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本篇博文是关于使用注解处理器生成java代码系列的第三篇也是最后一篇文章。在第一篇（在这里）中，我们介绍了注解和其一般用法。在第二篇（在这里）中，我们介绍了注解处理器，如何构造并且使用它。 在本篇博文中，我们将想你展示如何使用注解处理器来生成源代码。
简介
生成源代码很简单。生成正确的源代码却很难。优雅高效的去生成正确的代码是很麻烦的任务。
幸运的是，Model-Driver Engineering(1)为我们提供了基于已经证明有效的过程和工具的成熟的方法理论。
MDE 的 Model 和 Meta-model
在讨论如何使用注解处理器生成源代码之前，有几个相关的概念我们要实现讲明，那就是models 和 meta-model
MDE的理论基础之一为抽象的构造(construction of abstractions)。我们将软件系统在不同的层次和细节上使用不同的方法进行建模。当软件在一个抽象层次上被建模完成之后，我们就开始对下一个抽象层次进行建模，知道建立一个完备的，可部署的产品。
在这种理论环境下，一个model 就是我们用来在某一抽象层级上表示软件系统的抽象。
meta-model就是我们用来写model的规则，你可以理解为model的纲要或者语法。
使用注解处理器生成源代码
由上述描述可见，注解是定义model和meta-model的好方法，注解类型(Annotation Type)充当meta-model的角色，标注在一段代码上的注解来提供model。
我们可以使用这个model来生成配置文件或者从现有代码中生成新代码。比如，通过注解bean来生成远程代理或者数据访问对象。
这个方法的核心就是使用注解处理器。注解处理器可以读取在源代码中发现的注解，并且对注解做任何想做的事情-比如，打开文件，写文件，等等。
Filter
我们在第二篇博文中曾经说过，每个处理器都可以通过处理环境(processing environment)对象获得一些有用的工具，Filter就是其中之一。
javax.annotation.processing.Filer接口定义了一些关于创建源文件，类文件和一般资源的方法。通过使用Filter我们可以使用正确的文件目录，并且确保不会丢失文件系统中的生成的文件或者资源。
下面这个例子可以显示如何在注解处理器中生成代码。生成的类名就是被注解的类名加上BeanInfo的后缀：
if (e.getKind() == ElementKind.CLASS) {
TypeElement classElement = (TypeElement) e;
PackageElement packageElement =
(PackageElement) classElement.getEnclosingElement();
JavaFileObject jfo = processingEnv.getFiler().
createSourceFile(classElement.getQualifiedName()
+ "BeanInfo");
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(jfo.openWriter());
bw.append("package ");
bw.append(packageElement.getQualifiedName());
bw.append(";");
bw.newLine();
bw.newLine();
// rest of generated class contents
不要这样生成代码
上边这个例子十分简单，有趣但是很混乱。
我们把从注解中读取信息的逻辑和写生成的源文件的逻辑混一起拉。
按照上述那种方式很难写出简洁的代码，如果当我们遇到一些更加复杂的逻辑时，就更难啦。
我们需要一个更加优雅的实现方式：- 将不同逻辑分离- 使用模版来让代码生成更加简单
让我们看看使用Apache的Velocity构造代码生成器的例子吧。
Velocity简介
Velocity 是通过混合模版和java类的数据来生成各类文本文件的模版引擎。 Velocity可以在MVC框架中渲染视图或者在xml传输数据时替代XSLT
Velocity有它自己的语言叫做Velocity Template Language（VTL）。在VTL中，我们可以定义变量，控制流，迭代和获取java对象中的数据。
下面就是Velocity模版的一个片段:
**#foreach($field in $fields)**
/**
* Returns the ${field.simpleName} property descriptor.
*
* @return the property descriptor
*/
public PropertyDescriptor
${field.simpleName}PropertyDescriptor() {
PropertyDescriptor theDescriptor = null;
return theDescriptor;
}
#end
#foreach($method in $methods)
/**
* Returns the
*
*${method.simpleName}**() method descriptor.
*
* @return the method descriptor
*/
public MethodDescriptor
${method.simpleName}MethodDescriptor() {
MethodDescriptor descriptor = null;
正如你所看到的，VTL十分简单并且易于理解。#foreach($field in $fields)代表对对象集合的迭代；${method.simpleName}则是打印数据信息。
Velocity代码生成器
既然我们决定使用Veloctiy来增强我们的代码生成器，那么我们就要重新进行设计：
- 设计用来生成代码的模版
- 注解处理器会从
round environment中读取被注解元素，并且将其保存到对象中，比如保存成员变量，方法，或者类，包的表. - 注解处理器需要初始化
Velocity相关上下文- 注解处理器需要加载Velocity模版- 注解处理器会创建源文件(使用Filer)并且传递一个Writer给Velocity模版 -
Veloctiy引擎生成源代码
使用这个方案，我们会发现处理器和生成器相关的代码是清晰，良好组织并且易于理解和维护。
让我们一步一步的来实现这个方案吧。
步骤一:实现一个模版
为了简单，我们并不会展示BeanInfo生成器的全部代码，而是只展示我们注解处理器需要使用的一部分成员变量和方法。
我们先创建一个名为beaninfovm的文件，并且放置在Maven的src/main/resource下。文件内容如下:
package ${packageName};
import java.beans.MethodDescriptor;
import java.beans.ParameterDescriptor;
import java.beans.PropertyDescriptor;
import java.lang.reflect.Method;
public class ${className}BeanInfo
extends java.beans.SimpleBeanInfo
{
/** * Gets the bean class object.
*
* @return the bean class
*/
public static Class getBeanClass() {
return ${packageName}.${className}.class;
}
/**
* Gets the bean class name.
*
* @return the bean class name
*/
public static String getBeanClassName() {
return "${packageName}.${className}";
}
/**
* Finds the right method by comparing name & number of parameters in the class
* method list.
*
* @param classObject the class object
* @param methodName the method name
* @param parameterCount the number of parameters
*
* @return the method if found, <code>null</code> otherwise
*/
public static Method findMethod(Class classObject, String methodName, int parameterCount) {
try {
// since this method attempts to find a method by getting all
// methods from the class, this method should only be called if
// getMethod cannot find the method
Method[] methods = classObject.getMethods();
for (Method method : methods) {
if (method.getParameterTypes().length ==
parameterCount &&method.getName().
equals(methodName)) {
return method;
}
}
} catch (Throwable t) {
return null;
}
return null;
}
#foreach($field in $fields)
/**
* Returns the ${field.simpleName} property descriptor.
*
* @return the property descriptor
*/
public PropertyDescriptor
${field.simpleName}PropertyDescriptor() {
PropertyDescriptor theDescriptor = null;
return theDescriptor;
}
#end#foreach($method in $methods)
/**
* Returns the ${method.simpleName}() method descriptor.
*
* @return the method descriptor
*/
public MethodDescriptor ${method.simpleName}MethodDescriptor() {
MethodDescriptor descriptor = null;
Method method = null;
try {
// finds the method using getMethod with parameter types
// TODO parameterize parameter types
Class[] parameterTypes =
{java.beans.PropertyChangeListener.class};
method=getBeanClass().
getMethod("${method.simpleName}", parameterTypes);
} catch (Throwable t) {
// alternative: use findMethod
// TODO parameterize number of parameters
method = findMethod(getBeanClass(), "${method.simpleName}", 1);
}
try {
// creates the method descriptor with parameter descriptors
// TODO parameterize parameter descriptors
ParameterDescriptor parameterDescriptor1 = new
ParameterDescriptor();
parameterDescriptor1.setName("listener");
parameterDescriptor1.setDisplayName("listener");
ParameterDescriptor[] parameterDescriptors =
{parameterDescriptor1};
descriptor = new MethodDescriptor(method,
parameterDescriptors);
} catch (Throwable t) {
// alternative: create a plain method descriptor
descriptor = new MethodDescriptor(method);
}
// TODO parameterize descriptor properties
descriptor.setDisplayName("${method.simpleName}
(java.beans.PropertyChangeListener)");
descriptor.setShortDescription("Adds a property change
listener.");
descriptor.setExpert(false);
descriptor.setHidden(false);
descriptor.setValue("preferred", false);
return descriptor;
}
#end
}
为了使用上述的模版，我们需要向Velocity传递下边这些信息:
packageName:生成类的全限定包名className:生成类名field:生成类中的成员变量集合；每个成员变量我们需要以下信息:-
simpleName:成员变量名 –type:成员变量的类型(在本例中并未使用) -
description:自我解释型信息(在本例中并未使用) - …
-
method:生成类中函数的集合；每个函数我们需要一下信息：-
simpleName:函数名 -
arguments:函数的参数(在本例中并未使用) -
returnType: 函数返回值类型(在本例中并未使用) -
description:自我解释性信息(在本例中并未使用) - …
-
所有的这些信息都会从源文件中的注解中获得，并保存到JavaBean中，再传递给Velocity。
步骤二:注解处理器读取信息
让我们来实现一个注解处理器，并且注解它支持处理BeanInfo注解类型，相关原理请查看第二篇博文。
@SupportedAnnotationTypes("example.annotations.beaninfo.BeanInfo")
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_6)
public class BeanInfoProcessor extends AbstractProcessor {
注解处理器需要从注解和源文件中提取。你可以使用JavaBean来保存你需要的信息。但是在这个例子中，我们将使用javax.lang.model.element,因为我们不计划传递给Velocity过多信息:
String packageName = null;
Map<String, VariableElement> fields = new HashMap<String,
VariableElement>();
Map<String, ExecutableElement> methods = new
HashMap<String, ExecutableElement>();
for (Element e : roundEnv.
getElementsAnnotatedWith(BeanInfo.class)) {
if (e.getKind() == ElementKind.CLASS) {
TypeElement classElement = (TypeElement) e;
PackageElement packageElement = (PackageElement)
classElement.getEnclosingElement();
processingEnv.getMessager().printMessage(
Diagnostic.Kind.NOTE, "annotated class: " +
classElement.getQualifiedName(), e);
fqClassName = classElement.getQualifiedName().
toString();
className = classElement.getSimpleName().toString();
packageName = packageElement.getQualifiedName().
toString();
} else if (e.getKind() == ElementKind.FIELD) {
VariableElement varElement = (VariableElement) e;
processingEnv.getMessager().printMessage(
Diagnostic.Kind.NOTE, "annotated field: " +
varElement.getSimpleName(), e);
fields.put(varElement.getSimpleName().toString(),
varElement);
} else if (e.getKind() == ElementKind.METHOD) {
ExecutableElement exeElement = (ExecutableElement) e;
processingEnv.getMessager().printMessage(
Diagnostic.Kind.NOTE, "annotated method: " +
exeElement.getSimpleName(), e);
methods.put(exeElement.getSimpleName().toString(),
exeElement);
}
步骤三:初始化Velocity并且加载模版
下边的代码片段展示了如何初始化Velocity并且加载模版
if (fqClassName != null) {
Properties props = new Properties();
URL url = this.getClass().getClassLoader().
getResource("velocity.properties");
props.load(url.openStream());
VelocityEngine ve = new VelocityEngine(props);
ve.init();
VelocityContext vc = new VelocityContext();
vc.put("classNameassName);
vc.put("packageNameckageName);
vc.put("fieldselds);
vc.put("methodsthods);
Template vt = ve.getTemplate("beaninfo.vm");
Velocity的配置文件，应该命名为Velocity.properties,并放置在src/main/resources文件夹下。配置文件的内容如下：
runtime.log.logsystem.class = org.apache.velocity.runtime.log.SystemLogChute
resource.loader = classpath
classpath.resource.loader.class = org.apache.velocity.runtime.resource.loader.ClasspathResourceLoader
这些属性配置了Velocity的日志和寻找模版的类路径。
步骤四：创建新的文件并且生成代码
最后，我们建立新的代码文件并以这个文件为目标运行模版。下边的代码片段展示了如何如何去做上述操作:
JavaFileObject jfo = processingEnv.getFiler().createSourceFile
( fqClassName + "BeanInfo");
processingEnv.getMessager().printMessage(
Diagnostic.Kind.NOTE, "creating source file: " + jfo.toUri());
Writer writer = jfo.openWriter();
processingEnv.getMessager().printMessage(
Diagnostic.Kind.NOTE, "applying velocity template: " +
vt.getName());
vt.merge(vc, writer);
writer.close();
步骤五：打包并运行
最终，注册注解处理器（可以回想一下在第二篇博文中的服务配置相关内容），打包处理器并且在命令行，eclipse和Maven构建项目时使用它。
假设下边就是需要处理的类：
package example.velocity.client;
import example.annotations.beaninfo.BeanInfo;
@BeanInfo
public class Article {
@BeanInfo
private String id;
@BeanInfo
private int department;
@BeanInfo
private String status;
public Article() { super(); }
public String getId() { return id; }
public void setId(String id) { this.id = id; }
public int getDepartment() {
return department;
}
public void setDepartment(int department) {
this.department = department;
}
public String getStatus() { return status; }
public void setStatus(String status) {
this.status = status;
}
@BeanInfo
public void activate() { setStatus("active"); }
@BeanInfo public void deactivate() {
setStatus("inactive");
}
}
当我们使用命令行执行编译任务时，我们在终端上看到被注解标注的元素被找到并且BeanInfo类被生成。
Article.java:6: Note: annotated class:
example.annotations.velocity.client.Article
public class Article {
^
Article.java:9: Note: annotated field: id
private String id;
^
Article.java:12: Note: annotated field: department
private int department;
^
Article.java:15: Note: annotated field: status
private String status;
^
Article.java:53: Note: annotated method: activate
public void activate() {
^
Article.java:59: Note: annotated method: deactivate
public void deactivate() {
^
Note: creating source file: file:/c:/projects/example.annotations.velocity.client/src/main/java/example/annotations/velocity/client/ArticleBeanInfo.java
Note: applying velocity template: beaninfo.vm
Note: example\annotations\velocity\client\ArticleBeanInfo.java uses unchecked or unsafe operations.
Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.
检查相应的文件夹我们会发现BeanInfo类文件被创建。任务完成！
总结
在这个系列文章中，我们学习了如何使用Java6中的注解处理器框架生成源代码：
- 我们学习了注解和注解类型的概念和他们的基本用法
- 我们学习了注解处理器的概念，还有如何编写，以及从不同工具运行它。
- 我们大致讨论了一下
Model-Drive Engineer和代码生成。 - 我们展示了如何使用注解处理器生成代码
- 我们学习了如何使用
Velocity来创建优雅的，强大的，可维护的基于注解处理器的代码生成器。
现在是时候实现你自己的项目去啦。
