Lombok常常用，可是你知道它的原理是什么吗？

相信你们在项目中都使用过Lombok，由于可以简化咱们许多的代码，可是该有的功能一点也很多。那么lombok究竟是个什么呢，lombok是一个能够经过简单的注解的形式来帮助咱们简化消除一些必须有但显得很臃肿的 Java 代码的工具，简单来讲，好比咱们新建了一个类，而后在其中写了几个字段，而后一般状况下咱们须要手动去创建getter和setter方法啊，构造函数啊之类的，lombok的做用就是为了省去咱们手动建立这些代码的麻烦，它可以在咱们编译源码的时候自动帮咱们生成这些方法。

那么Lombok究竟是如何作到这些的呢？其实底层就是用到了编译时注解的功能。

Lombok如何使用

Lombok是一个开源项目，代码是在lombok中，若是是gradle项目的话直接在项目中引用以下便可。

compile ("org.projectlombok:lombok:1.16.6")

功能

那么Lombok是作什么呢？其实很简单，一个最简单的例子就是可以经过添加注解自动生成一些方法，使咱们代码更加简洁易懂。例以下面一个类。

@Data
public class TestLombok {
    private String name;
    private Integer age;

    public static void main(String[] args) {
        TestLombok testLombok = new TestLombok();
        testLombok.setAge(12);
        testLombok.setName("zs");
    }
}

咱们使用Lombok提供的Data注解，在没有写get、set方法的时候也可以使用其get、set方法。咱们看它编译事后的class文件，能够看到它给咱们自动生成了get、set方法。

public class TestLombok {
    private String name;
    private Integer age;

    public static void main(String[] args) {
        TestLombok testLombok = new TestLombok();
        testLombok.setAge(12);
        testLombok.setName("zs");
    }

    public TestLombok() {
    }

    public String getName() {
        return this.name;
    }

    public Integer getAge() {
        return this.age;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }

}

固然Lombok的功能不止如此，还有不少其余的注解帮助咱们简便开发，网上有许多的关于Lombok的使用方法，这里就再也不啰嗦了。正常状况下咱们在项目中自定义注解，或者使用Spring框架中@Controller、@Service等等这类注解都是运行时注解，运行时注解大部分都是经过反射来实现的。而Lombok是使用编译时注解实现的。那么编译时注解是什么呢？

编译时注解

> 注解（也被成为元数据）为咱们在代码中添加信息提供了一种形式化的方法，使咱们能够在稍后某个时刻很是方便地使用这些数据。 ——————摘自《Thinking in Java》

Java中的注解分为运行时注解和编译时注解，运行时注解就是咱们常用的在程序运行时经过反射获得咱们注解的信息，而后再作一些操做。而编译时注解是什么呢？就是在程序在编译期间经过注解处理器进行处理。

• 编译期：Java语言的编译期是一段不肯定的操做过程，由于它多是将*.java文件转化成*.class文件的过程；也多是指将字节码转变成机器码的过程；还多是直接将*.java编译成本地机器代码的过程
• 运行期：从JVM加载字节码文件到内存中，到最后使用完毕之后卸载的过程都属于运行期的范畴。

注解处理工具apt

> 注解处理工具apt(Annotation Processing Tool)，这是Sun为了帮助注解的处理过程而提供的工具，apt被设计为操做Java源文件，而不是编译后的类。

它是javac的一个工具，中文意思为编译时注解处理器。APT能够用来在编译时扫描和处理注解。经过APT能够获取到注解和被注解对象的相关信息，在拿到这些信息后咱们能够根据需求来自动的生成一些代码，省去了手动编写。注意，获取注解及生成代码都是在代码编译时候完成的，相比反射在运行时处理注解大大提升了程序性能。APT的核心是AbstractProcessor类。

正常状况下使用APT工具只是可以生成一些文件(不只仅是咱们想象的class文件，还包括xml文件等等之类的)，并不能修改原有的文件信息。

可是此时估计会有疑问，那么Lombok不就是在咱们原有的文件中新增了一些信息吗？我在后面会有详细的解释，这里简单介绍一下，其实Lombok是修改了Java中的**抽象语法树AST**才作到了修改其原有类的信息。

接下来咱们演示一下如何用APT工具生成一个class文件，而后咱们再说Lombok是如何修改已存在的类中的属性的。

定义注解

首先固然咱们须要定义本身的注解了

@Retention(RetentionPolicy.SOURCE) // 注解只在源码中保留
@Target(ElementType.TYPE) // 用于修饰类
public @interface GeneratePrint {

    String value();
}

Retention 注解上面有一个属性value，它是RetentionPolicy类型的枚举类，RetentionPolicy枚举类中有三个值。

public enum RetentionPolicy {

    SOURCE,

    CLASS,

    RUNTIME
}

• SOURCE 修饰的注解：修饰的注解,表示注解的信息会被编译器抛弃，不会留在class文件中，注解的信息只会留在源文件中
• CLASS 修饰的注解：表示注解的信息被保留在class文件(字节码文件)中当程序编译时，但不会被虚拟机读取在运行的时候
• RUNTIME 修饰的注解：表示注解的信息被保留在class文件(字节码文件)中当程序编译时，会被虚拟机保留在运行时。因此它可以经过反射调用，因此正常运行时注解都是使用的这个参数

Target 注解上面也有个属性value，它是ElementType类型的枚举。是用来修饰此注解做用在哪的。

public enum ElementType {
    TYPE,

    FIELD,

    METHOD,

    PARAMETER,

    CONSTRUCTOR,

    LOCAL_VARIABLE,

    ANNOTATION_TYPE,

    PACKAGE,

    TYPE_PARAMETER,

    TYPE_USE
}

定义注解处理器

咱们要定义注解处理器的话，那么就须要继承AbstractProcessor 类。继承完之后基本的框架类型以下

@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
@SupportedAnnotationTypes("aboutjava.annotion.MyGetter")
public class MyGetterProcessor extends AbstractProcessor {
    @Override
    public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
	super.init(processingEnv);
    }

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

咱们能够看到在子类中上面有两个注解，注解描述以下

• @SupportedSourceVersion ：表示所支持的Java版本
• @SupportedAnnotationTypes ：表示该处理器要处理的注解

继承了父类的两个方法，方法描述以下

• init方法：主要是得到编译时期的一些环境信息
• process方法：在编译时，编译器执行的方法。也就是咱们写具体逻辑的地方

咱们是演示一下如何经过继承AbstractProcessor 类来实如今编译时生成类，因此咱们在process方法中书写咱们生成类的代码。以下所示。

@Override
public boolean process(Set<!--? extends TypeElement--> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
    StringBuilder builder = new StringBuilder()
            .append("package aboutjava.annotion;\n\n")
            .append("public class GeneratedClass {\n\n") // open class
            .append("\tpublic String getMessage() {\n") // open method
            .append("\t\treturn \"");
    // for each javax.lang.model.element.Element annotated with the CustomAnnotation
    for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(MyGetter.class)) {
        String objectType = element.getSimpleName().toString();
        // this is appending to the return statement
        builder.append(objectType).append(" says hello!\\n");
    }
    builder.append("\";\n") // end return
            .append("\t}\n") // close method
            .append("}\n"); // close class
    try { // write the file
        JavaFileObject source = processingEnv.getFiler().createSourceFile("aboutjava.annotion.GeneratedClass");
        Writer writer = source.openWriter();
        writer.write(builder.toString());
        writer.flush();
        writer.close();
    } catch (IOException e) {
        // Note: calling e.printStackTrace() will print IO errors
        // that occur from the file already existing after its first run, this is normal
    }
    return true;
}

定义使用注解的类(测试类)

上面的两个类就是基本的工具类了，一个是定义了注解，一个是定义了注解处理器，接下来咱们来定义一个测试类(TestAno.java)。咱们在类上面加上咱们自定的注解类。

@MyGetter
public class TestAno {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.printf("1");
    }
}

这样咱们在编译期就能生成文件了，接下来演示一下在编译时生成文件，此时不要着急直接进行javac编译，MyGetter类是注解类没错，而MyGetterProcessor是注解类的处理器，那么咱们在编译TestAno Java文件的时候就会触发处理器。所以这两个类是没法一块儿编译的。

先给你们看一下个人目录结构

aboutjava
	-- annotion
		-- MyGetter.java
		-- MyGetterProcessor.java
		-- TestAno.java

因此咱们先将注解类和注解处理器类进行编译

javac aboutjava/annotion/MyGett*

接下来进行编译咱们的测试类，此时在编译时须要加上processor参数，用来指定相关的注解处理类。

javac -processor aboutjava.annotion.MyGetterProcessor aboutjava/annotion/TestAno.java

你们能够看到动态图中，自动生成了Java文件。

代码地址

总结

本篇文章还会有第二篇进行讲解Lombok的原理，如何修改原有类的内容。本篇做为前置知识，简单的介绍了注解处理器是什么，如何利用注解处理器作一些咱们在编译期才可以作的事情。但愿你们可以本身在本机上试验一下，若是本篇有任何问题欢迎指出。

参考

• 万能的APT！编译时注解的妙用
• Compile time processing using annotation processor
• Java Annotation Processing and Creating a Builder
• Lombok原理分析与功能实现
• java注解处理器——在编译期修改语法树
• AOP 最后一块拼图 | AST 抽象语法树 —— 最轻量级的AOP方法
• Java Annotation Processing and Creating a Builder
• Java抽象语法树AST浅析与使用