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Java 开发之 Lombok 必知必会

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1. 前言

在目前众多编程语言中,Java 语言的表现还是抢眼,不论是企业级服务端开发,还是 Andorid 客户端开发,都是作为开发语言的首选,甚至在大数据开发领域,Java 语言也能占有一席之地,如 Hadoop,Spark,Flink 大数据等。而作为已经诞生 24 年的 Java 相比其他语言来说,编写起来略显得冗长和复杂,而为了能极大提升 Java 开发的效率和代码简洁性,一个 Java 库 Lombok 就这样诞生了。

首先我们还是看下 Lombok 官方的描述:

Project Lombok is a java library that automatically plugs into your editor and build tools, spicing up your java. Never write another getter or equals method again, with one annotation your class has a fully featured builder, Automate your logging variables, and much more.

从上面的说明里我们可以初步认识一下 Lombok,一个作用于编辑器和构建工具的 Java 库,可以对编写的 Java 代码进行增强,比如说不用再写实体类的 getter 方法,equals 方法而是自动生成,自动生成日志输出变量等等,减少重复模板的代码。大概知道了 Lombok 框架提供的功能后,接下来我们就真正使用一下 Lombok 提供的注解,看它是如何帮助我们提高书写 Java 代码的简洁性和效率的。

本文主要内容涉及如下:

  • Lombok 插件安装
  • Lombok 常用注解使用

示例项目:github.com/wrcj12138aa…

  • lombok-actions:

环境支持:

  • JDK 8
  • SpringBoot 2.1.4
  • Maven 3.6.0

2. 正文

2.1 安装 Lombok

使用 Lombok 之前我们先要在所使用的 IDE 中进行集成安装,这里以 IDEA 为例,安装步骤十分简单:

  • 前往 File -> Settings -> Plugin -> Marketplace ,搜索 Lombok

    image-20190602193640583

  • 选择搜索结果 Lombok ,点击 Install 安装。

  • 安装完成后重启即可。

基于 Eclipse 的 Lombok 插件安装方法这里就不详细描述了,官方也给了对应的文档说明:projectlombok.org/setup/eclip…

在 IDE 安装了 Lombok 插件后,我们就可以在 pom.xml 文件中添加 Lombok 的依赖进行使用了。

<dependency>
    <groupId>org.projectlombok</groupId>
    <artifactId>lombok</artifactId>
    <version>1.18.8</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>
复制代码

注意:pom 依赖设置 scope 为 provided,是为了让 Lombok 库不被打包进程序。

2.2 @Getter/@Setter

通常我们编写实体类无论多少个字段,都要为其提供 gettersetter 方法,如下面的示例类 User.java

image-20190602195006495

我们常会遇到这种情况:某个实体类新增和修改某个字段,我们都需要单独处理调整,十分麻烦并且重复。这时候如果我们使用 Lombok 提供 @Getter/@Setter 注解就能帮我们省去 getter 和 setter 方法的维护,由 Lombok 对 User 类自动生成 gettersetter 方法,两者最终的字节码时一样的,而我们现在在 User.java 上编写的代码仅仅 7 行即可:

@Getter
@Setter
public class User {
    private Integer id;
    private String username;
    private String password;
}
复制代码

然后用测试类 UserTests.java 测试结果如下:

public class UserTests {
    @Test
    public void test() {
        User user = new User();
        user.setUsername("one");
        user.setPassword("zxc123");
        Assert.assertEquals(user.getUsername(), "one");
        Assert.assertEquals(user.getPassword(), "zxc123");
    }
}
复制代码

@Getter/@Setter 注解不仅可以使用在类上,还可以使用在字段上,这样就是表示针对该字段自动生成 getter /setter 方法。

@Getter
@Setter
private String password;
复制代码

这里该注解使用在类上,还是在字段上的区别就是,如果注解使用在类上,只针对这个类的非静态字段有效。

需要注意的一点是:如果 @Getter 注解修饰了 boolean 类型的变量,其生成的 getter 方法签名是 isXXX 形式,而不是 getXXX形式。

除此之外,@Getter/@Setter 还提供访问权限控制的属性 lombok.AccessLevel value(), 默认为 PUBLIC,而其他选值都是枚举类型:MODULE, PROTECTED, PACKAGE, PRIVATE

2.3 @NonNull

顾名思义,@NonNull 用于标记类中不能允许为 null 的字段或者参数上,任何使用该字段的地方都生成空指针判断代码,若@NonNull 标记的变量为 null,抛出 NullPointException (NPE) 异常。比如下面示例代码:

public class User {
    private Integer id;
    private String username;
    private String password;

    public User(Integer id, @NonNull String username, @NonNull String password) {
        this.id = id;
        this.username = username;
        this.password = password;
    }
}
复制代码

使用了 @NonNull 注解之后我们可以获取到反编译之后的字节码信息如下,这就是 Lombok 给我们生成的最终的代码:

public class User {
    private Integer id;
    private String username;
    private String password;

    public User(Integer id, @NonNull String username, @NonNull String password) {
        if (username == null) {
            throw new NullPointerException("username is marked non-null but is null");
        } else if (password == null) {
            throw new NullPointerException("password is marked non-null but is null");
        } else {
            this.id = id;
            this.username = username;
            this.password = password;
        }
    }
}
复制代码

2.4 构造器注解

再来看下平时经常会遇见的场景,为实体类编写构造器方法,Lombok 提供了三个不同构造器注解 @NoArgsConstructor / @AllArgsConstructor / @RequiredArgsConstructor 分别对用不同构造器方法处理方式,接下来就一一描述。

  • @NoArgsConstructor 为实体类生成无参的构造器方法

  • @AllArgsConstructor 为实体类生成除了static修饰的字段之外带有各参数的构造器方法。

  • @RequiredArgsConstructor 为实体类生成指定字段的构造器方法,而这些字段需要被 final,或者 @NonNull 修饰。

    ```java
      @RequiredArgsConstructor
      public class User3 {
          private Integer id;
          private final String username;
          @NonNull
          private String password;
      }
    ```
    复制代码

    编译成功后使用构造器方法时就是这样的效果:User3 user3 = new User3("user3", "zxc123");

2.5 @ToString

@ToString 会给类自动生成易阅读的 toString 方法,带上有所非静态字段的属性名称和值,这样就十分便于我们日常开发时进行的打印操作。

@Getter
@Setter
@AllArgsConstructor
@ToString
public class User2 {
    private Integer id;
    private String username;
    private String password;
}
复制代码

最终编译成字节码,反编译结果如下:

public class User2 {
    private Integer id;
    private String username;
    private String password;
    // 省去 setter/getter
    public String toString() {
        return "User2(id=" + this.getId() + ", username=" + this.getUsername() + ", password=" + this.getPassword() + ")";
    }
}
复制代码

另外,注解 @ToString 还支持设置指定哪些字段的日志化输出,哪些不需要出现在 toString 方法中。使用属性 @ToString.Exclude排除不需要在 toString 中出现的字段,使用 @ToString.Include标记需要出现在 toString 中的字段,具体用法可参见示例:

@Getter
@Setter
@AllArgsConstructor
@ToString
public class User2 {
    @ToString.Exclude
    private Integer id;
    @ToString.Include
    private String username;
    @ToString.Include
    private String password;
}
复制代码

打印 User2 对象的日志效果就是:User2(username=user2, password=zcx123)

2.6 @EqualsAndHashCode

@EqualsAndHashCode 注解就是用于根据类所拥有的非静态字段自动重写 equals 方法和 hashCode 方法,方便我们用于对象间的比较。类似 @ToString@EqualsAndHashCode 还可以使用需要作为比较的字段和排除不需要比较的字段,具体用法可以看如下示例:

@Getter
@Setter
@AllArgsConstructor
@ToString
@EqualsAndHashCode
public class User4 {
    @EqualsAndHashCode.Exclude
    private Integer id;
    @EqualsAndHashCode.Include
    private String username;
    @EqualsAndHashCode.Exclude
    private String password;
}
复制代码

写完实体类代码,我们编写测试方法试下效果:

@Test
public void testEqual() {
    User4 user4 = new User4(1, "user4", "zxc");
    User4 user4_2 = new User4(1, "user4", "123");
    Assert.assertEquals(user4, user4_2); // ture
}
复制代码

2.7 @Data/@Value

@Data/@Value 注解,提供了更综合的生成代码功能,等价于下面几个注解

@Getter
@Setter
@RequiredArgsConstructor
@ToString
@EqualsAndHashCode
复制代码

两个注解都只能使用在类上,与 @Data 不同, @Value 用来修饰不可变的类上。一般实体类没有特别的限制的话,通常可以直接使用 @Data 注解修饰。

2.8 @Builder

@Builder 是一个非常强大的注解,提供了一种基于建造者模式的构建对象的 API。使用 @Builder 注解为给我们的实体类自动生成 builder() 方法,并且直接根据字段名称方法进行字段赋值,最后使用 build()方法构建出一个实体对象。

@Data
@Builder
public class User6 {
    private Integer id;
    private String username;
    private String password;
}

@Test
public void testBuilder() {
    User6 user6 = User6.builder().id(1).username("user6").password("zxc123").build();
    log.warn("testLog: {}", user6); // User6(id=1, username=user6, password=zxc123)
}
复制代码

需要注意的是 @Builder 不支持父类字段的生成,当一个实体类存在父类时,@Builder 只能生成当前类的字段构建方法。若需要用到父类的字段方法时, Lombok 提供了新的注解 @SuperBuilder 来应对这种情况,下面是 @SuperBuilder 注解的使用方式:

@SuperBuilder
@Getter
@Setter
public class Parent {
   private int id;
   private String name;
}

@SuperBuilder
@Data
public class Child extends Parent {
    private String childName;
}
复制代码

调用示例:

Child child = Child.builder().id(1).name("父类名称").childName("子类名称").build();
System.out.println(child.getId());
复制代码

由于 Lombok Plugin 还未更新支持@SuperBuilder,所以以上写法在 IDEA 下还会提示编译错误,无法找到 builder()方法。

也可以参考此文方式去处理继承的情况:reinhard.codes/2015/09/16/…

2.9 日志注解

正对程序类中常见不同框架 Logger 对象,Lombok 也提供了注解,来自动生成 Logger 对象,实现优雅地输出日志,只需要在类上使用日志注解如 @Log。当然 Lombok 支持了多个日志框架,并且提供对应的注解如下:

  • @CommonsLog 等价效果: private static final org.apache.commons.logging.Log log = org.apache.commons.logging.LogFactory.getLog(LogExample.class);

  • @Flogger 等价效果: private static final com.google.common.flogger.FluentLogger log = com.google.common.flogger.FluentLogger.forEnclosingClass();

  • @JBosLog 等价效果: private static final org.jboss.logging.Logger log = org.jboss.logging.Logger.getLogger(LogExample.class);

  • @Log 等价效果: private static final java.util.logging.Logger log = java.util.logging.Logger.getLogger(LogExample.class.getName());

  • @Log4j 等价效果: private static final org.apache.log4j.Logger log = org.apache.log4j.Logger.getLogger(LogExample.class);

  • @Log4j2 等价效果: private static final org.apache.logging.log4j.Logger log = org.apache.logging.log4j.LogManager.getLogger(LogExample.class);

  • @Slf4j 等价效果: private static final org.slf4j.Logger log = org.slf4j.LoggerFactory.getLogger(LogExample.class);

  • @XSlf4j 等价效果: private static final org.slf4j.ext.XLogger log = org.slf4j.ext.XLoggerFactory.getXLogger(LogExample.class);

下面代码使用 @Slf4j 注解进行日志输出:

@Slf4j
public class UserTests {
    // ....
    @Test
    public void testLog() {
        User5 user5 = new User5();
        user5.setId(1);
        user5.setUsername("user5");
        user5.setPassword("zxc123");
        log.warn("testLog: {}", user5);
   // 21:57:15.488 [main] WARN com.one.learn.lombok.UserTests - testLog: User5(id=1, username=user5, password=zxc123)
    }
}
复制代码

2.10 @Cleanup

@Cleanup 用于标记需要释放清理操作的资源对象变量,如 FileInputStream, FileOutputStream 等,标记之后资源对象使用完毕后,就会被自动关闭和清理,实际上这里 Lombok 实现效果与 Java7 特性 try with resource 一样, 为我们屏蔽了关闭资源的模板代码,下面给出 @Cleanup 的使用示例:

public class CleanupExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        @Cleanup InputStream in = new FileInputStream(args[0]);
        @Cleanup OutputStream out = new FileOutputStream(args[1]);
        byte[] b = new byte[10000];
        while (true) {
            int r = in.read(b);
            if (r == -1) {
                break;
            }
            out.write(b, 0, r);
        }
    }
}
复制代码

CleanupExample.java 编译生成的字节码反编译可以得到如下结果:

public class CleanupExample {
    //...
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream in = new FileInputStream(args[0]);
        try {
            FileOutputStream out = new FileOutputStream(args[1]);
            try {
                byte[] b = new byte[10000];
                while(true) {
                    int r = in.read(b);
                    if (r == -1) {
                        return;
                    }
                    out.write(b, 0, r);
                }
            } finally {
                if (Collections.singletonList(out).get(0) != null) {
                    out.close();
                }
            }
        } finally {
            if (Collections.singletonList(in).get(0) != null) {
                in.close();
            }
        }
    }
}
复制代码

2.11 @SneakyThrows

@SneakyThrows 主要用于在没有 throws 关键字的情况下,隐蔽地抛出受检查异常,为我们平常开发中需要异常抛出时省去的 throw 操作,下面为使用 @SneakyThrows 的示例代码:

public class SneakyThrowsExample implements Runnable {
  @SneakyThrows(UnsupportedEncodingException.class)
  public String utf8ToString(byte[] bytes) {
    return new String(bytes, "UTF-8");
  }

  @SneakyThrows
  public void run() {
    throw new Throwable();
  }
}
复制代码

最终编译成字节码,反编译结果如下:

public class SneakyThrowsExample implements Runnable {
    public SneakyThrowsExample() {
    }

    public String utf8ToString(byte[] bytes) {
        try {
            return new String(bytes, "UTF-8");
        } catch (UnsupportedEncodingException var3) {
            throw var3;
        }
    }

    public void run() {
        try {
            throw new Throwable();
        } catch (Throwable var2) {
            throw var2;
        }
    }
}
复制代码

2.12 val/var

val/var 用于局部变量的修饰,有了这注解修饰后,变量的类型就会自动通过等号右边的表达式推断出来,这个功能借鉴于许多编程语言的自动类型推断的特性。 而 valvar 的区别在于, val 用于修饰不可变变量,var 修饰可变变量。当 val 修饰的变量被重新赋值时,编译器就会提示异常:Error: java: 无法为最终变量 X 分配值。实际用法也比较简单,可参考下面代码:

@Slf4j
public class VarValExample {
    public static void main(String[] args) {
        val text = "abc";
        // text = "1"; // Error: java: 无法为最终变量 text 分配值`。
        var num = 1;
        num = 2;
        log.info("text:{},num:{}", text, num); // text:abc,num:2
    }
}
复制代码

3. 结语

到这里我们学习了 Lombok 的近乎 80% 常用的注解,应用在我们的日常开发中已经是绰绰有余了,开始尝试 使用 Lombok 吧,慢慢地就会感受下效率的提升以及代码的优雅。

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4. 参考

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