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安卓自定义注解支持和示例实现

开头

编码时使用注解,可以提高编码效率、简化代码增强可读性等优点;使用注解还是代码静态扫描的一部分,促进代码规范。安卓注解使用介绍一文中介绍了JDK/SDK提供的注解和support/ButterKnife等第三方提供的注解库,还有其他的一些库,这些基本已经能够满足需求。

support/ButterKnife是应用很广的注解库,它们也是属于“自定义注解”的范畴,只是有因为使用的多了,实际上成为了一个“标准”。

本文从“造库”的角度介绍自定义注解的相关支持,并提供一个示例实现。但是,本文不提供自定义注解相关的静态检查,这需要lint的支持,本文不做介绍,希望后面的文章有机会介绍一下,这里先占个坑

第三方注解库

引入一个注解库,以ButterKnife为例:

  • 添加注解库
implementation 'com.jakewharton:butterknife:8.4.0'
复制代码
  • 添加注解处理器
annotationProcessor 'com.jakewharton:butterknife:8.4.0'
复制代码

添加了这两个库之后,就可以使用这个注解库了。

如果是library项目】,还需要引入butterknife-gradle-plugin插件,在安卓注解使用介绍中有具体介绍。

定义注解

所有的注解都默认继承自java.lang.annotation.Annotation

定义注解时可以声明0..N个成员,例如下面的定义,可以用default为成员指定默认值;成员名称可以按照程序语言的变量命名规则任意给定,成员的类型也是有限制的。在使用时需要指定参数名:@StringAnnotation(value = "data"),当成员只有一个且命名为value时,可省略。

8中基本数据类型,String,Class,Annotation及子类,枚举;

上面列举类型的数组,例如:String[]

public @interface StringAnnotation /*extends Annotation*/{
    String value() default "";
}
复制代码

动态注解和静态注解

注解要在解析后才能最终发挥作用,解析过程有上面提到的 注解处理器 完成。依据注解处理器解析过程执行的时机,注解可以分为动态注解和静态注解。

动态注解

动态注解又叫运行时注解,注解的解析过程在执行期间进行,使用反射机制完成解析过程,会影响性能;

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface DynamicIntentKey {
    String value() default "";
}
复制代码
public class DynamicUtil {
    public static void inject(Activity activity) {
        Intent intent = activity.getIntent();
        // 反射
        for (Field field : activity.getClass().getDeclaredFields()) {
            if (field.isAnnotationPresent(DynamicIntentKey.class)) {
                // 获取注解
                DynamicIntentKey annotation = field.getAnnotation(DynamicIntentKey.class);
                String intentKey = annotation.value();
                // 读取实际的IntentExtra值
                Serializable serializable = intent.getSerializableExtra(intentKey);
                if (serializable == null) {
                    if (field.getType().isAssignableFrom(String.class)) {
                        serializable = "";
                    }
                }
                try {
                    // 插入值
                    boolean accessible = field.isAccessible();
                    field.setAccessible(true);
                    field.set(activity, serializable);
                    field.setAccessible(accessible);
                } catch (IllegalAccessException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
复制代码

静态注解

静态注解出现在动态注解之后,并取代动态注解。静态注解相对于动态注解,把注解的解释过程放在编译阶段,在运行时不再需要解释,而是直接使用编译的结果。

因此,编译阶段需要使用相应的工具生成所需的代码。

  • 先定义一个注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface StaticIntentKey {
    String value();
}
复制代码
  • 然后为这个注解定义一个处理器

注解解释器需要继承自AbstractProcessor基类,并使用@AutoService(Processor.class)声明这个类是一个注解处理器。


import com.google.auto.service.AutoService;
import javax.annotation.processing.AbstractProcessor;
import javax.annotation.processing.Processor;

@AutoService(Processor.class)
public class StaticIntentProcessor extends AbstractProcessor {
}
复制代码

public abstract class AbstractProcessor implements Processor {
}

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  • 注解处理器基类AbstractProcessor实现自Processor接口,其中init()和getSupportedOptions()在抽象类AbstractProcessor给出了实现,StaticIntentProcessor的主体功能是实现process()方法,完成类生成。
public interface Processor {
    Set<String> getSupportedOptions();
    // 支持的注解类的类名集合
    Set<String> getSupportedAnnotationTypes();
    // 支持的Java版本
    SourceVersion getSupportedSourceVersion();

    void init(ProcessingEnvironment var1);

    boolean process(Set<? extends TypeElement> var1, RoundEnvironment var2);

    Iterable<? extends Completion> getCompletions(Element var1, AnnotationMirror var2, ExecutableElement var3, String var4);
}
复制代码
  • 通过下面的注解处理器,为所有使用了这个注解的类生成处理代码,不再需要运行时通过反射获得。

因为这个实现没有专门实现一个对应的android-library类型的工程,所以在使用这个注解时,需要先编译完成,编译完成之后有了对应的注解处理器,才可以在Android工程中使用。

@AutoService(Processor.class)
public class StaticIntentProcessor extends AbstractProcessor {

    private TypeName activityClassName = ClassName.get("android.app", "Activity").withoutAnnotations();
    private TypeName intentClassName = ClassName.get("android.content", "Intent").withoutAnnotations();

    @Override
    public SourceVersion getSupportedSourceVersion() {
        // 支持java1.7
        return SourceVersion.RELEASE_7;
    }

    @Override
    public Set<String> getSupportedAnnotationTypes() {
        // 只处理 StaticIntentKey 注解
        return Collections.singleton(StaticIntentKey.class.getCanonicalName());
    }

    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> set, RoundEnvironment re) {
        // StaticMapper的bind方法
        MethodSpec.Builder method = MethodSpec.methodBuilder("bind")
                .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.STATIC, Modifier.FINAL)
                .addParameter(activityClassName, "activity");

        // 查找所有的需要注入的类描述
        List<InjectDesc> injectDescs = findInjectDesc(set, re);

        for (int i1 = 0; i1 < injectDescs.size(); i1++) {
            InjectDesc injectDesc = injectDescs.get(i1);

            // 创建需要注解的类的Java文件,如上面所述的 IntentActivity$Binder
            TypeName injectedType = createInjectClassFile(injectDesc);
            TypeName activityName = typeName(injectDesc.activityName);

            // $T导入类型
            // 生成绑定分发的代码
            method.addCode((i1 == 0 ? "" : " else ") + "if (activity instanceof $T) {\n", activityName);
            method.addCode("\t$T binder = new $T();\n", injectedType, injectedType);
            method.addCode("\tbinder.bind((" + activityName + ") activity);\n", activityName, activityName);
            method.addCode("}");
        }
        // 创建StaticMapper类
        createJavaFile("com.campusboy.annotationtest", "StaticMapper", method.build());

        return false;
    }

    private List<InjectDesc> findInjectDesc(Set<? extends TypeElement> set, RoundEnvironment re) {

        Map<TypeElement, List<String[]>> targetClassMap = new HashMap<>();

        // 先获取所有被StaticIntentKey标示的元素
        Set<? extends Element> elements = re.getElementsAnnotatedWith(StaticIntentKey.class);
        for (Element element : elements) {
            // 只关心类别是属性的元素
            if (element.getKind() != ElementKind.FIELD) {
                processingEnv.getMessager().printMessage(Diagnostic.Kind.ERROR, "only support field");
                continue;
            }

            // 此处找到的是类的描述类型
            // 因为我们的StaticIntentKey的注解描述是field,所以closingElement元素是类
            TypeElement classType = (TypeElement) element.getEnclosingElement();

            System.out.println(classType);

            // 对类做缓存,避免重复
            List<String[]> nameList = targetClassMap.get(classType);
            if (nameList == null) {
                nameList = new ArrayList<>();
                targetClassMap.put(classType, nameList);
            }

            // 被注解的值,如staticName
            String fieldName = element.getSimpleName().toString();
            // 被注解的值的类型,如String,int
            String fieldTypeName = element.asType().toString();
            // 注解本身的值,如key_name
            String intentName = element.getAnnotation(StaticIntentKey.class).value();

            String[] names = new String[]{fieldName, fieldTypeName, intentName};
            nameList.add(names);
        }

        List<InjectDesc> injectDescList = new ArrayList<>(targetClassMap.size());
        for (Map.Entry<TypeElement, List<String[]>> entry : targetClassMap.entrySet()) {
            String className = entry.getKey().getQualifiedName().toString();
            System.out.println(className);

            // 封装成自定义的描述符
            InjectDesc injectDesc = new InjectDesc();
            injectDesc.activityName = className;
            List<String[]> value = entry.getValue();
            injectDesc.fieldNames = new String[value.size()];
            injectDesc.fieldTypeNames = new String[value.size()];
            injectDesc.intentNames = new String[value.size()];
            for (int i = 0; i < value.size(); i++) {
                String[] names = value.get(i);
                injectDesc.fieldNames[i] = names[0];
                injectDesc.fieldTypeNames[i] = names[1];
                injectDesc.intentNames[i] = names[2];
            }
            injectDescList.add(injectDesc);
        }

        return injectDescList;
    }

    private void createJavaFile(String pkg, String classShortName, MethodSpec... method) {
        TypeSpec.Builder builder = TypeSpec.classBuilder(classShortName)
                .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.FINAL);
        for (MethodSpec spec : method) {
            builder.addMethod(spec);
        }
        TypeSpec clazzType = builder.build();

        try {
            JavaFile javaFile = JavaFile.builder(pkg, clazzType)
                    .addFileComment(" This codes are generated automatically. Do not modify!")
                    .indent("    ")
                    .build();
            // write to file
            javaFile.writeTo(processingEnv.getFiler());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private TypeName createInjectClassFile(InjectDesc injectDesc) {

        ClassName activityName = className(injectDesc.activityName);
        ClassName injectedClass = ClassName.get(activityName.packageName(), activityName.simpleName() + "$Binder");

        MethodSpec.Builder method = MethodSpec.methodBuilder("bind")
                .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.STATIC, Modifier.FINAL)
                .addParameter(activityName, "activity");

        // $T导入作为类,$N导入作为纯值,$S导入作为字符串
        method.addStatement("$T intent = activity.getIntent()", intentClassName);
        for (int i = 0; i < injectDesc.fieldNames.length; i++) {
            TypeName fieldTypeName = typeName(injectDesc.fieldTypeNames[i]);
            method.addCode("if (intent.hasExtra($S)) {\n", injectDesc.intentNames[i]);
            method.addCode("\tactivity.$N = ($T) intent.getSerializableExtra($S);\n", injectDesc.fieldNames[i], fieldTypeName, injectDesc.intentNames[i]);
            method.addCode("}\n");
        }

        // 生成最终的XXX$Binder文件
        createJavaFile(injectedClass.packageName(), injectedClass.simpleName(), method.build());

        return injectedClass;
    }

    private TypeName typeName(String className) {
        return className(className).withoutAnnotations();
    }

    private ClassName className(String className) {

        // 基础类型描述符
        if (className.indexOf(".") <= 0) {
            switch (className) {
                case "byte":
                    return ClassName.get("java.lang", "Byte");
                case "short":
                    return ClassName.get("java.lang", "Short");
                case "int":
                    return ClassName.get("java.lang", "Integer");
                case "long":
                    return ClassName.get("java.lang", "Long");
                case "float":
                    return ClassName.get("java.lang", "Float");
                case "double":
                    return ClassName.get("java.lang", "Double");
                case "boolean":
                    return ClassName.get("java.lang", "Boolean");
                case "char":
                    return ClassName.get("java.lang", "Character");
                default:
            }
        }

        // 手动解析 java.lang.String,分成java.lang的包名和String的类名
        String packageD = className.substring(0, className.lastIndexOf('.'));
        String name = className.substring(className.lastIndexOf('.') + 1);
        return ClassName.get(packageD, name);
    }

    private static class InjectDesc {
        private String activityName;
        private String[] fieldNames;
        private String[] fieldTypeNames;
        private String[] intentNames;

        @Override
        public String toString() {
            return "InjectDesc{" +
                    "activityName='" + activityName + '\'' +
                    ", fieldNames=" + Arrays.toString(fieldNames) +
                    ", intentNames=" + Arrays.toString(intentNames) +
                    '}';
        }
    }
}
复制代码

示例工程

示例工程:customize-annotation

代码生成库:javaPoet 使用这个库可以更方便地生成代码。

参考文章

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