Java 注解及注解处理器概述

Posted 2023-02-16 一口仨馍

元注解

• @Documented 注解是否将包含在JavaDoc中
• @Inherited 被注解类的子类是否会注解
• @Retention 注解保留位置
• @Target 注解的范围

@Retention注解value属性的取值范围为枚举类RetentionPolicy的三个枚举值，SOURCE、CLASS和RUNTIME。分别对应注解的保留位置为.java源码、.class代码和字节码。

SOURCE类型的注解只保留在.java代码中，一般作为提示开发规范。例如@Override、@SuppressWarnings等。

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override 

CLASS类型的注解保留到.class文件中，一般配合processor处理，下文会重点讲这个，暂时略过。

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.CLASS)
@Target(ElementType.FIELD, ElementType.METHOD, ElementType.PARAMETER, ElementType.LOCAL_VARIABLE)
public @interface NotNull 

RUNTIME类型的注解会保留到字节码中，一般当做字节码中的标记，反射调用。

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
public @interface Repeatable 
    Class<? extends Annotation> value();

@Target可取值如下

• ElementType.TYPE:用于描述类、接口或enum声明
• ElementType.FIELD:用于描述实例变量
• ElementType.METHOD
• ElementType.PARAMETER
• ElementType.CONSTRUCTOR
• ElementType.LOCAL_VARIABLE
• ElementType.ANNOTATION_TYPE 另一个注释
• ElementType.PACKAGE 用于记录java文件的package信息

Java8新增

Java8中注解可以写在任意地方，相对灵活一些，新增的两个注释的程序元素类型 ElementType.TYPE_USE和 ElementType.TYPE_PARAMETER。新增@Repeatable注解，Java8之前如果一个属性可以有多个值，会定义一个数组，Java8之后可以对同一属性多次使用统一注解，增加了点可读性。讲真，这些变化，我觉得意义不大。感兴趣的还请自行查看。

SOURCE和CLASS类型的注解

见下文注解处理器

RUNTIME类型的注解

RUNTIME类型的注解比较简单，一般使用反射获取。一般使用套路是：首先编写需要的注解，之后在被注解的类中增加一行“初始化/注册”代码，代码内部通过拿到被注解的属性，然后反射相应的方法或者自行处理一些逻辑。比较典型的有Android xUtils3源码解析之注解模块、Android EventBus3.0使用及源码解析。由于大量反射会消耗些性能，有些框架比如ButterKnife、ARouter用的是CLASS+AnnotationProcessor类型的注解。但是随着设备性能的提升，反射消耗的性能体现越来越不明显。RUNTIME类型的注解套路比较简单，对比着看xUtils3和EventBus3的代码，相信读者能很快看懂。

注解处理器(Annotation Processor)

注解处理器是Javac的一个工具，在编译时扫描和处理注解，在AbstractProcessor#process回调中可以做想做的事，通常用来生成.java辅助代码。自定义三种类型（SOURCE、CLASS、RUNTIME）的注解都可以交由注解处理器处理。现在使用注解好像有几种比较奇怪的模式：

1. SOURCE几乎是不用的
2. CLASS+AnnotationProcessor
3. RUNTIME+反射

实际上并没有这种模式的限制，SOURCE、CLASS、RUNTIME都可以由注解处理器处理，由于保留位置的限制，反射一般和RUNTIME搭配。笔者尝试将ARouter中的Route注解(CLASS+AnnotationProcessor模式)修改为SOURCE类型，工程照样运行。综上，个人觉得SOURCE+AnnotationProcessor才是最优的注解模式。

注解处理器关的注册可以由'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc2'实现，aotu-service其实也是个注解，功能是提供@AutoService注解和AutoServiceProcessor辅助生成注解处理器注册文件。当然，你也可以手动在main 目录下手动新建 resources/META-INF/services文件夹，然后在上述文件夹内新建javax.annotation.processing.Processor文件，最后在上述文件中写入注解处理器全路径。

关于辅助生成.java代码目前我只知道ARouter和ButterKnife都用的api 'com.squareup:javapoet:1.7.0'。javapoet框架提供了很多API去辅助生成.java文件，属性、方法、类名等等。还一种比较原始的方式是自己创建文件，然后手动写入一个个字符串。

注解的主要作用是标记与携带属性，以上可以拿到标记也辅助生成了.java代码，但是这些.java代码是没有实例化的，相当于只是编写了.java文件却没有任何调用。ARouter的做法是在所有dex文件中获取所有类，然后按照指定规则提取出需要的类，最后反射获取实例、调用实例方法。大致代码如下

    public static Set<String> getFileNameByPackageName(Context context, final String packageName) throws PackageManager.NameNotFoundException, IOException, InterruptedException 
        final Set<String> classNames = new HashSet<>();
        // 所有dex文件路径
        List<String> paths = getSourcePaths(context);
        final CountDownLatch parserCtl = new CountDownLatch(paths.size());
        for (final String path : paths) 
            DefaultPoolExecutor.getInstance().execute(new Runnable() 
                @Override
                public void run() 
                    DexFile dexfile = null;
                    try 
                        if (path.endsWith(EXTRACTED_SUFFIX)) 
                            //NOT use new DexFile(path), because it will throw "permission error in /data/dalvik-cache"
                            dexfile = DexFile.loadDex(path, path + ".tmp", 0);
                         else 
                            dexfile = new DexFile(path);
                        
                        Enumeration<String> dexEntries = dexfile.entries();
                        while (dexEntries.hasMoreElements()) 
                            String className = dexEntries.nextElement();
                            if (className.startsWith(packageName)) 
                                classNames.add(className);
                            
                        
                     catch (Throwable ignore) 
                        Log.e("ARouter", "Scan map file in dex files made error.", ignore);
                     finally 
                        ...
                        parserCtl.countDown();
                    
                
            );
        
        parserCtl.await();
        Log.d(Consts.TAG, "Filter " + classNames.size() + " classes by packageName <" + packageName + ">");
        return classNames;
    

routerMap = ClassUtils.getFileNameByPackageName(mContext, ROUTE_ROOT_PAKCAGE);
for (String className : routerMap) 
    if (className.startsWith(ROUTE_ROOT_PAKCAGE + DOT + SDK_NAME + SEPARATOR + SUFFIX_ROOT)) 
        // This one of root elements, load root.
        ((IRouteRoot) (Class.forName(className).getConstructor().newInstance()))
                            .loadInto(Warehouse.groupsIndex);
      

ButterKnife的做法如下

  ButterKnife.bind(this);

  public static Unbinder bind(@NonNull Activity target) 
    View sourceView = target.getWindow().getDecorView();
    return createBinding(target, sourceView);
  

  private static Unbinder createBinding(@NonNull Object target, @NonNull View source) 
    Class<?> targetClass = target.getClass();
    Constructor<? extends Unbinder> constructor = findBindingConstructorForClass(targetClass);

    if (constructor == null) 
      return Unbinder.EMPTY;
    

    try 
      return constructor.newInstance(target, source);
     catch (IllegalAccessException e) 
      ...
    
  

  private static Constructor<? extends Unbinder> findBindingConstructorForClass(Class<?> cls) 
    Constructor<? extends Unbinder> bindingCtor = BINDINGS.get(cls);
    try 
      Class<?> bindingClass = cls.getClassLoader().loadClass(clsName + "_ViewBinding");
      bindingCtor = (Constructor<? extends Unbinder>) bindingClass.getConstructor(cls, View.class);
     catch (ClassNotFoundException e) 
      ...
    
    BINDINGS.put(cls, bindingCtor);
    return bindingCtor;
  

查找由AnnotationProcessor依据注解生成的类，并通过反射调用生成类的实例，在生成类的构造方法中调用findViewById、SetOnClickListener等。

写在最后

注解这东西存在的意义就是API的使用。编写难点并不在于注解本身。如果是准备用RUNTIME+反射的话，需要点反射的知识。如果是使用Processor的话，需要去了解下javapoet的一些语法（相信读者不愿意以最原始的方式写字符串）。无论哪种方式，困难度都不大，只是需要一些额外小知识点。本文概述注解及注解处理器的使用流程，如果想较深入了解这方面，建议看下EventBus3、ButterKnife、xUtils3、ARouter这种带注解的框架，最好能自己写个小demo练习下，毕竟学以致用才是最终目的~