Android(Java)代码手动实现依赖注入--技术详解

Android(Java)代码生成技术中的依赖注入，相信大家在平常的开发中这个词没少听说过吧，比如做安卓开发的，使用的Butterknife、Greendao等等第三方库，都是使用的一种叫做编译期代码即时生成的技术，然后我们可以利用编译生成的类来辅助我们的开发，减少我们的工作量，这个技术听上去感觉挺高大上的，编译期间代码生成，这该怎么做到啊，好像从来没有从哪听说编译还能生成代码的，下面让我们来看看这门神奇的技术！

编译期代码生成原理

首先在这之前，我们可能或多或少了解到一个叫JavaPoet的技术，首先我们从它开始，我们来到它的源码，你会发现它好像并没有做什么高深的事情，总共才十几个类，而且大多数只是做了一些类的封装，提供一些接口方便使用，然后还提供了一个工具类供我们使用，如图，它的源码仅仅只有下面几个类而已

这时候就迷了，难道编译期生成代码不是这个库帮我们完成的吗？
准确的说确实不是的，那它的功能是什么呢？它其实只是完成了我们所说的一半的功能，就是代码生成，而且是简单易懂的代码生成，因为它做了封装，对一些常用的代码生成需求基本都提供了相应的方法，大大减少了代码复杂度。那和我们想要的需求来比，少了一个编译期间生成，那这个怎么做呢？

其实要实现编译期间做一些事情，这个工作Java已经帮我们做好了，我们先来看一个类AbstractProcessor，这个类可能平常不会用到，但是也没关系，我们简单了解一下它，首先你可以把它理解为一个抽象的注解处理器，它位于javax.annotation.processing.AbstractProcessor;下面，是用于在编译时扫描和处理注解的类，我们要实现类似ButterKnife这样的功能，首先定义一个自己的注解处理器，然后继承它即可，如下

public class MyProcessor extends AbstractProcessor{
    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> set, RoundEnvironment roundEnvironment) {        return false;
    }
}

可以看到我们需要实现一个叫process的抽象方法，这个方法里的内容就会在编译期间执行。
然后，怎么让jvm在编译期间调用我们自己写的这个注解处理器呢，有一个快捷办法就是使用谷歌的开源库auto，然后使用它提供的AutoService注解来实现，另外一种办法就是自己手动去创建指定的文件夹，然后配置我们的注解处理器的路径。

做完上述工作后，在编译时，jvm就会扫描到所有的AbstractProcessor 的实现类，这里也就是MyProcessor ，然后调用实现实现类的process方法，执行相应的操作，然后我们生成代码的工作就可以写在process这里，然后具体的生成代码的方法再借助JavaPoet工具来简化操作。
因为我们生成代码的工具是在编译期间执行的，最后生成的java代码会和普通的java代码一起编译，当做普通的类来使用，所以不会影响到最后程序运行时的性能，最多只是编译速度慢了点，因为要生成额外的类和代码。

至此我们知道了怎么在编译期间生成代码，基本的实现思路也有了，不过还有一个问题存在。

怎么使用注解处理器来处理一个注解，从而实现类似@BindView的效果呢？首先我们当然要自定义一个注解，具体自定义注解不了解的可以去学下，挺简单的，内容不多，由于不是本章重点，所以不作过多说明，当然也可以就在文末的demo链接里下载源码学习，在定义了一个注解之后，我们先看到我们的MyProcessor  注解处理器的 process() 方法的annotations 参数，这个参数就是在编译的时候，用来存储扫描到的所有的非元注解（非元注解也就是自定义注解，元注解一共四个，除了元注解，剩下的就是自定义注解），然后我们遍历这个集合，取到我们自定义注解时，再执行相应的逻辑。具体的代码如下，其中XXXAnnotation就是你的自定义注解的名称

for (TypeElement element : annotations) {    if (element.getQualifiedName().toString().equals(XXXAnnotation.class.getCanonicalName())) {        //执行你的逻辑
    }
}

然后我们还需要重写AbstractProcessor 类的getSupportedAnnotationTypes() 方法和getSupportedSourceVersion() 方法，getSupportedAnnotationTypes()  方法用来指定该注解处理器是用来处理哪个注解的，getSupportedSourceVersion() 方法用来指定java版本，一般给值为SourceVersion.latestSupported()。

完成以上工作后，对于自定义注解作用的对象，编译期间就会自动执行相应process() 里的逻辑，比如生成辅助类，这个辅助类其实就可以理解为依赖类，这个编译期间通过注解生成辅助类的过程，就相当于实现了注入。
到这里，一整个依赖注入的思路和实现方法已经全部打通。
下面我们来动手实现一个小例子吧！

动手实现

首先我们新建一个Android工程，按照默认的配置就好，新建完毕后，会有个默认的app的module，我们暂且不管它，然后直接新建一个java module，新建方式为file -> New -> New Module
然后选择Java Libary，这里给libary取名为javapoet
然后在module对应的build.gradle下，加入下面两个依赖

implementation 'com.squareup:javapoet:1.11.1'implementation 'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc4'

第一个依赖是javaPoet的依赖，第二个是Google开源库auto的依赖
 上面提到让jvm加载我们自己的注解处理器有两种方式，这里我们先试一下用谷歌的这个开源库

这个module用来编写我们的注解处理器的实现类，先放着，待会再写。
继续新建一个java module，我这里取名为libannotation，然后在里面新建一个自定义注解，内容如下

@Retention(RetentionPolicy.CLASS)@Target(ElementType.TYPE)public @interface HelloAnnotation {}

@Retention(RetentionPolicy.CLASS)表示我们定义的这个注解会留存在class字节码文件中 ，但是在运行时是没有的，@Target(ElementType.TYPE) 表示我们的这个注解作用对象是类，然后我们看下整个目录的样子，

TestGenerator是一个我写的测试JavaPoet的测试类，可以忽略

现在我们开始写代码，首先在javapoet的build.gradle中加入libannotation  module的依赖，如下

implementation project(path: ':libannotation')

然后在javapoet module中新建HelloProcessor类，用AutoService标注它，然后继承AbstractProcessor方法，重写相应的方法，具体怎么写，原理里解释的比较详细，然后注释里我作了详细说明，如下

import com.aiiage.libannotation.HelloAnnotation;import com.google.auto.service.AutoService;import com.squareup.javapoet.JavaFile;import com.squareup.javapoet.MethodSpec;import com.squareup.javapoet.TypeSpec;import java.io.IOException;import java.util.Collections;import java.util.Set;import javax.annotation.processing.AbstractProcessor;import javax.annotation.processing.Filer;import javax.annotation.processing.ProcessingEnvironment;import javax.annotation.processing.Processor;import javax.annotation.processing.RoundEnvironment;import javax.lang.model.SourceVersion;import javax.lang.model.element.Modifier;import javax.lang.model.element.TypeElement;/**
 * Created By HuangQing on 2018/7/20 15:38
 **/@AutoService(Processor.class)public class HelloProcessor extends AbstractProcessor {
    private Filer filer;    @Override
    public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {        super.init(processingEnv);
        filer = processingEnv.getFiler(); // 获得filer对象，用来创建文件
    }    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {        for (TypeElement element : annotations) {//遍历扫描到的注解集合
            if (element.getQualifiedName().toString().equals(HelloAnnotation.class.getCanonicalName())) {                // 当前注解是我们自定义的注解，也就是HelloAnnotation时，执行下列代码
                TypeSpec helloWorld = TypeSpec.classBuilder("HelloWorld")//声明类名为HelloWorld
                        .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.FINAL)//声明类的修饰符为 public final
                        .addMethod(getMethodSpec("hello1", "Hello"))//为HelloWorld类添加名为hello1的方法，返回值为Hello
                        .addMethod(getMethodSpec("hello2", "Java"))//同上
                        .addMethod(getMethodSpec("hello3", "Poet!"))//同上
                        .build();                try {                    // 建立 com.aiiage.testjavapoet.HelloWorld.java 对象
                    JavaFile javaFile = JavaFile.builder("com.aiiage.testjavapoet", helloWorld)
                            .addFileComment(" This codes are generated automatically. Do not modify!")
                            .build();                    // 写入文件
                    javaFile.writeTo(filer);
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }        return true;
    }    /**
     * @param methodStr  方法名
     * @param returnStr  返回值
     * @return
     */
    private static MethodSpec getMethodSpec(String methodStr, String returnStr) {        return MethodSpec.methodBuilder(methodStr)
                .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.STATIC)//指定方法修饰符为 public static
                .returns(String.class) //指定返回值为String类型
                .addStatement("return $S", returnStr) //拼接返回值语句
                .build();
    }    @Override
    public Set<String> getSupportedAnnotationTypes() {        return Collections.singleton(HelloAnnotation.class.getCanonicalName());
    }    @Override
    public SourceVersion getSupportedSourceVersion() {        return SourceVersion.latestSupported();
    }
}

上述代码中，一定不要忘了加AutoService的注解，通过这个注解，我们的HelloProcessor注解处理器相当于执行了一个注册的过程，这样才会被jvm在编译时加载，代码生成部分最终生成的文件代码长下面这个样子，可以结合注释对着体会下，还是很方便的，有了javapoet之后

import java.lang.String;public final class HelloWorld {
  public static String hello1() {    return "Hello";
  }  public static String hello2() {    return "Java";
  }  public static String hello3() {    return "Poet!";
  }
}

ok，代码方面准备完毕。
接下来我们为app module添加依赖，如下

//必须使用annotationProcessor，而不是implementation//annotationProcessor修饰的，最终不会打包到apk中，可理解为在编译时执行的annotationProcessor project(':javapoet')implementation project(':libannotation')

然后我们手动编译一下项目，build -> make project，然后我们来到熟悉的MainActivity，首先使用我们的自定义注解标注MainActivity，要标在class上面，因为我们自定义的注解作用范围是Type，然后用一个TextView简单显示一下注入的HelloWorld类的几个静态方法，如下

@HelloAnnotationpublic class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        TextView tv=findViewById(R.id.tv);
        String str1="";
        str1+=HelloWorld.hello1()+" ";
        str1+=HelloWorld.hello2()+" ";
        str1+=HelloWorld.hello3();
        tv.setText(str1);
    }
}

编译运行，看到Hello Java Poet字样即表示成功！

然后我们上面提到，除了使用Google开源库auto实现注册注解处理器外，还可以使用手动配置的方式，手动配置的方式如下

在自定义注解处理器的module中，这里也就是javapoet的module中，在main目录下创建出resources目录，然后在resources目录下创建出META-INF目录，然后在META-INF目录下创建出services目录，然后在services目录下创建一个名为javax.annotation.processing.Processor 的文件，在该文件中声明我们的注解处理器：

com.aiiage.javapoet.HelloProcessor;

结语

这样我们就完成了一个最简单的依赖注入的实现，掌握其原理后，我们就不难明白类似ButterKnife、GreenDao是怎么实现的了，不过我们这个只是一个简单的功能，不得不感叹要生成那么多的代码，这得是一个多么心细和考验耐心的活啊！

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