注解处理器（APT）是什么

上一篇讲完注解，这篇咱们科普一 * 解的其中一种用途——注解处理器（APT），文章会手把手的帮助大家学会APT的使用，并使用简单的例子来进行练习。

一、定义

注解处理器（Annotation Processing Tool，简称APT），是JDK提供的工具，用于在编译阶段未生成class之前对源码中的注解进行扫描和处理。处理方式大部分都是根据注解的信息生成新的Java代码与文件。

APT使用相当广泛，EventBus、ARouter、ButterKnife等流行框架都使用了该技术。

二、生成注解处理器

2.1 创建注解模块

① 在项目中新建Module，选择【Java or Kotlin Library】，名字和包名随意填入，点击Finish。

② 在模块中定义注解，注解保留范围选择SOURCE即可（因为APT是作用在源码阶段的，生成class之前），当然选择CLASS和RUNTIME也可以，因为他们都包含SOURCE阶段。

我们创建一个Test注解，并且包含int、String、Class、String[]四种类型。

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Test {
   int key();

String value() default "";

Class clazz();

String[] array() default {};
}

2.2 创建注解处理器模块

① 在项目中新建Module，选择【Java or Kotlin Library】，名字和包名随意填入，点击Finish。

② 修改新建Module的build.gradle文件，根据是否使用Kotlin分为两种情况。

项目不使用Kotlin：

apply plugin: "java-library"

dependencies {
// 注解模块（必选）
   implementation project(':lib-annotation')
// 注解处理器（必选）
   compileOnly 'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc7'
   annotationProcessor 'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc7'
   // 生成代码方式之一（可选）
   implementation 'com.squareup:javapoet:1.13.0'
}

sourceCompatibility = JavaVersion.VERSION_1_8
targetCompatibility = JavaVersion.VERSION_1_8

项目使用Kotlin：

apply plugin: "java-library"
apply plugin: "kotlin"
apply plugin: "kotlin-kapt"

dependencies {
// 注解模块（必选）
   implementation project(':lib-annotation')
   // 注解处理器（必选）
   kapt 'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc7'
   implementation 'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc7'
   // 生成代码方式之一（可选）
   implementation 'com.squareup:javapoet:1.13.0'
}

sourceCompatibility = JavaVersion.VERSION_1_8
targetCompatibility = JavaVersion.VERSION_1_8

2.3 创建注解处理器

在2.2的注解处理器模块中新建类，继承自AbstractProcessor类。
使用@AutoService、@SupportedAnnotationTypes、@SupportedSourceVersion注解注释该类，注解处理器即创建完成，具体如下：

// 让该类拥有了获取注解的能力（必选）
@AutoService(Processor.class)
// 设置该处理器支持哪几种注解（必选）
// 字符串类型，例：com.kproduce.annotation.TEST
@SupportedAnnotationTypes({Const.CARD_ANNOTATION，Const.TEST_ANNOTATION})
// 源码版本（可选）
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
public class TestAnnotationProcessor extends AbstractProcessor {

@Override
   public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
       super.init(processingEnv);
   }

@Override
   public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
       return false;
   }
}

2.4 在app模块中引入注解处理器

在主项目app模块的build.gradle中引入注解处理器，使用kapt或annotationProcessor修饰，所以在gradle中看到这两种修饰的项目就是注解处理器项目了。

dependencies {
// 注解模块
   implementation project(":lib-annotation")
   // 注解处理器模块，以下二选一
   // 使用Kotlin选择这种
   kapt project(":compiler")
   // 使用Java选择这种
   annotationProcessor project(":compiler")
}

2.5 测试

经过上面的一系列操作，注解处理器已经注册完成，在其process方法中会接收到想要处理的注解。

① 在项目中使用@Test注解

@Test(id = 100, desc = "Person类", clazz = Person.class, array = {"111", "aaa", "bbb"})
public class Person {

}

② 在注解处理器的init方法中，可以通过ProcessingEnvironment参数获取Messager对象（可以打印日志），在process方法中获取到注解后输出日志查看被注解的类名。（注意：如果打印日志使用Diagnostic.Kind.ERROR，会中断构建）

@AutoService(Processor.class)
@SupportedAnnotationTypes(Const.TEST_ANNOTATION)
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
public class TestAnnotationProcessor extends AbstractProcessor {

private Messager messager;

@Override
   public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
       super.init(processingEnv);
       // 获取Messager对象
       messager = processingEnv.getMessager();
   }

@Override
   public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
   // 获取所有的被Test注解的对象，无论是类还是属性都会被封装成Element
       for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(Test.class)) {
           messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, ">>>>>>>>>>>>>>>GetAnnotation：" + element.getSimpleName());
       }
       return false;
   }
}

③ 构建项目，查看日志，成功获取到注解注释过的类名

三、解析注解

获取到了注解，我们看一下如何正确的拿到注解内的信息，在注解处理器中类、方法、属性都会被形容成Element，由于我们定义的@Test只修饰类，所以Element也都是类。

@AutoService(Processor.class)
@SupportedAnnotationTypes(Const.TEST_ANNOTATION)
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
public class TestAnnotationProcessor extends AbstractProcessor {

private Messager messager;
   // 这个是处理Element的工具
   private Elements elementTool;

@Override
   public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
       super.init(processingEnv);
       messager = processingEnv.getMessager();
       elementTool = processingEnv.getElementUtils();
   }

@Override
   public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
   // 拿到被Test修饰的Element，因为我们只修饰类，所以拿到的Element都是类
       for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(Test.class)) {
       // ===============获取当前被修饰的类的信息===============

// 获取包名，例：com.kproduce.androidstudy.test
           String packageName = elementTool.getPackageOf(element).getQualifiedName().toString();
           // 获取类名，例：Person
           String className = element.getSimpleName().toString();
// 拼装成文件名，例：com.kproduce.androidstudy.test.Person
           String fileName = packageName + Const.DOT + className;

// ===============解析注解===============

// 获取注解
           Test card = element.getAnnotation(Test.class);
// 注解中的int值
           int id = card.id();
           // 注解中的String
           String desc = card.desc();
           // 注解中的数组[]
           String[] array = card.array();
           // 获取类有比较奇葩的坑，需要特别注意！
// 在注解中拿Class然后调用getName()会抛出MirroredTypeException异常
// 处理方式可以通过捕获异常后，在异常中获取类名
           String dataClassName;
           try {
               dataClassName = card.clazz().getName();
           } catch (MirroredTypeException e) {
               dataClassName = e.getTypeMirror().toString();
           }
       }
       return true;
   }
}

四、生成代码

获取到了注解信息，下一步就是根据注解生成Java代码了。但是生成代码的意义是什么呢？

答：WMRouter路由在获取到了注解信息之后，会根据注解的内容生成路由注册的代码。 把一些复杂的可能写错的冗长的代码变成了自动生成，避免了人力的浪费和错误的产生。下面是WMRouter生成的代码：

目前生成Java代码有两种方式，原始方式和JavaPoet。原始方式理解即可，咱们使用JavaPoet来解析注解、生成代码。

4.1 原始方式

原始方式就是通过流一行一行的手写代码。
优点：可读性高。
缺点：复用性差。

咱们看一下EventBus的源码就能更深刻的理解什么是原始方式：

// 截取EventBusAnnotationProcessor.java中的片段
private void createInfoIndexFile(String index) {
   BufferedWriter writer = null;
   try {
       JavaFileObject sourceFile = processingEnv.getFiler().createSourceFile(index);
       int period = index.lastIndexOf('.');
       String myPackage = period > 0 ? index.substring(0, period) : null;
       String clazz = index.substring(period + 1);
       writer = new BufferedWriter(sourceFile.openWriter());
       if (myPackage != null) {
           writer.write("package " + myPackage + ";\n\n");
       }
       writer.write("import org.greenrobot.eventbus.meta.SimpleSubscriberInfo;\n");
       writer.write("import org.greenrobot.eventbus.meta.SubscriberMethodInfo;\n");
       writer.write("import org.greenrobot.eventbus.meta.SubscriberInfo;\n");
       writer.write("import org.greenrobot.eventbus.meta.SubscriberInfoIndex;\n\n");
       writer.write("import org.greenrobot.eventbus.ThreadMode;\n\n");
       writer.write("import java.util.HashMap;\n");
       writer.write("import java.util.Map;\n\n");
       writer.write("/** This class is generated by EventBus, do not edit. */\n");
       writer.write("public class " + clazz + " implements SubscriberInfoIndex {\n");
       writer.write("    private static final Map<Class<?>, SubscriberInfo> SUBSCRIBER_INDEX;\n\n");
       writer.write("    static {\n");
       writer.write("        SUBSCRIBER_INDEX = new HashMap<Class<?>, SubscriberInfo>();\n\n");
       writeIndexLines(writer, myPackage);
       writer.write("    }\n\n");
       writer.write("    private static void putIndex(SubscriberInfo info) {\n");
       writer.write("        SUBSCRIBER_INDEX.put(info.getSubscriberClass(), info);\n");
       writer.write("    }\n\n");
       writer.write("    @Override\n");
       writer.write("    public SubscriberInfo getSubscriberInfo(Class<?> subscriberClass) {\n");
       writer.write("        SubscriberInfo info = SUBSCRIBER_INDEX.get(subscriberClass);\n");
       writer.write("        if (info != null) {\n");
       writer.write("            return info;\n");
       writer.write("        } else {\n");
       writer.write("            return null;\n");
       writer.write("        }\n");
       writer.write("    }\n");
       writer.write("}\n");
   } catch (IOException e) {
       throw new RuntimeException("Could not write source for " + index, e);
   } finally {
       if (writer != null) {
           try {
               writer.close();
           } catch (IOException e) {
               //Silent
           }
       }
   }
}

4.2 JavaPoet

JavaPoet是使用Java的API和面向对象思想来生成.java文件的库。
优点：面向对象思想、复用性高。
缺点：学习成本高、可读性一般。

因为学习点比较多，咱们仅对用到的API进行说明，其他的可以参考GitHub地址，里面有相当全面的教程。

4.2.1 生成代码

我们先用JavaPoet生成一个HelloWorld类，下面是我们想要的Java代码：

package com.example.helloworld;

public final class HelloWorld {
 public static void main(String[] args) {
   System.out.println("Hello, JavaPoet!");
 }
}

在JavaPoet中使用了面向对象的思想，万物皆对象，方法和类也变成了对象。在类中代码主要被分为了两块，一块是方法（MethodSpec），一块是类（TypeSpec）。

接下来我们使用JavaPoet生成这段代码，比较易懂。
① 先创建main方法的MethodSpec对象；
② 再创建HelloWorld类的TypeSpec对象，将main方法传入。

// 创建main方法的MethodSpec对象
MethodSpec main = MethodSpec.methodBuilder("main")// 方法名：main
   .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.STATIC)// 方法修饰：public static
   .returns(void.class)// 返回类型 void
   .addParameter(String[].class, "args")// 参数：String[] args
   .addStatement("$T.out.println($S)", System.class, "Hello, JavaPoet!")// 内容System.out.println("Hello, JavaPoet!");
   .build();

// 创建HelloWorld类的TypeSpec对象，将main方法传入
TypeSpec helloWorld = TypeSpec.classBuilder("HelloWorld")// 类名：HelloWorld
   .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.FINAL)// 类修饰：public final
   .addMethod(main)// 添加方法main
   .build();

// 构建生成文件，第一个参数为包名
JavaFile javaFile = JavaFile.builder("com.example.helloworld", helloWorld)
   .build();
javaFile.writeTo(System.out);

经过以上步骤就可以生成HelloWorld类。

4.2.2 JavaPoet中的自定义类型

上面代码中会发现几个奇怪的类型写在字符串中，详细的讲解可以查看GitHub地址。

$L：值，可以放各种对象，比如int，Object等。
$S：字符串。
$T：类的引用，会自动导入该类的包，比如new Date()中的Date。
$N：定义好的Method方法名，可以调用代码中的其他方法。

4.2.3 各种案例

提供几个案例，更好的理解JavaPoet，详细的讲解可以查看GitHub地址。

① 循环

void main() {
 int total = 0;
 for (int i = 0; i < 10; i++) {
   total += i;
 }
}

// JavaPoet方式 1
MethodSpec main = MethodSpec.methodBuilder("main")
   .addStatement("int total = 0")
   .beginControlFlow("for (int i = 0; i < 10; i++)")
   .addStatement("total += i")
   .endControlFlow()
   .build();

// JavaPoet方式 2
MethodSpec main = MethodSpec.methodBuilder("main")
   .addCode(""
       + "int total = 0;\n"
       + "for (int i = 0; i < 10; i++) {\n"
       + "  total += i;\n"
       + "}\n")
   .build();

② ArrayList

package com.example.helloworld;

import com.mattel.Hoverboard;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public final class HelloWorld {
 List<Hoverboard> beyond() {
   List<Hoverboard> result = new ArrayList<>();
   result.add(new Hoverboard());
   result.add(new Hoverboard());
   result.add(new Hoverboard());
   return result;
 }
}

// JavaPoet方式
ClassName hoverboard = ClassName.get("com.mattel", "Hoverboard");
ClassName list = ClassName.get("java.util", "List");
ClassName arrayList = ClassName.get("java.util", "ArrayList");
TypeName listOfHoverboards = ParameterizedTypeName.get(list, hoverboard);

MethodSpec beyond = MethodSpec.methodBuilder("beyond")
   .returns(listOfHoverboards)
   .addStatement("$T result = new $T<>()", listOfHoverboards, arrayList)
   .addStatement("result.add(new $T())", hoverboard)
   .addStatement("result.add(new $T())", hoverboard)
   .addStatement("result.add(new $T())", hoverboard)
   .addStatement("return result")
   .build();

③ 属性

public class HelloWorld {
 private final String android;
 private final String robot;
}

// JavaPoet方式
FieldSpec android = FieldSpec.builder(String.class, "android")
   .addModifiers(Modifier.PRIVATE, Modifier.FINAL)
   .build();

TypeSpec helloWorld = TypeSpec.classBuilder("HelloWorld")
   .addModifiers(Modifier.PUBLIC)
   .addField(android)
   .addField(String.class, "robot", Modifier.PRIVATE, Modifier.FINAL)
   .build();

来源：https://blog.csdn.net/kuanggang_android/article/details/127685124