** 在之前的“Java中的屠龙之术：如何修改语法树”中，我们详细介绍了如何使用Javac源码提供的工具类来修改语法树。**
而在此基础上，有一款开源工具javapoet可以更加快捷地生成字节码，实现原理其实也就是对JavaAPT的封装，然而Javapoet有一个局限性，就是只能生成新的.class文件，却无法修改原有的类，这也是它的一大局限性所在。接下来就让我们看看它的使用方法把。
0x00 概述
注解系列
上一篇限于篇幅只介绍了APT，这篇来继续介绍javapoet，是square公司的开源库。正如其名，java诗人，通过注解来生成java源文件，通常要使用javapoet这个库与Filer配合使用。主要和注解配合用来干掉那些重复的模板代码(如butterknife 和databinding所做的事情)，当然你也可以使用这个技术让你的代码更加的炫酷。
0x01 简单使用
使用之前要先引入这个库
compile 'com.squareup:javapoet:1.7.0'
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javapoet是用来生成代码的，需要借助
常用类
使用javapoet前需要了解8个常用类
| 类名 | 作用 |
|---|---|
| MethodSpec | 代表一个构造函数或方法声明 |
| TypeSpec | 代表一个类，接口，或者枚举声明 |
| FieldSpec | 代表一个成员变量，一个字段声明 |
| JavaFile | 包含一个顶级类的Java文件 |
| ParameterSpec | 用来创建参数 |
| AnnotationSpec | 用来创建注解 |
| ClassName | 用来包装一个类 |
| TypeName | 类型，如在添加返回值类型是使用 TypeName.VOID |
除此之外 JavaPoet提供了一套自定义的字符串格式化规则，常用的有
| 格式化规则 | 表示含义 |
|---|---|
| $L | 字面量 |
| $S | 字符串 |
| $T | 类、接口 |
| $N | 变量 |
0x02 使用进阶
下面由浅入深，循序渐进的说明用法
方法&控制流：
- 添加方法
addcode和addstatement对与无需类引入的极简代码可以直接使用addCode
MethodSpec main = MethodSpec.methodBuilder("main")
.addCode(""
+ "int total = 0;\n"
+ "for (int i = 0; i < 10; i++) {\n"
+ " total += i;\n"
+ "}\n")
.build();
复制代码
生成的是
void main() {
int total = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
total += i;
}
}
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要是需要import的方法，如上面的.addStatement("$T.out.println($S)", System.class, "Hello, JavaPoet!") 就需要使用.addStatement来声明
- 更优雅的流控制
beginControlFlow 流开启 addStatement 处理语句 endControlFlow()流结束
如上面的用流改写就是
MethodSpec main = MethodSpec.methodBuilder("main")
.addStatement("int total = 0")
.beginControlFlow("for (int i = 0; i < 10; i++)")
.addStatement("total += i")
.endControlFlow()
.build();
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占位符
javapoet里面提供了占位符来帮助我们更好地生成代码
- $L 字面常量（Literals）
private MethodSpec computeRange(String name, int from, int to, String op) {
return MethodSpec.methodBuilder(name)
.returns(int.class)
.addStatement("int result = 0")
.beginControlFlow("for (int i = $L; i < $L; i++)", from, to)
.addStatement("result = result $L i", op)
.endControlFlow()
.addStatement("return result")
.build();
}
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这个就是一个for循环，op负责加减乘除等符号
- $S 字符串常量（String）
- $T 类型(Types)
最大的特点是自动导入包
MethodSpec today = MethodSpec.methodBuilder("today")
.returns(Date.class)
.addStatement("return new $T()", Date.class)
.build();
TypeSpec helloWorld = TypeSpec.classBuilder("HelloWorld")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.FINAL)
.addMethod(today)
.build();
JavaFile javaFile = JavaFile.builder("com.example.helloworld", helloWorld)
.build();
javaFile.writeTo(System.out);
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生成的代码如下，而且会自动导包
package com.example.helloworld;
import java.util.Date;
public final class HelloWorld {
Date today() {
return new Date();
}
}
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- $N 命名(Names),通常指我们自己生成的方法名或者变量名等等
比如这样的代码块
public String byteToHex(int b) {
char[] result = new char[2];
result[0] = hexDigit((b >>> 4) & 0xf);
result[1] = hexDigit(b & 0xf);
return new String(result);
}
public char hexDigit(int i) {
return (char) (i < 10 ? i + '0' : i - 10 + 'a');
}
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我们可以传递hexDigit()来代替。
MethodSpec hexDigit = MethodSpec.methodBuilder("hexDigit")
.addParameter(int.class, "i")
.returns(char.class)
.addStatement("return (char) (i < 10 ? i + '0' : i - 10 + 'a')")
.build();
MethodSpec byteToHex = MethodSpec.methodBuilder("byteToHex")
.addParameter(int.class, "b")
.returns(String.class)
.addStatement("char[] result = new char[2]")
.addStatement("result[0] = $N((b >>> 4) & 0xf)", hexDigit)
.addStatement("result[1] = $N(b & 0xf)", hexDigit)
.addStatement("return new String(result)")
.build();
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获取对应类
有两种方式:
-
ClassName.bestGuess(“类全名称”) 返回ClassName对象，这里的类全名称表示的类必须要存在，会自动导入相应的包
-
ClassName.get(“包名”，”类名”) 返回ClassName对象，不检查该类是否存在
因此如果使用JavaPoet的话后续代码重构改变类名往往需要格外注意一点
ClassName hoverboard = ClassName.get("com.mattel", "Hoverboard");
ClassName list = ClassName.get("java.util", "List");
ClassName arrayList = ClassName.get("java.util", "ArrayList");
TypeName listOfHoverboards = ParameterizedTypeName.get(list, hoverboard);
MethodSpec beyond = MethodSpec.methodBuilder("beyond")
.returns(listOfHoverboards)
.addStatement("$T result = new $T<>()", listOfHoverboards, arrayList)
.addStatement("result.add(new $T())", hoverboard)
.addStatement("result.add(new $T())", hoverboard)
.addStatement("result.add(new $T())", hoverboard)
.addStatement("return result")
.build();
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然后生成
package com.example.helloworld;
import com.mattel.Hoverboard;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public final class HelloWorld {
List<Hoverboard> beyond() {
List<Hoverboard> result = new ArrayList<>();
result.add(new Hoverboard());
result.add(new Hoverboard());
result.add(new Hoverboard());
return result;
}
}
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构建类的元素
- 方法
方法的修饰，如Modifiers.ABSTRACT
MethodSpec flux = MethodSpec.methodBuilder("flux")
.addModifiers(Modifier.ABSTRACT, Modifier.PROTECTED)
.build();
TypeSpec helloWorld = TypeSpec.classBuilder("HelloWorld")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.ABSTRACT)
.addMethod(flux)
.build();
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这将会生成如下代码
public abstract class HelloWorld {
protected abstract void flux();
}
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当然Methods需要和MethodSpec.Builder配置来增加方法参数、异常、javadoc、注解等。
- 构造器
这个其实也是个函数方法而已，因此可以使用MethodSpec来生成构造器方法。比如：
MethodSpec flux = MethodSpec.constructorBuilder()
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addParameter(String.class, "greeting")
.addStatement("this.$N = $N", "greeting", "greeting")
.build();
TypeSpec helloWorld = TypeSpec.classBuilder("HelloWorld")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addField(String.class, "greeting", Modifier.PRIVATE, Modifier.FINAL)
.addMethod(flux)
.build();
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将会生成
public class HelloWorld {
private final String greeting;
public HelloWorld(String greeting) {
this.greeting = greeting;
}
}
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- 参数(重要)
之前我们是通过addstatement直接设置参数，其实参数也有自己的一个专用类ParameterSpec，我们可以使用ParameterSpec.builder()来生成参数，然后MethodSpec的addParameter去使用，这样更加优雅。
ParameterSpec android = ParameterSpec.builder(String.class, "android")
.addModifiers(Modifier.FINAL)
.build();
MethodSpec welcomeOverlords = MethodSpec.methodBuilder("welcomeOverlords")
.addParameter(android)
.addParameter(String.class, "robot", Modifier.FINAL)
.build();
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生成的代码
void welcomeOverlords(final String android, final String robot) {
}
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稍微复杂点的类型 比如泛型 、Map之类的，需要了解下JavaPoet定义的几种专门描述类型的类
常见的有
| 分类 | 生成的类型 | JavaPoet 写法 | 也可以这么写 （等效的 Java 写法） |
|---|---|---|---|
| 内置类型 | int | TypeName.INT | int.class |
| 数组类型 | int[] | ArrayTypeName.of(int.class) | int[].class |
| 需要引入包名的类型 | java.io.File | ClassName.get(“java.io”, “File”) | java.io.File.class |
| 参数化类型 （ParameterizedType | List | ParameterizedTypeName.get(List.class, String.class) | - |
| 类型变量 （WildcardType） 用于声明泛型 | T | TypeVariableName.get(“T”) | - |
| 通配符类型 | ? extends String | WildcardTypeName.subtypeOf(String.class) | - |
/*
*Build input type, format as :
*Map<String, Class<? extends IRouteGroup>>
*/
ParameterizedTypeName inputMapTypeOfRoot = ParameterizedTypeName.get(
ClassName.get(Map.class),
ClassName.get(String.class),
ParameterizedTypeName.get(
ClassName.get(Class.class),
WildcardTypeName.subtypeOf(ClassName.get(type_IRouteGroup))
)
);
/*
*Map<String, RouteMeta>
*/
ParameterizedTypeName inputMapTypeOfGroup = ParameterizedTypeName.get(
ClassName.get(Map.class),
ClassName.get(String.class),
ClassName.get(RouteMeta.class)
);
/*
*Build input param name.
*/
ParameterSpec rootParamSpec = ParameterSpec.builder(inputMapTypeOfRoot, "routes").build();
ParameterSpec groupParamSpec = ParameterSpec.builder(inputMapTypeOfGroup, "atlas").build();
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生成参数类型
public class ARouter$Root$app implements IRouteRoot {
@Override
public void loadInto(Map<String, Class<? extends IRouteGroup>> routes) {
routes.put("service", ARouter$Group$service.class);
routes.put("test", ARouter$Group$test.class);
}
}
public class ARouter$Group$service implements IRouteGroup {
@Override
public void loadInto(Map<String, RouteMeta> atlas) {
atlas.put("/service/hello", RouteMeta.build(RouteType.PROVIDER, HelloServiceImpl.class, "/service/hello", "service", null, -1, -2147483648));
atlas.put("/service/json", RouteMeta.build(RouteType.PROVIDER, JsonServiceImpl.class, "/service/json", "service", null, -1, -2147483648));
atlas.put("/service/single", RouteMeta.build(RouteType.PROVIDER, SingleService.class, "/service/single", "service", null, -1, -2147483648));
}
}
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- 字段
可以使用FieldSpec去声明字段，然后加到Method中处理
FieldSpec android = FieldSpec.builder(String.class, "android")
.addModifiers(Modifier.PRIVATE, Modifier.FINAL)
.build();
TypeSpec helloWorld = TypeSpec.classBuilder("HelloWorld")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addField(android)
.addField(String.class, "robot", Modifier.PRIVATE, Modifier.FINAL)
.build();
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然后生成代码
public class HelloWorld {
private final String android;
private final String robot;
}
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通常Builder可以更加详细的创建字段的内容，比如javadoc、annotations或者初始化字段参数等，如：
FieldSpec android = FieldSpec.builder(String.class, "android")
.addModifiers(Modifier.PRIVATE, Modifier.FINAL)
.initializer("$S + $L", "Lollipop v.", 5.0d)
.build();
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对应生成的代码
private final String android = "Lollipop v." + 5.0;
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- 接口
接口方法必须是PUBLIC ABSTRACT并且接口字段必须是PUBLIC STATIC FINAL ，使用TypeSpec.interfaceBuilder
如下
TypeSpec helloWorld = TypeSpec.interfaceBuilder("HelloWorld")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addField(FieldSpec.builder(String.class, "ONLY_THING_THAT_IS_CONSTANT")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.STATIC, Modifier.FINAL)
.initializer("$S", "change")
.build())
.addMethod(MethodSpec.methodBuilder("beep")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.ABSTRACT)
.build())
.build();
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生成的代码如下
public interface HelloWorld {
String ONLY_THING_THAT_IS_CONSTANT = "change";
void beep();
}
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- 继承父类 实现接口
接口代码
package com.test.javapoet;
public interface TestInterface<T> {
void test(T testPara);
}
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父类代码
public class TestExtendesClass {
}
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使用javapoet实现接口并且继承父类
final ClassName InterfaceName = ClassName.get("com.test.javapoet","TestInterface");
ClassName superinterface = ClassName.bestGuess("com.test.javapoet.TestClass");
//ClassName superinterface = ClassName.get("com.test.javapoet","aa");
TypeSpec.Builder spec = TypeSpec.classBuilder("TestImpl")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
// 添加接口，ParameterizedTypeName的参数1是接口，参数2是接口的泛型
.addSuperinterface(ParameterizedTypeName.get(InterfaceName, superinterface))
//使用ClassName.bestGuess会自动导入包
.superclass(ClassName.bestGuess("com.zs.javapoet.test.TestExtendesClass"));
MethodSpec.Builder methodSpec = MethodSpec.methodBuilder("test")
.addAnnotation(Override.class)
.returns(TypeName.VOID)
.addParameter(superinterface, "testPara")
.addStatement("System.out.println(hello)" );
TypeSpec typeSpec = spec.addMethod(methodSpec.build()).build();
JavaFile file = JavaFile.builder("com.zs.javapoet", typeSpec).build();
file.writeTo(System.out);
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生成代码
package com.test.javapoet;
import com.zs.javapoet.test.TestExtendesClass;
import java.lang.Override;
public class TestImpl extends TestExtendesClass implements TestInterface<TestClass> {
@Override
void test(TestClass testPara) {
System.out.println(hello);
}
}
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- 枚举类型
使用TypeSpec.enumBuilder来创建，使用addEnumConstant来添加
TypeSpec helloWorld = TypeSpec.enumBuilder("Roshambo")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addEnumConstant("ROCK")
.addEnumConstant("SCISSORS")
.addEnumConstant("PAPER")
.build();
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生成的代码
public enum Roshambo {
ROCK,
SCISSORS,
PAPER
}
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更复杂的类型也可以支持，如重写、注解等
TypeSpec helloWorld = TypeSpec.enumBuilder("Roshambo")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addEnumConstant("ROCK", TypeSpec.anonymousClassBuilder("$S", "fist")
.addMethod(MethodSpec.methodBuilder("toString")
.addAnnotation(Override.class)
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addStatement("return $S", "avalanche!")
.build())
.build())
.addEnumConstant("SCISSORS", TypeSpec.anonymousClassBuilder("$S", "peace")
.build())
.addEnumConstant("PAPER", TypeSpec.anonymousClassBuilder("$S", "flat")
.build())
.addField(String.class, "handsign", Modifier.PRIVATE, Modifier.FINAL)
.addMethod(MethodSpec.constructorBuilder()
.addParameter(String.class, "handsign")
.addStatement("this.$N = $N", "handsign", "handsign")
.build())
.build();
复制代码
生成代码
public enum Roshambo {
ROCK("fist") {
@Override
public void toString() {
return "avalanche!";
}
},
SCISSORS("peace"),
PAPER("flat");
private final String handsign;
Roshambo(String handsign) {
this.handsign = handsign;
}
}
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- 匿名内部类
需要使用Type.anonymousInnerClass(""),通常可以使用$L占位符来指代
TypeSpec comparator = TypeSpec.anonymousClassBuilder("")
.addSuperinterface(ParameterizedTypeName.get(Comparator.class, String.class))
.addMethod(MethodSpec.methodBuilder("compare")
.addAnnotation(Override.class)
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addParameter(String.class, "a")
.addParameter(String.class, "b")
.returns(int.class)
.addStatement("return $N.length() - $N.length()", "a", "b")
.build())
.build();
TypeSpec helloWorld = TypeSpec.classBuilder("HelloWorld")
.addMethod(MethodSpec.methodBuilder("sortByLength")
.addParameter(ParameterizedTypeName.get(List.class, String.class), "strings")
.addStatement("$T.sort($N, $L)", Collections.class, "strings", comparator)
.build())
.build();
复制代码
生成代码
void sortByLength(List<String> strings) {
Collections.sort(strings, new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String a, String b) {
return a.length() - b.length();
}
});
}
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定义匿名内部类的一个特别棘手的问题是参数的构造。在上面的代码中我们传递了不带参数的空字符串。TypeSpec.anonymousClassBuilder("")。
- 注解
注解使用起来比较简单
MethodSpec toString = MethodSpec.methodBuilder("toString")
.addAnnotation(Override.class)
.returns(String.class)
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addStatement("return $S", "Hoverboard")
.build();
复制代码
生成代码
@Override
public String toString() {
return "Hoverboard";
}
复制代码
通过AnnotationSpec.builder() 可以对注解设置属性：
MethodSpec logRecord = MethodSpec.methodBuilder("recordEvent")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.ABSTRACT)
.addAnnotation(AnnotationSpec.builder(Headers.class)
.addMember("accept", "$S", "application/json; charset=utf-8")
.addMember("userAgent", "$S", "Square Cash")
.build())
.addParameter(LogRecord.class, "logRecord")
.returns(LogReceipt.class)
.build();
复制代码
代码生成如下
@Headers(
accept = "application/json; charset=utf-8",
userAgent = "Square Cash"
)
LogReceipt recordEvent(LogRecord logRecord);
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注解同样可以注解其他注解，通过$L引用如
MethodSpec logRecord = MethodSpec.methodBuilder("recordEvent")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.ABSTRACT)
.addAnnotation(AnnotationSpec.builder(HeaderList.class)
.addMember("value", "$L", AnnotationSpec.builder(Header.class)
.addMember("name", "$S", "Accept")
.addMember("value", "$S", "application/json; charset=utf-8")
.build())
.addMember("value", "$L", AnnotationSpec.builder(Header.class)
.addMember("name", "$S", "User-Agent")
.addMember("value", "$S", "Square Cash")
.build())
.build())
.addParameter(LogRecord.class, "logRecord")
.returns(LogReceipt.class)
.build();
复制代码
生成代码
@HeaderList({
@Header(name = "Accept", value = "application/json; charset=utf-8"),
@Header(name = "User-Agent", value = "Square Cash")
})
LogReceipt recordEvent(LogRecord logRecord);
复制代码
注释
- javadoc
0x03 后续
在javapoet之前有javawriter，但javapoet有着更强大的代码模型，并且对类的理解更加到位，因此推荐使用javapoet
参考文章
作者：渡口一艘船
链接：https://juejin.cn/post/6844903456629587976
来源：稀土掘金
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微信公众号【程序员黄小斜】作者是前蚂蚁金服Java工程师，专注分享Java技术干货和求职成长心得，不限于BAT面试，算法、计算机基础、数据库、分布式、spring全家桶、微服务、高并发、JVM、Docker容器，ELK、大数据等。关注后回复【book】领取精选20本Java面试必备精品电子书。
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