腾讯面试官三面:ButterKnife为什么执行效率为什么比其他

2020-04-02 本文已影响0人初壹十五a

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面试官: ButterKnife为什么执行效率为什么比其他注入框架高？它的原理是什么

心理分析： ButterKnife框架一直都是使用，很少又开发者对butterknife深入研究的，既然你是面试Android高级岗位，自然需要有相应被问到原理的准备，面试官想问你对注解处理器了解多少，Android编译流程有多少认识

求职者: 应该从注解处理器原理与优势说起，肯定注解处理器对解放生产力的作用。然后可以引申常见的 Butterknife，Dagger2，DBFlow。这才是加分项。

优势:

1.我们平常在使用Java进行开发Android时，经常会需要写很多重复冗余的样板代码，开发中最常见的一种，就是findViewById了，如果一个界面有很多View，写起来那叫一个要死要死。于是我们注解处理器可以帮助解决冗余的代码的，
2.由于是在编译器进行生成的代码，并不是通过反射实现，所以性能优势是非常高的
3.加快开发速度，由于减少了写繁琐的代码，会对项目进度起有利的作用

接下来我们一起来看注解处理的原理

在android开发中，比较常用到的第三方库中，有不少用到了注解处理器(Annotation Processor)。比较常见的就有 Butterknife，Dagger2，DBFlow 等。

注解

Java中存在不少关于注解的Api, 比如@Override用于覆盖父类方法，@Deprecated表示已舍弃的类或方法属性等，android中又多了一些注解的扩展，如@NonNull, @StringRes, @IntRes等。

代码自动生成

使用代码自动生成，一是为了提高编码的效率，二是避免在运行期大量使用反射，通过在编译期利用反射生成辅助类和方法以供运行时使用。

注解处理器的处理步骤主要有以下：

1.在java编译器中构建
2.编译器开始执行未执行过的注解处理器
3.循环处理注解元素(Element)，找到被该注解所修饰的类，方法，或者属性
4.生成对应的类，并写入文件
5.判断是否所有的注解处理器都已执行完毕，如果没有，继续下一个注解处理器的执行(回到步骤1)

Butterknife注解处理器的例子

Butterknife的注解处理器的工作方式如下：

1.定义一个非私有的属性变量
2.添加该属性变量的注解和传入id
3.调用Butterknife.bind()方法。

当你点击Android Studio的Build按钮时，Butterknife先是按照上述步骤生成了对应的辅助类和方法。在代码执行到bind(..)方法时，Butterknife就去调用之前生成的辅助类方法，完成对被注解元素的赋值操作。

自定义注解处理器

了解了基本的知识点后，我们应该尝试去使用这些技巧。接下来是实践时间，我们来开发一个简单的例子，利用注解处理器来自动产生随机数字和随机字符串。

首先创建一个project。
创建lib_annotations，这是一个纯java的module，不包含任何android代码，只用于存放注解。
创建lib_compiler，这同样是一个纯java的module。该module依赖于步骤2创建的module_annotation,处理注解的代码都在这里，该moduule最终不会被打包进apk，所以你可以在这里导入任何你想要的任意大小依赖库。
创建lib_api, 对该module不做要求，可以是android library或者java library或者其他的。该module用于调用步骤3生成的辅助类方法

1. 添加注解

在lib_annotations中添加两个注解：RandomString, RandomInt，分别用于生成随机数字和随机字符串:

  @Retention(CLASS)
  @Target(value = FIELD)
  public @interface RandomString {
  }

  @Retention(CLASS)
  @Target(value = FIELD)
  public @interface RandomInt {
      int minValue() default 0;
      int maxValue() default 65535;
  }

@interface 自定义注解，使用 @interface 作为类名修饰符
@Target 该注解所能修饰的元素类型，可选类型如下：

  public enum ElementType {
    TYPE, //类
    FIELD, //属性
    METHOD, //方法
    PARAMETER, //参数
    CONSTRUCTOR, //构造函数
    LOCAL_VARIABLE, 
    ANNOTATION_TYPE,
    PACKAGE,
    TYPE_PARAMETER,
    TYPE_USE;

    private ElementType() {
    }
 }

@Retention 该注解的保留策略，有三种选项：

  public enum RetentionPolicy {
    SOURCE, //被编译器所忽略

    CLASS, //被编译器保留至类文件，但不会保留至运行时

    RUNTIME //保留至类文件，且保留至运行时，能在运行时反射该注解修饰的对象
  }

2. 注解处理器

真正处理注解并生成代码的操作都在这里。在写代码之前我们需要先导入两个重要的库，以及我们的注解模块：

  compile 'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc4'
  compile 'com.squareup:javapoet:1.9.0'
  implementation project(':lib_annotations')

新建类RandomProcessor.java:

  @AutoService(Processor.class)
  public class RandomProcessor extends AbstractProcessor{

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

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

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

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

@AutoService @AutoService(Processor.class)会告诉编译器该注解处理器的存在，并在编译时自动在META-INF/services下生成javax.annotation.processing.Processor文件，文件的内容为

  com.rhythm7.lib_compiler.RandomProcessor

也就是说，你所声明的注解处理器都会在被写入这个配置文件中。这样子，当外部程序装载这个模块的时候，就能通过该模块的jar包下的META-INF/services下找到具体的注解处理器的实现类名，并加载实例化，完成模块的注入。注解处理器需要实现AbstractProcessor接口，并实现对应的方法

init()可选在该方法中可以获取到processingEnvironment对象，借由该对象可以获取到生成代码的文件对象, debug输出对象，以及一些相关工具类
getSupportedSourceVersion()返回所支持的java版本，一般返回当前所支持的最新java版本即可
getSupportedAnnotationTypes() 你所需要处理的所有注解，该方法的返回值会被process()方法所接收
process() 必须实现扫描所有被注解的元素，并作处理，最后生成文件。该方法的返回值为boolean类型，若返回true,则代表本次处理的注解已经都被处理，不希望下一个注解处理器继续处理，否则下一个注解处理器会继续处理。

初始化

较详细代码如下:

  private static final List<Class<? extends Annotation>> RANDOM_TYPES
          = Arrays.asList(RandomInt.class, RandomString.class);

  private Messager messager;
  private Types typesUtil;
  private Elements elementsUtil;
  private Filer filer;

  private TypeonProcess()per.init(processingEnv);
      messager = processingEnv.getMessager(); 
      typesUtil = processingEnv.getTypeUtils();
      elementsUtil = processingEnv.getElementUtils();
      filer = processingEnv.getFiler();
  }

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

  @Override
  public Set<String> getSupportedAnnotationTypes() {
      Set<String> annotations = new LinkedHashSet<>();

      for (Class<? extends Annotation> annotation : RANDOM_TYPES) {
          annotations.add(annotation.getCanonicalName());
      }
      return annotations;
  }

处理注解

在process()方法中执行以下操作：

1.扫描所有注解元素，并对注解元素的类型做判断

  for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(RandomInt.class)) {
      //AnnotatedRandomInt是对被RandomInt注解的Elment的简单封装
      AnnotatedRandomInt randomElement = new AnnotatedRandomInt(element);
      messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, randomElement.toString());
      //判断被注解的类型是否符合要求
      if (!element.asType().getKind().equals(TypeKind.INT)) { 
          messager.printMessage(Diagnostic.Kind.ERROR, randomElement.getSimpleClassName().toString() + "#"
            + randomElement.getElementName().toString() + " is not in valid type int");
      }
  
      //按被注解元素所在类的完整类名为key将被注解元素存储进Map中，后面会根据key生成类文件
      String qualifier = randomElement.getQualifiedClassName().toString();
      if (annotatedElementMap.get(qualifier) == null) {
          annotatedElementMap.put(qualifier, new ArrayList<AnnotatedRandomElement>());
      }
      annotatedElementMap.get(qualifier).add(randomElement);
  }

生成类文件

将之前以注解所在类为key的map遍历，并以key值为分组生成类文件。

  for (Map.Entry<String, List<AnnotatedRandomElement>> entry : annotatedElementMap.entrySet()) {
      MethodSpec constructor = createConstructor(entry.getValue());
      TypeSpec binder = createClass(getClassName(entry.getKey()), constructor);
      JavaFile javaFile = JavaFile.builder(getPackage(entry.getKey()), binder).build();
      javaFile.writeTo(filer);
  }

生成类、构造函数、代码段以及文件都是利用到了javapoet依赖库。当然你也可以选择拼接字符串和自己用文件IO写入，但是用javapoet要更方便得多。

  private MethodSpec createConstructor(List<AnnotatedRandomElement> randomElements) {
      AnnotatedRandomElement firstElement = randomElements.get(0);
      MethodSpec.Builder builder = MethodSpec.constructorBuilder()
            .addModifiers(Modifier.PUBLIC)
            .addParameter(TypeName.get(firstElement.getElement().getEnclosingElement().asType()), "target");
      for (int i = 0; i < randomElements.size(); i++) {
          addStatement(builder, randomElements.get(i));
      }
      return builder.build();
  }

  private void addStatement(MethodSpec.Builder builder, AnnotatedRandomElement randomElement) {
      builder.addStatement(String.format(
              "target.%1$s = %2$s",
              randomElement.getElementName().toString(),
              randomElement.getRandomValue())
      );
  }

  private TypeSpec createClass(String className, MethodSpec constructor) {
      return TypeSpec.classBuilder(className + "_Random")
              .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.FINAL)
              .addMethod(constructor)
              .build();
  }

  private String getPackage(String qualifier) {
      return qualifier.substring(0, qualifier.lastIndexOf("."));
  }

  private String getClassName(String qualifier) {
      return qualifier.substring(qualifier.lastIndexOf(".") + 1);
  }

3. 调用生成类的方法

在lib_api中新建一个类：RandomUtil.java，添加注入方法：

  public static void inject(Object object) {
      Class bindingClass = Class.forName(object.getClass().getCanonicalName() + "_Random"); 
      Constructor constructor = bindingClass.getConstructor(object.getClass());
      constructor.newInstance(object);
  }

这里利用反射找到了以“Object类名_Random”命名的生成类，并调用它的构造方法。而在我们之前的注解处理器中，我们已在生成类的构造方法中实现了属性的赋值操作。

4. 使用生成类

在app module中依赖刚才创建的库：

  implementation project(':lib_annotations')
  implementation project(':lib_api')
  annotationProcessor project(':lib_compiler')

在Activity中的使用

  public class MainActivity extends AppCompatActivity {
      @RandomInt(minValue = 10, maxValue = 1000)
      int mRandomInt;

      @RandomString
      String mRandomString;

      @Override
      protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
          super.onCreate(savedInstanceState);
          setContentView(R.layout.activity_main);

          RandomUtil.inject(this);

          Log.i("RandomInt ==> ", mRandomInt + "");
          Log.i("RandomString ==> ", mRandomString);
      }
  }

编译，运行，查看结果：

  RandomInt ==>: 700
  RandomString ==>: HhRayFyTtt

被注解的元素成功被自动赋值，说明注入成功。
注解处理的使用可参考完整的demo地址

调试

注解处理器的debug跟普通的代码debug有点不同：

在当前工程路径下输入命令

  gradlew --no-daemon -Dorg.gradle.debug=true :app:clean :app:compileDebugJavaWithJavac

并在Edit Configurations中新添加一个远程配置(remote)，名字随意，端口为5005。然后点击debug按钮，就可以连接上远程调试器进行Annotation的调试了

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