Java

99%的程序员都在用Lombok，原理竟然这么简单？我也手撸了一

2020-04-06  本文已影响0人  Java中文社群_老王

世界上只有一种英雄主义，就是看清生活的真相之后依然热爱生活。

对于 Lombok 我相信大部分人都不陌生，但对于它的实现原理以及缺点却鲜为人知，而本文将会从 Lombok 的原理出发，手撸一个简易版的 Lombok，让你理解这个热门技术背后的执行原理，以及它的优缺点分析。

简介

在讲原理之前，我们先来复习一下 Lombok (老司机可直接跳过本段)。

Lombok 是一个非常热门的开源项目 (https://github.com/rzwitserloot/lombok)，使用它可以有效的解决 Java 工程中那些繁琐又重复代码，例如 Setter、Getter、toString、equals、hashCode 以及非空判断等，都可以使用 Lombok 有效的解决。

使用

1.添加 Lombok 插件

在 IDE 中必须安装 Lombok 插件，才能正常调用被 Lombok 修饰的代码，以 Idea 为例，添加的步骤如下：

安装完成，如下图所示：
[图片上传失败...(image-328753-1586181138447)]

2.添加 Lombok 库

接下来我们需要在项目中添加最新的 Lombok 库，如果是 Maven 项目，直接在 pom.xml 中添加如下配置：

<dependencies>
  <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.projectlombok/lombok -->
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <version>1.18.12</version>
        <scope>provided</scope>
    </dependency>
</dependencies>

如果是 JDK 9+ 可使用模块的方式添加，配置如下：

<annotationProcessorPaths>
    <path>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <version>1.18.12</version>
    </path>
</annotationProcessorPaths>

3.使用 Lombok

接下来到了前半部分中最重要的 Lombok 使用环节了，我们先来看在没有使用 Lombok 之前的代码：

public class Person {
    private Integer id;
    private String name;
    public Integer getId() {
        return id;
    }
    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

这是使用 Lombok 之后的代码：

@Getter
@Setter
public class Person {
    private Integer id;
    private String name;
}

可以看出在 Lombok 之后，用一个注解就搞定了之前所有 Getter/Setter 的代码，让代码瞬间优雅了很多。

Lombok 所有注解如下：

它们的具体使用如下：

① val 使用

val sets = new HashSet<String>();  
// 相当于
final Set<String> sets = new HashSet<>();

② NonNull 使用

public void notNullExample(@NonNull String string) {
    string.length();
}
// 相当于
public void notNullExample(String string) {
    if (string != null) {
        string.length();
    } else {
        throw new NullPointerException("null");
    }
}

③ Cleanup 使用

public static void main(String[] args) {
    try {
        @Cleanup InputStream inputStream = new FileInputStream(args[0]);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    // 相当于
    InputStream inputStream = null;
    try {
        inputStream = new FileInputStream(args[0]);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (inputStream != null) {
            try {
                inputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

④ Getter/Setter 使用

@Setter(AccessLevel.PUBLIC)
@Getter(AccessLevel.PROTECTED)
private int id;
private String shap;

⑤ ToString 使用

@ToString(exclude = "id", callSuper = true, includeFieldNames = true)
public class LombokDemo {
    private int id;
    private String name;
    private int age;
    public static void main(String[] args) {
        // 输出 LombokDemo(super=LombokDemo@48524010, name=null, age=0)
        System.out.println(new LombokDemo());
    }
}

⑥ EqualsAndHashCode 使用

@EqualsAndHashCode(exclude = {"id", "shape"}, callSuper = false)
public class LombokDemo {
    private int id;
    private String shap;
}

⑦ NoArgsConstructor、RequiredArgsConstructor、AllArgsConstructor 使用

@NoArgsConstructor
@RequiredArgsConstructor(staticName = "of")
@AllArgsConstructor
public class LombokDemo {
    @NonNull
    private int id;
    @NonNull
    private String shap;
    private int age;
    public static void main(String[] args) {
        new LombokDemo(1, "Java");
        // 使用静态工厂方法
        LombokDemo.of(2, "Java");
        // 无参构造
        new LombokDemo();
        // 包含所有参数
        new LombokDemo(1, "Java", 2);
    }
}

⑧ Builder 使用

@Builder
public class BuilderExample {
    private String name;
    private int age;
    @Singular
    private Set<String> occupations;
    public static void main(String[] args) {
        BuilderExample test = BuilderExample.builder().age(11).name("Java").build();
    }
}

⑨ SneakyThrows 使用

public class ThrowsTest {
    @SneakyThrows()
    public void read() {
        InputStream inputStream = new FileInputStream("");
    }
    @SneakyThrows
    public void write() {
        throw new UnsupportedEncodingException();
    }
    // 相当于
    public void read() throws FileNotFoundException {
        InputStream inputStream = new FileInputStream("");
    }
    public void write() throws UnsupportedEncodingException {
        throw new UnsupportedEncodingException();
    }
}

⑩ Synchronized 使用

public class SynchronizedDemo {
    @Synchronized
    public static void hello() {
        System.out.println("world");
    }
    // 相当于
    private static final Object $LOCK = new Object[0];
    public static void hello() {
        synchronized ($LOCK) {
            System.out.println("world");
        }
    }
}

⑪ Getter(lazy = true) 使用

public class GetterLazyExample {
    @Getter(lazy = true)
    private final double[] cached = expensive();
    private double[] expensive() {
        double[] result = new double[1000000];
        for (int i = 0; i < result.length; i++) {
            result[i] = Math.asin(i);
        }
        return result;
    }
}
// 相当于
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
public class GetterLazyExample {
    private final AtomicReference<java.lang.Object> cached = new AtomicReference<>();
    public double[] getCached() {
        java.lang.Object value = this.cached.get();
        if (value == null) {
            synchronized (this.cached) {
                value = this.cached.get();
                if (value == null) {
                    final double[] actualValue = expensive();
                    value = actualValue == null ? this.cached : actualValue;
                    this.cached.set(value);
                }
            }
        }
        return (double[]) (value == this.cached ? null : value);
    }
    private double[] expensive() {
        double[] result = new double[1000000];
        for (int i = 0; i < result.length; i++) {
            result[i] = Math.asin(i);
        }
        return result;
    }
}

原理分析

我们知道 Java 的编译过程大致可以分为三个阶段：

  1. 解析与填充符号表
  2. 注解处理
  3. 分析与字节码生成

编译过程如下图所示：


image.png

在我们编译之后，查看 Person 类的编译源码发现，代码竟然是这样的：


image.png
① 使用 tools.jar 编译自定义的注解器

javac -cp $JAVA_HOME/lib/tools.jar MyGetter* -d .

注意：命令最后面有一个“.”表示当前文件夹。

② 使用自定义注解器，编译 Person 类

javac -processor com.example.lombok.MyGetterProcessor Person.java

③ 查看 Person 源码

javap -p Person.class

源码文件如下：


image.png

可以看到我们自定义的 getName() 方法已经成功生成了，到这里简易版的 Lombok 就大功告成了。

Lombok 优缺点

Lombok 的优点很明显，它可以让我们写更少的代码，节约了开发时间，并且让代码看起来更优雅，它的缺点有以下几个。

缺点1： 降低了可调试性

Lombok 会帮我们自动生成很多代码，但这些代码是在编译期生成的，因此在开发和调试阶段这些代码可能是“丢失的”，这就给调试代码带来了很大的不便。

缺点2：可能会有兼容性问题

Lombok 对于代码有很强的侵入性，加上现在 JDK 版本升级比较快，每半年发布一个版本，而 Lombok 又属于第三方项目，并且由开源团队维护，因此就没有办法保证版本的兼容性和迭代的速度，进而可能会产生版本不兼容的情况。

缺点3：可能会坑到队友

尤其对于组人来的新人可能影响更大，假如这个之前没用过 Lombok，当他把代码拉下来之后，因为没有安装 Lombok 的插件，在编译项目时，就会提示找不到方法等错误信息，导致项目编译失败，进而影响了团结成员之间的协作。

缺点4：破坏了封装性

面向对象封装的定义是：通过访问权限控制，隐藏内部数据，外部仅能通过类提供的有限的接口访问和修改内部数据。

也就是说，我们不应该无脑的使用 Lombok 对外暴露所有字段的 Getter/Setter 方法，因为有些字段在某些情况下是不允许直接修改的，比如购物车中的商品数量，它直接影响了购物详情和总价，因此在修改的时候应该提供统一的方法，进行关联修改，而不是给每个字段添加访问和修改的方法。

总结

本文我们介绍了 Lombok 的使用以及执行原理，它是通过 JDK 6 实现的 JSR 269: Pluggable Annotation Processing API (编译期的注解处理器) ，在编译期时把 Lombok 的注解转换为 Java 的常规方法的，我们可以通过继承 AbstractProcessor 类，重写它的 init() 和 process() 方法，实现一个简易版的 Lombok。但同时 Lombok 也存在这一些使用上的缺点，比如：降低了可调试性、可能会有兼容性等问题，因此我们在使用时要根据自己的业务场景和实际情况，来选择要不要使用 Lombok，以及应该如何使用 Lombok。

最后提醒一句，再好的技术也不是万金油，就好像再好的鞋子也得适合自己的脚才行！

感谢阅读，希望本文对你能所启发。觉得不错的话，分享给需要的朋友，谢谢。

参考 & 鸣谢

https://juejin.im/post/5a6eceb8f265da3e467555fe
https://www.tuicool.com/articles/y6rUz2V

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