Java注解及注解处理器的应用

注解的基本知识

注解(也被称为元数据),为我们在代码中添加信息提供了一种形式化的方法,使得我们可以在稍后某个时刻可以非常方便的使用这些数据。

为什么要使用注解 ??

通过使用注解,我们可以将元数据保存在Java源代码中,并利用annotation API为自己的注解构造处理工具,,同时,注解还有使得代码更加干净易读,以及编译器类型检查等优点。

Java中内置了三种标准注解,以及四种元注解。

标准注解

  • @Override 表示当前的方法将覆盖父类中的方法。
  • @Deprecated 如果程序员使用了此注解,那么编译器会发出警告信息。被程序作者不推荐使用。
  • @SuppressWarnings 关闭不当的编译器警告信息。

元注解 专门负责注解其他的注解

  • @Target 表示注解可以用于什么地方。可能的 ElementType参数为:CONSTRUCTOR(构造器),FIELD(域),LOACAL_VARIABLE(局部变量),METHOD(方法),PACKAGE(包),PARAMETER(参数),TYPE(类,接口)
  • @Retention 表示需要在什么级别保存该注解信息。 RetentionPolicy参数:SOURCE(注解将被编译器丢弃),CLASS(注解在class文件中可以使用,但会被VM丢弃),RUNTIME(VM也在运行期间也保留注解,因此可以通过反射机制读取注解的信息)。
  • @Documented 将此注解包含在Javadoc中。
  • @Inherited 允许子类继承父类中的注解。

注解的定义

注解可以通过 @interface 关键字进行定义。下面我们自定义一个注解,并详细讲述如何应用注解。

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.CLASS)
public @interface CustomAnnation{
    String field();
}

上面代码自定义了一个CustomAnnation注解,该注解只能用于类或接口(@Target(ElementType.TYPE)),并且它是一个编译时注解(@Retention(RetentionPolicy.CLASS))。此外,它还有一个String类型的元素。

那么,如何使用注解呢?假设类Test需要使用CustomAnnation注解。

@CustomAnnation(field="test")
public class Test{
    
}

注解处理器

注解处理器(Annotation Processor)是javac的一个工具,它用于在编译时扫描和处理注解。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。这具体的含义什么呢?你可以生成Java代码!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。

自定义一个注解处理器需要继承AbstractProcessor类。

public class MyProcessor extends AbstractProcessor {

    @Override
    public synchronized void init(ProcessingEnvironment env){ }

    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> annoations, RoundEnvironment env) { }

    @Override
    public Set<String> getSupportedAnnotationTypes() { }

    @Override
    public SourceVersion getSupportedSourceVersion() { }

}
  • init(ProcessingEnvironment env) 方法:被注解处理工具调用,并输入ProcessingEnviroment参数。ProcessingEnviroment提供很多有用的工具类Elements, TypesMessengerFiler
  • process方法:所有处理注解的逻辑都是在这里调用,包括扫描,评估和处理注解。
  • getSupportedAnnotationTypes方法:指定注解处理器是注册给那一个注解的,它是一个字符串的集合,意味着可以支持多个类型的注解,并且字符串是合法全名。
  • getSupportedSourceVersion方法:指定使用的Java版本。

注册注解处理器

在写完自己的注解处理器后,需要将自定义注解处理器注册到javac中,这样自定义注解处理器才能生效。然而,如何注册呢?只需要将它打包成.jar文件之前,添加配置信息到META-INF/services路径下。

--myprcessor.jar
----com
------example
--------MyProcessor.class
----META-INF
------services
--------javax.annotation.processing.Processor

当然,也可以直接使用谷歌提供的注册处理器库。

implementation 'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc2'

使用方法很简单。直接在自定义注解处理器上添加注解即可。

@AutoService(Processor.class)
public class MyProcessor extends AbstractProcessor {
    ...
}

Elements 和TypeMirrors

init()中我们获得如下引用:

  • Elements:一个用来处理Element的工具类(后面将做详细说明);
  • Types:一个用来处理TypeMirror的工具类(后面将做详细说明);
  • Filer:正如这个名字所示,使用Filer你可以创建文件。

在注解处理过程中,我们扫描所有的Java源文件。源代码的每一个部分都是一个特定类型的Element。换句话说:Element代表程序的元素,例如包、类或者方法。每个Element代表一个静态的、语言级别的构件。在下面的例子中,我们通过注释来说明这个:

package com.example;    // PackageElement

public class Foo {        // TypeElement

    private int a;      // VariableElement
    private Foo other;  // VariableElement

    public Foo () {}    // ExecuteableElement

    public void setA (  // ExecuteableElement
                     int newA   // VariableElement
                     ) {}
}
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