Android编译时注解框架系列1-什么是编译时注解

时间  2019-11-15
标签 android 编译 注解 框架 系列 什么 栏目 Android 繁體版
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2016-07-17 | 暴打小女孩| Android

概述

Android编译时注解框架从入门到项目实践。该系列将经过5篇博客一步步教你打造一个属于本身的编译时注解框架，并在以后开源出基于APT的编译时注解框架。java

提到注解，广泛都会有两种态度：黑科技、低性能。使用注解每每能够实现用很是少的代码做出匪夷所思的事情，好比这些框架：ButterKnife、Retrofit。但一直被人诟病的是，运行时注解会由于java反射而引发较为严重的性能问题...android

今天咱们要讲的是，不会对性能有任何影响的黑科技：编译时注解。也有人叫它代码生成，其实他们仍是有些区别的，在编译时对注解作处理，经过注解，获取必要信息，在项目中生成代码，运行时调用，和直接运行手写代码没有任何区别。而更准确的叫法：APT - Annotation Processing Toolgit

得当的使用编译时注解，能够极大的提升开发效率，避免编写重复、易错的代码。大部分时候编译时注解均可以代替java反射，利用能够直接调用的代码代替反射，极大的提高运行效率。github

本章做为《Android编译时注解框架》系列的第一章，将分三个部分让你简单认识注解框架。以后咱们会一步步的建立属于本身的编译时注解框架。数组

  • 什么是注解app

  • 运行时注解的简单使用框架

  • 编译时注解框架ButterKnife源码初探ide

什么是注解

注解你必定不会陌生，这就是咱们最多见的注解：布局

首先注解分为三类：性能

  • 标准 Annotation

    包括 Override, Deprecated, SuppressWarnings，是java自带的几个注解，他们由编译器来识别，不会进行编译， 不影响代码运行，至于他们的含义不是这篇博客的重点，这里再也不讲述。

  • 元 Annotation

    @Retention, @Target, @Inherited, @Documented，它们是用来定义 Annotation 的 Annotation。也就是当咱们要自定义注解时，须要使用它们。

  • 自定义 Annotation

    根据须要，自定义的Annotation。而自定义的方式，下面咱们会讲到。

一样，自定义的注解也分为三类，经过元Annotation - @Retention 定义：

  • @Retention(RetentionPolicy.SOURCE)

    源码时注解，通常用来做为编译器标记。如Override, Deprecated, SuppressWarnings。

  • @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

    运行时注解，在运行时经过反射去识别的注解。

  • @Retention(RetentionPolicy.CLASS)

    编译时注解，在编译时被识别并处理的注解，这是本章重点。

运行时注解的简单使用

运行时注解的实质是，在代码中经过注解进行标记，运行时经过反射寻找标记进行某种处理。而运行时注解一直以来被呕病的缘由即是反射的低效。

下面展现一个Demo。其功能是经过注解实现布局文件的设置。

以前咱们是这样设置布局文件的：

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_home);
}
复制代码

若是使用注解，咱们就能够这样设置布局了

@ContentView(R.layout.activity_home)
public class HomeActivity extends BaseActivity {
	。。。
}
复制代码

咱们先不讲这两种方式哪一个好哪一个坏，咱们只谈技术不谈需求。

那么这样的注解是怎么实现的呢？很简单，往下看。

建立一个注解

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.TYPE})
public @interface ContentView {
	int value();
}
复制代码

第一行:@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

@Retention用来修饰这是一个什么类型的注解。这里表示该注解是一个运行时注解。这样APT就知道啥时候处理这个注解了。

第二行：@Target({ElementType.TYPE})

@Target用来表示这个注解可使用在哪些地方。好比：类、方法、属性、接口等等。这里ElementType.TYPE 表示这个注解能够用来修饰：Class, interface or enum declaration。当你用ContentView修饰一个方法时，编译器会提示错误。

第三行：public @interface ContentView

这里的interface并非说ContentView是一个接口。就像申明类用关键字class。申明枚举用enum。申明注解用的就是@interface。（值得注意的是：在ElementType的分类中，class、interface、Annotation、enum同属一类为Type，而且从官方注解来看，彷佛interface是包含@interface的）

/** Class, interface (including annotation type), or enum declaration */
TYPE,
复制代码

第四行：int value();

返回值表示这个注解里能够存放什么类型值。好比咱们是这样使用的

@ContentView(R.layout.activity_home)
复制代码

R.layout.activity_home实质是一个int型id，若是这样用就会报错：

@ContentView(“string”)
复制代码

关于注解的具体语法，这篇不在详述，统一放到《Android编译时注解框架-语法讲解》中

注解解析

注解申明好了，但具体是怎么识别这个注解并使用的呢？

@ContentView(R.layout.activity_home)
public class HomeActivity extends BaseActivity {
	。。。
}
复制代码

注解的解析就在BaseActivity中。咱们看一下BaseActivity代码

public class BaseActivity extends AppCompatActivity {

	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    //注解解析
	for (Class c = this.getClass(); c != Context.class; c = c.getSuperclass()) {
        ContentView annotation = (ContentView) c.getAnnotation(ContentView.class);
        if (annotation != null) {
            try {
                this.setContentView(annotation.value());
            } catch (RuntimeException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return;
        }
    }
}
复制代码

第一步：遍历全部的子类

第二步：找到修饰了注解ContentView的类

第三步：获取ContentView的属性值。

第四步：为Activity设置布局。

总结

相信你如今对运行时注解的使用必定有了一些理解了。也知道了运行时注解被人呕病的地方在哪了。

你可能会以为*setContentView(R.layout.activity_home)和@ContentView(R.layout.activity_home)*没什么区别，用了注解反而还增长了性能问题。

但你要知道，这只是注解最简单的应用方式。举一个例子：AndroidEventBus的注解是运行时注解，虽然会有一点性能问题，可是在开发效率上是有提升的。

由于这篇博客的重点不是运行时注解，因此咱们不对其源码进行解析。有兴趣的能够去github搜一下看看哦~话说AndroidEventBus仍是我一个学长写得，haha~。

编译时注解框架ButterKnife源码初探

ButterKnife你们应该都很熟悉的吧，9000多颗start，让咱们完全告别了枯燥的findViewbyId。它的使用方式是这样的：

你难道就没有好奇过，它是怎么实现的吗？嘿嘿，这就是编译时注解-代码生成的黑科技所在了。

秘密在这里，编译工程后，打开你的项目app目录下的build目录：

你能够看到一些带有*$$ViewBinder*后缀的类文件。这个就是ButterKnife生成的代码咱们打开它：

上面有一条注释： // Generated code from Butter Knife. Do not modify!

1.ForgetActivity$$ViewBinder 和 咱们的 ForgetActivity同在一个包下：

package com.zhaoxuan.wehome.view.activity;
复制代码

同在一个包下的意义是什么呢？ForgetActivity$$ViewBinder 能够直接使用 ForgetActivity protected级别以上的属性方法。就像这样：

//accountEdit是ForgetActivity当中定义的控件
    target.accountEdit = finder.castView(view, 2131558541, "field 'accountEdit'");
复制代码

因此你也应该知道了为何当使用private时会报错了吧？

2.咱们不去管细节，只是大概看一下这段生成的代码是什么意思。我把解析写在注释里。

@Override
public void bind(final Finder finder, final T target, Object source) {
    //定义了一个View对象引用，这个对象引用被重复使用了（这但是一个偷懒的写法哦~）
    View view;
    
    //暂时无论Finder是个什么东西，反正就是一种相似于findViewById的操做。
    view = finder.findRequiredView(source, 2131558541, "field 'accountEdit'");
    
    //target就是咱们的ForgetActivity，为ForgetActivity中的accountEdit赋值
    target.accountEdit = finder.castView(view, 2131558541, "field 'accountEdit'");
    
    view = finder.findRequiredView(source, 2131558543, "field 'forgetBtn' and method 'forgetOnClick'");
    target.forgetBtn = finder.castView(view, 2131558543, "field 'forgetBtn'");
    
    //给view设置一个点击事件
    view.setOnClickListener(
            new butterknife.internal.DebouncingOnClickListener() {
                @Override
                public void doClick(android.view.View p0) {
                
                	//forgetOnClick()就是咱们在ForgetActivity中写得事件方法。
                   target.forgetOnClick();
                   
                }
            });
}
复制代码

OK，如今你大体明白了ButterKnife的秘密了吧？经过自动生成代码的方式来代替咱们去写findViewById这样繁琐的代码。如今你必定在疑惑两个问题：

1.这个bind方法何时被调用？咱们的代码里并无ForgetActivity$$ViewBinder 这种奇怪的类引用呀。

2.Finder究竟是个什么东西？凭什么它能够找到view。

不着急不着急，慢慢看。

注解: @Bind的定义

咱们能够解读的信息以下：

  1. Bind是编译时注解

  2. 只能修饰属性

  3. 属性值是一个int型的数组。

建立好自定义注解，以后咱们就能够经过APT去识别解析到这些注解，而且能够经过这些注解获得注解的值、注解所修饰的类的类型、名称。注解所在类的名称等等信息。

Finder类

经过上面生成的代码，你必定奇怪，Finder究竟是个什么东西。Finder实际是一个枚举。

根据不一样类型的，提供了不一样实现的findView和getContext方法。这里你终于看到了熟悉的findViewById了吧，哈哈，秘密就在这里。

另外Finder还有两个重要的方法，也是刚才没有介绍清楚的： finder.findRequiredView 和 finder.castView

findRequiredView 方法调用了 findOptionalView 方法

findOptionalView调用了不一样枚举类实现的findView方法（实际上就是findViewById啦~）

findView取得view后，又交给了castView作一些容错处理。

castView上来啥都不干直接强转并return。若是发生异常，就执行catch方法，只是抛出异常而已，咱们就不看了。

ButterKnife.bind(this)方法

*ButterKnife.bind(this)*这个方法咱们一般都在BaseActivity的onCreate方法中调用，彷佛全部的findViewById方法，都被这一个bind方法化解了~

bind有几个重载方法，但最终调的都是下面这个方法。

参数target通常是咱们的Activity，source是用来获取Context查找资源的。当target是activity时，Finder是Finder.ACTIVITY。

首先取得target，（也就是Activity）的Class对象，根据Class对象找到生成的类，例如：ForgetActivity$$ViewBinder。

而后调用ForgetActivity$$ViewBinder的bind方法。

而后就没有啦~看到这里你就大体明白了在程序运行过程当中ButterKnife的实现原理了。下面上重头戏，ButterKnife编译时所作的工做。

ButterKnifeProcessor

你可能在疑惑，ButterKnife是如何识别注解的，又是如何生成代码的。

AbstractProcessor是APT的核心类，全部的黑科技，都产生在这里。AbstractProcessor只有两个最重要的方法process 和 getSupportedAnnotationTypes。

重写getSupportedAnnotationTypes方法，用来表示该AbstractProcessor类处理哪些注解。

第一个最明显的就是Bind注解啦。

而全部的注解处理，都是在process中执行的：

经过findAndParseTargets方法拿到全部须要被处理的注解集合。而后对其进行遍历。

JavaFileObject是咱们代码生成的关键对象，它的做用是写java文件。ForgetActivity$$ViewBinder这种奇怪的类文件，就是用JavaFileObject来生成的。

这里咱们只关注最重要的一句话

writer.write(bindingClass.brewJava());
复制代码

ForgetActivity$$ViewBinder中全部代码，都是经过bindingClass.brewJava方法拼出来的。

bindingClass.brewJava方法

哎，我不知道你看到这个代码时候，是什么感受。反正我看到这个时候脑壳里只有一句话：好low啊……

我根本没想到这么黑科技高大上的东西竟然是这么写出来的。一行代码一行代码往出拼啊……

既然知道是字符串拼接起来的，就没有看下去的心思了，这里就不放完整代码了。

由此，你也知道了以前看生成的代码，为何是用了偷懒的方法写了吧~

总结

当你揭开一个不熟悉领域的面纱后，黑科技好像也不过如此，甚至用字符串拼接出来的代码感受lowlow的。

但这不正是学习的魅力么？

好了，总结一下。

  1. 编译时注解的魅力在于：编译时按照必定策略生成代码，避免编写重复代码，提升开发效率，且不影响性能。

  2. 代码生成与代码插入（Aspectj）是有区别的。代码插入面向切面，是在代码运行先后插入代码，新产生的代码是由原有代码触发的。而代码生成只是自动产生一套独立的代码，代码的执行仍是须要主动调用才能够。

  3. APT是一套很是强大的机制，它惟一的限制在于你天马行空的设计~

  4. ButterKnife的原理其实很简单，但是为何这么简单的功能，却写了那么多代码呢？由于ButterKnife做为一个外部依赖框架，作了大量的容错和效验来保证运行稳定。因此：写一个框架最难的不是技术实现，而是稳定！

  5. ButterKnife有一个很是值得借鉴的地方，就是如何用生成的代码对已有的代码进行代理执行。这个若是你在研究有代理功能的APT框架的话，应该好好研究一下。

APT就好像一块蛋糕摆在你面前，就看你如何优雅的吃了。

后续篇章我将会陆续推出几款以Cake命名的APT框架。


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