {
                    // 生成的包名
                    String genaratePackageName = enclosingQualifiedName.substring(0, enclosingQualifiedName.lastIndexOf('.'));
                    // 生成的类名
                    String genarateClassName = PREFIX + enclosingElement.getSimpleName() + SUFFIX;

                    // 创建Java文件
                    JavaFileObject f = processingEnv.getFiler().createSourceFile(genarateClassName);
                    // 在控制台输出文件路径
                    messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, "Printing: " + f.toUri());
                    Writer w = f.openWriter();
                    try {
                        PrintWriter pw = new PrintWriter(w);
                        pw.println("package " + genaratePackageName + ";");
                        pw.println("\npublic class " + genarateClassName + " { ");
                        pw.println("\n    /** 打印值 */");
                        pw.println("    public static void print" + name + "() {");
                        pw.println("        // 注解的父元素: " + enclosingElement.toString());
                        pw.println("        System.out.println(\"代码生成的路径: "+f.toUri()+"\");");
                        pw.println("        System.out.println(\"注解的元素: "+e.toString()+"\");");
                        pw.println("        System.out.println(\"注解的值: "+annotation.value()+"\");");
                        pw.println("    }");
                        pw.println("}");
                        pw.flush();
                    } finally {
                        w.close();
                    }
                } catch (IOException x) {
                    processingEnv.getMessager().printMessage(Diagnostic.Kind.ERROR,
                            x.toString());
                }
            }
        }
        return true;
    }
}

总结以下：只做了两件事,

1.解析注解并获取需要的值

2.使用JavaFileObject类生成java代码.

注意：上面是使用了JavaIO流完成Java文件的生成，类似StringBuilder来生成对应的Java代码。这种做法是比较麻烦的，

还有一种更优雅的方式，那就是javapoet。具体这里不在做介绍，可以参考Javapoet技术生成Java代码

向JVM声明解析器，即注册。

如图

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

然后打出jar包以待使用。

Android中使用

使用apt插件

项目根目录gradle中buildscript的dependencies添加

classpath 'com.neenbedankt.gradle.plugins:android-apt:1.8'

module目录的gradle中, 添加

apply plugin: 'android-apt'

代码中调用

将之前打出的jar包导入项目中, 在MainActivity中写个测试方法

 @Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
    test();
}

@TestAnnotation("hehe")
public void test(){
}

运行一遍项目之后, 代码就会自动生成.

以下是生成的代码, 在路径yourmodule/build/generated/source/apt/debug/yourpackagename中:

public class My_MainActivityAutoGenerate { 

    /** 打印值 */
    public static void printTest() {
        // 注解的父元素: com.example.pan.androidtestdemo.MainActivity
        System.out.println("代码生成的路径: file:/Users/Pan/AndroidStudioProjects/AndroidTestDemo/app/build/generated/source/apt/debug/My_MainActivityAutoGenerate.java");
        System.out.println("注解的元素: test()");
        System.out.println("注解的值: hehe");
    }
}

然后在test方法中调用自动生成的方法

@TestAnnotation("hehe")
public void test(){
    My_MainActivityAutoGenerate.printTest();
}

会看到以下打印结果:

代码生成的路径: file:/Users/Pan/AndroidStudioProjects/AndroidTestDemo/app/build/generated/source/apt/debug/com/example/pan/androidtestdemo/MainActivityAutoGenerate.java
注解的元素: test()
注解的值: hehe