Java中的编译时注解处理器

今天我们来深入探讨Java中的编译时注解处理器。编译时注解处理器是一种强大的工具，它允许开发者在编译期间对代码进行检查和处理，从而生成新的代码或资源。

什么是编译时注解处理器

编译时注解处理器（Annotation Processor）是Java编译器的一部分，它允许在编译过程中对代码进行分析和生成。通过使用注解处理器，我们可以自动生成代码、校验代码中的特定模式，甚至可以创建新的文件。

注解处理器的基本结构

一个简单的注解处理器通常包含以下几个部分：

1. 注解定义
2. 注解处理器实现
3. 配置文件

定义注解

首先，我们定义一个简单的注解：

package cn.juwatech.annotation;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface AutoGenerate {
    String value();
}

实现注解处理器

接下来，我们实现注解处理器。注解处理器需要继承AbstractProcessor类并重写process方法。

package cn.juwatech.processor;

import cn.juwatech.annotation.AutoGenerate;
import com.squareup.javapoet.JavaFile;
import com.squareup.javapoet.MethodSpec;
import com.squareup.javapoet.TypeSpec;

import javax.annotation.processing.AbstractProcessor;
import javax.annotation.processing.Processor;
import javax.annotation.processing.RoundEnvironment;
import javax.annotation.processing.SupportedAnnotationTypes;
import javax.annotation.processing.SupportedSourceVersion;
import javax.lang.model.SourceVersion;
import javax.lang.model.element.Element;
import javax.lang.model.element.TypeElement;
import javax.tools.Diagnostic;
import javax.tools.JavaFileObject;
import java.io.IOException;
import java.io.Writer;
import java.util.Set;

@SupportedAnnotationTypes("cn.juwatech.annotation.AutoGenerate")
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
public class AutoGenerateProcessor extends AbstractProcessor {

    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
        for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(AutoGenerate.class)) {
            String className = element.getSimpleName() + "AutoGenerated";
            AutoGenerate autoGenerate = element.getAnnotation(AutoGenerate.class);
            generateClass(className, autoGenerate.value());
        }
        return true;
    }

    private void generateClass(String className, String message) {
        MethodSpec mainMethod = MethodSpec.methodBuilder("main")
                .addModifiers(javax.lang.model.element.Modifier.PUBLIC, javax.lang.model.element.Modifier.STATIC)
                .returns(void.class)
                .addParameter(String[].class, "args")
                .addStatement("System.out.println($S)", message)
                .build();

        TypeSpec generatedClass = TypeSpec.classBuilder(className)
                .addModifiers(javax.lang.model.element.Modifier.PUBLIC)
                .addMethod(mainMethod)
                .build();

        JavaFile javaFile = JavaFile.builder("cn.juwatech.generated", generatedClass)
                .build();

        try {
            JavaFileObject builderFile = processingEnv.getFiler().createSourceFile("cn.juwatech.generated." + className);
            try (Writer writer = builderFile.openWriter()) {
                javaFile.writeTo(writer);
            }
        } catch (IOException e) {
            processingEnv.getMessager().printMessage(Diagnostic.Kind.ERROR, e.toString());
        }
    }
}

配置注解处理器

在META-INF/services目录下创建一个名为javax.annotation.processing.Processor的文件，并在其中添加我们的处理器类的全限定名：

cn.juwatech.processor.AutoGenerateProcessor

使用注解处理器

接下来，我们在项目中使用自定义的注解：

package cn.juwatech.demo;

import cn.juwatech.annotation.AutoGenerate;

@AutoGenerate("Hello from the generated code!")
public class DemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello from the original code!");
    }
}

编译项目后，注解处理器会生成一个新的类DemoApplicationAutoGenerated，其内容如下：

package cn.juwatech.generated;

public class DemoApplicationAutoGenerated {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello from the generated code!");
    }
}

编译和运行

为了看到生成的代码，我们需要在编译时使用javac编译器：

javac -processor cn.juwatech.processor.AutoGenerateProcessor -d out src/main/java/cn/juwatech/demo/DemoApplication.java

然后运行生成的类：

java -cp out cn.juwatech.generated.DemoApplicationAutoGenerated

输出将会是：

Hello from the generated code!

总结

通过编译时注解处理器，我们可以在编译期间生成代码，减少重复劳动并提高开发效率。本文通过一个简单的例子展示了如何定义和使用编译时注解处理器，生成新的Java类文件。