一小时搞明白注解处理器（Annotation Processor Tool）

        Java中的注解是个很神奇的东西，还不了解的可以看下一小时搞明白自定义注解（Annotation）。现在很多Android的库都用使用注解实现的，比如ButterKnife，我们不防也来学习一下，学完注解处理器，我们尝试写一个简单的类似ButterKnife的东西来绑定控件。

什么是注解处理器？
        注解处理器是（Annotation Processor）是javac的一个工具，用来在编译时扫描和编译和处理注解（Annotation）。你可以自己定义注解和注解处理器去搞一些事情。一个注解处理器它以Java代码或者（编译过的字节码）作为输入，生成文件（通常是java文件）。这些生成的java文件不能修改，并且会同其手动编写的java代码一样会被javac编译。看到这里加上之前理解，应该明白大概的过程了，就是把标记了注解的类，变量等作为输入内容，经过注解处理器处理，生成想要生成的java代码。

处理器AbstractProcessor
        处理器的写法有固定的套路，继承AbstractProcessor。如下：
public class MyProcessor extends AbstractProcessor {

@Override
public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
super.init(processingEnv);
}

@Override
public Set<String> getSupportedAnnotationTypes() {
return null;
}

@Override
public SourceVersion getSupportedSourceVersion() {
return SourceVersion.latestSupported();
}

@Override
public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
return true;
}
}
init(ProcessingEnvironment processingEnv) 被注解处理工具调用，参数ProcessingEnvironment 提供了Element，Filer，Messager等工具

getSupportedAnnotationTypes() 指定注解处理器是注册给那一个注解的，它是一个字符串的集合，意味着可以支持多个类型的注解，并且字符串是合法全名。

getSupportedSourceVersion 指定Java版本

process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) 这个也是最主要的，在这里扫描和处理你的注解并生成Java代码，信息都在参数RoundEnvironment 里了，后面会介绍。

在Java7 中还可以使用
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.latestSupported())
@SupportedAnnotationTypes({
// 合法注解全名的集合
})代替  getSupportedSourceVersion() 和 getSupportedAnnotationType() ,没毛病，还可以在注解处理离器中使用注解。

注册注解处理器

打包注解处理器的时候需要一个特殊的文件 javax.annotation.processing.Processor 在 META-INF/services 路径下
－－myprcessor.jar
－－－－com
－－－－－－example
－－－－－－－－MyProcessor.class
－－－－META-INF
－－－－－－services
－－－－－－－－javax.annotation.processing.Processor
打包进javax.annotation.processing.Processor的内容是处理器的合法全称，多个处理器之间换行。
com.example.myprocess.MyProcessorA
com.example.myprocess.MyProcessorB
google提供了一个注册处理器的库
compile 'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc2'
一个注解搞定：
@AutoService(Processor.class)
public class MyProcessor extends AbstractProcessor {
...
}

读到这里ButterKnife用到的知识点我们都已经了解了
1.自定义注解
2.用注解处理器解析注解
3.解析完成后生成Java文件
BufferKnife使用：
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

@Bind(R.id.rxjava_demo)
Button mRxJavaDemo;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
ButterKnife.bind(this);
mRxJavaDemo.setText("Text");
}

}
然后我们编译一下，打开路径：/app/build/intermediates/classes/release/com/ming/rxdemo/MainActivity$$ViewBinder.class
这就是我们生成的Java文件，可以看到Button已经在bind里面初始化了。
public class MainActivity$$ViewBinder<T extends MainActivity> implements ViewBinder<T> {
public MainActivity$$ViewBinder() {
}

public void bind(Finder finder, T target, Object source) {
View view = (View)finder.findRequiredView(source, 2131492944, "field \'mRxJavaDemo\'");
target.mRxJavaDemo = (Button)finder.castView(view, 2131492944, "field \'mRxJavaDemo\'");
}

public void unbind(T target) {
target.mRxJavaDemo = null;
}
}

接下来我们创建一个项目，写一个简单的用注解绑定控件的例子
项目结构
－－apt-demo
－－－－bindview-annotation(Java Library)
－－－－bindview-api(Android Library)
－－－－bindview-compiler(Java Library)
－－－－app(Android App)bindview-annotation 注解声明
bindview-api 调用Android SDK API
bindview-compiler 注解处理器相关
app 测试App
1.在 bindview-annotation 下创建一个@BindView注解，该注解返回一个值，整型，名字为value，用来表示控件ID。
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.CLASS)
public @interface BindView {
/**
* 用来装id
*
* @return
*/
int value();
}
2.在 bindview-compiler 中创建注解处理器 BindViewProcessor 并注册，做基本的初始化工作。
@AutoService(Processor.class)
public class BindViewProcessor extends AbstractProcessor {
/**
* 文件相关的辅助类
*/
private Filer mFiler;
/**
* 元素相关的辅助类
*/
private Elements mElementUtils;
/**
* 日志相关的辅助类
*/
private Messager mMessager;
/**
* 解析的目标注解集合
*/
private Map<String, AnnotatedClass> mAnnotatedClassMap = new HashMap<>();

@Override
public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
super.init(processingEnv);
mElementUtils = processingEnv.getElementUtils();
mMessager = processingEnv.getMessager();
mFiler = processingEnv.getFiler();
}

@Override
public Set<String> getSupportedAnnotationTypes() {
Set<String> types = new LinkedHashSet<>();
types.add(BindView.class.getCanonicalName());//返回该注解处理器支持的注解集合
return types;
}

@Override
public SourceVersion getSupportedSourceVersion() {
return SourceVersion.latestSupported();
}

@Override
public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
return true;
}
}
是不是注意到了里面有个Map容器，而且类型是AnnotatedClass，这是干啥的呢？这个很好理解，我们在解析XML，解析Json的时候数据解析完之后是不是要以对象的形式表示出来，这里也一样，@BindView用来标记类成员，一个类下可以有多个成员，好比一个Activity中可以有多个控件，一个容器下有多个控件等。如下：
package com.mingwei.myprocess.model;

import com.mingwei.myprocess.TypeUtil;
import com.squareup.javapoet.ClassName;
import com.squareup.javapoet.JavaFile;
import com.squareup.javapoet.MethodSpec;
import com.squareup.javapoet.ParameterizedTypeName;
import com.squareup.javapoet.TypeName;
import com.squareup.javapoet.TypeSpec;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import javax.lang.model.element.Modifier;
import javax.lang.model.element.TypeElement;
import javax.lang.model.util.Elements;

/**
* Created by mingwei on 12/10/16.
* CSDN: http://blog.csdn.net/u013045971 * Github: https://github.com/gumingwei */
public class AnnotatedClass {
/**
* 类名
*/
public TypeElement mClassElement;
/**
* 成员变量集合
*/
public List<BindViewField> mFiled;
/**
* 元素辅助类
*/
public Elements mElementUtils;

public AnnotatedClass(TypeElement classElement, Elements elementUtils) {
this.mClassElement = classElement;
this.mElementUtils = elementUtils;
this.mFiled = new ArrayList<>();
}
/**
* 获取当前这个类的全名
*/
public String getFullClassName() {
return mClassElement.getQualifiedName().toString();
}
/**
* 添加一个成员
*/
public void addField(BindViewField field) {
mFiled.add(field);
}
/**
* 输出Java
*/
public JavaFile generateFinder() {
return null;
}
/**
* 包名
*/
public String getPackageName(TypeElement type) {
return mElementUtils.getPackageOf(type).getQualifiedName().toString();
}
/**
* 类名
*/
private static String getClassName(TypeElement type, String packageName) {
int packageLen = packageName.length() + 1;
return type.getQualifiedName().toString().substring(packageLen).replace('.', '$');
}
}成员用BindViewField表示，没什么复杂的逻辑，在构造函数判断类型和初始化，简单的get函数
package com.mingwei.myprocess.model;

import com.mingwe.myanno.BindView;

import javax.lang.model.element.Element;
import javax.lang.model.element.ElementKind;
import javax.lang.model.element.Name;
import javax.lang.model.element.VariableElement;
import javax.lang.model.type.TypeMirror;

/**
* Created by mingwei on 12/10/16.
* CSDN: http://blog.csdn.net/u013045971 * Github: https://github.com/gumingwei * 被BindView注解标记的字段的模型类
*/
public class BindViewField {

private VariableElement mFieldElement;

private int mResId;

public BindViewField(Element element) throws IllegalArgumentException {
if (element.getKind() != ElementKind.FIELD) {//判断是否是类成员
throw new IllegalArgumentException(String.format("Only field can be annotated with @%s",
BindView.class.getSimpleName()));
}
mFieldElement = (VariableElement) element;
//获取注解和值
BindView bindView = mFieldElement.getAnnotation(BindView.class);
mResId = bindView.value();
if (mResId < 0) {
throw new IllegalArgumentException(String.format("value() in %s for field % is not valid",
BindView.class.getSimpleName(), mFieldElement.getSimpleName()));
}
}

public Name getFieldName() {
return mFieldElement.getSimpleName();
}

public int getResId() {
return mResId;
}

public TypeMirror getFieldType() {
return mFieldElement.asType();
}
}
这里看到了很多的Element，在Xml解析时候就有Element这个概念。在Java源文件中同样有Element概念：
package com.example; // PackageElement

public class MyClass { // TypeElement

private int a; // VariableElement

private Foo other; // VariableElement

public Foo () {} // ExecuteableElement

public void setA ( // ExecuteableElement
int newA // TypeElement
) {

}
}
接下来就是在处理器的process中解析注解了
每次解析前都要清空，因为process方法可能不止走一次。
拿到注解模型之后遍历调用生成Java代码
@Override
public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
mAnnotatedClassMap.clear();
try {
processBindView(roundEnv);
} catch (IllegalArgumentException e) {
error(e.getMessage());
return true;
}

try {
for (AnnotatedClass annotatedClass : mAnnotatedClassMap.values()) {
info("generating file for %s", annotatedClass.getFullClassName());
annotatedClass.generateFinder().writeTo(mFiler);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
error("Generate file failed,reason:%s", e.getMessage());
}
return true;
}processBindView 和 getAnnotatedClass
/**
* 遍历目标RoundEnviroment
* @param roundEnv
*/
private void processBindView(RoundEnvironment roundEnv) {
for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(BindView.class)) {
AnnotatedClass annotatedClass = getAnnotatedClass(element);
BindViewField field = new BindViewField(element);
annotatedClass.addField(field);
}
}
/**
* 如果在map中存在就直接用，不存在就new出来放在map里
* @param element
*/
private AnnotatedClass getAnnotatedClass(Element element) {
TypeElement encloseElement = (TypeElement) element.getEnclosingElement();
String fullClassName = encloseElement.getQualifiedName().toString();
AnnotatedClass annotatedClass = mAnnotatedClassMap.get(fullClassName);
if (annotatedClass == null) {
annotatedClass = new AnnotatedClass(encloseElement, mElementUtils);
mAnnotatedClassMap.put(fullClassName, annotatedClass);
}
return annotatedClass;
}
3.在生成Java之前 我们要在bindview-api 中创建一些类，配合 bindview-compiler 一起使用。

你在使用Butterknife的时候不是要在onCreate里掉用一下BindView.bind(this)吗，那这个玩意是干什么呢。试想一下，前面做的一大堆工作是为了生成自动绑定控件的Java代码，如果生成的Java代码不能和你要使用的地方关联起来，那也是没有用的，可以把BindView.bind(this)理解为调用了你生成的Java代码，而生成了代码中完成了一些控件的初始化工作，自然你的控件就变得可用了。
接口：Finder 定义findView方法
实现类：ActivityFinder Activity中使用，ViewFinder View中使用
接口：Injector inject方法将来是要创建在生成的Java文件中，用该方法中传递过来的参数进行控件的初始化。
辅助类：ViewInjector 调用和传递参数
这个代码我就不贴了，就一点点内容，一看就明白了。
4.在AnnotatedClass中生成Java代码
生成代码使用了一个很好用的库 Javapoet 。类，方法，都可以使用构建器构建出来，很好上手，再也不用拼接字符串了。哈哈哈哈～
public JavaFile generateFinder() {
//构建方法
MethodSpec.Builder injectMethodBuilder = MethodSpec.methodBuilder("inject")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)//添加描述
.addAnnotation(Override.class)//添加注解
.addParameter(TypeName.get(mClassElement.asType()), "host", Modifier.FINAL)//添加参数
.addParameter(TypeName.OBJECT, "source")//添加参数
.addParameter(TypeUtil.FINDER, "finder");//添加参数

for (BindViewField field : mFiled) {
//添加一行
injectMethodBuilder.addStatement("host.$N=($T)finder.findView(source,$L)", field.getFieldName()
, ClassName.get(field.getFieldType()), field.getResId());
}

String packageName = getPackageName(mClassElement);
String className = getClassName(mClassElement, packageName);
ClassName bindClassName = ClassName.get(packageName, className);
//构建类
TypeSpec finderClass = TypeSpec.classBuilder(bindClassName.simpleName() + "$$Injector")//类名
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)//添加描述
.addSuperinterface(ParameterizedTypeName.get(TypeUtil.INJECTOR, TypeName.get(mClassElement.asType())))//添加接口（类／接口，范型）
.addMethod(injectMethodBuilder.build())//添加方法
.build();

return JavaFile.builder(packageName, finderClass).build();
}

public String getPackageName(TypeElement type) {
return mElementUtils.getPackageOf(type).getQualifiedName().toString();
}

private static String getClassName(TypeElement type, String packageName) {
int packageLen = packageName.length() + 1;
return type.getQualifiedName().toString().substring(packageLen).replace('.', '$');
}
可以在代码里System.out调试注解处理器的代码。
还要注意的一点，项目之间的相互引用。
bindview-complier 引用 bindview-annotation
app 引用了剩下的三个module，在引用 bindview-complier 的时候用的apt的方式
apt project(':bindview-compiler')

就写到这里吧，Demo 放在 Github上了