Java 是一門"繁瑣"的語言，使用 Lombok 可以顯著地減少樣板代碼。比如使用 @Getter 注解可以為你的私有屬性創建 get 方法。
源代碼
@Getter private int age = 10;
生成后代碼
private int age = 10;
public int getAge() {
return age;
}
Lombok 自身已經擁有許多非常實用的注解，例如 @Getter / @Value / @Data / @Builder 等等。但你可能也想定義自己的注解來減少重復代碼，本文將講解如何實現這一目標。
Lombok是如何實現代碼注入的?
在使用 javac 編譯器時（netbeans，maven，gradle），Lombok 會以 annotation processor 方式運行。 Javac 會以 SPI 方式加載所有 jar 包中 META-INF/services/javax.annotation.processing.Processor 文件所列舉的類，並以 annotation processor 的方式運行它。對於 Lombok，這個類是 lombok.launch.AnnotationProcessorHider$AnnotationProcessor ，當它被 javac 加載創建后，會執行 init方法，在這個方法中會啟動一個特殊的類加載器 ShadowClassLoader ，加載同 jar 包下所有以 .SCL.lombok 結尾的類（Lombok 為了對 IDE 隱藏這些類，所以不是通常地以 .class 結尾）。其中就包含各式各樣的 handler 。每個 handler 申明並處理一種注解，比如 @Getter 對應 HandleGetter 。
委派給 handler 時，Lombok Annotation Processor 會提供一個被注解節點的Abstract Syntax Tree (AST)節點對象，它可能是一個方法、屬性或類。在 handler 中 可以對這個 AST 進行修改，之后編譯器將從被修改后的 AST 生成字節碼。
下面我們以 @KLog 為例，說明如何編寫 Handler 。假設我們希望實現這樣的效果：
源代碼
@KLog public class Foo { }
生成后代碼
public class Foo {
private static final com.example.log.KLogger log = com.example.log.KLoggerFactory.getLogger(Foo.class);
}
KLog 可能是我們的日志類，在通用日志類的基礎上做了一些擴展。 使用 @KLog 可以避免因復制粘貼代碼導致入參錯誤，也有利於統一命名。為了實現這個注解，我們需要實現：
- 創建 Javac Handler
- 創建 Eclipse Handler
- 創建 lombok-intellij-plugin Handler
前期准備：Fork Lombok 工程
我們需要先 fork Lombok 工程，項目中添加 Handler。前面談到因為 shadow loader類加載的原因，在另外的工程中創建 Handler 將變得非常困難， lombok作者推薦直接fork lombok工程定制自己的 lombok.jar 。
~ git clone https://github.com/rzwitserloot/lombok.git
需要注意的是，lombok 需要使用 JDK9 以上版本進行編譯，確保系統路徑配置了正確的 JAVA_HOME 路徑，然后執行 ant maven 將構建可以用於安裝本地倉庫的 jar 包。 可以運行以下命令將構建的 jar 包安裝到本地倉庫進行工程間共享：
~ mvn install:install-file -Dfile=dist/lombok-{lombok-version}.jar -DpomFile=build/mavenPublish/pom.xml
創建@KLog
package lombok.extern.klog;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE) // 1
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface KLog {
String topic() default "";
}
這個注解只用編譯階段，所以使用 RetentionPolicy.SOURCE 就可以
創建 Javac Handler
創建注解后，我們需要再實現一個 Handler 來處理被注解標注了的對象（ Foo ）。 我們將創建一個屬性的 AST 節點，然后插入到 Foo 類對應的節點。
/**
* Handles the {@link lombok.extern.klog.KLog} annotation for javac.
*/
@ProviderFor(JavacAnnotationHandler.class) // 1
public class HandleKLog extends JavacAnnotationHandler<lombok.extern.klog.KLog> {
private static final String LOG_FIELD_NAME = "log";
@Override
public void handle(final AnnotationValues<KLog> annotation, final JCTree.JCAnnotation ast, final JavacNode annotationNode) {
JavacNode typeNode = annotationNode.up(); // 2
if (!checkFieldInject(annotationNode, typeNode)) {
return;
}
JCTree.JCVariableDecl fieldDecl = createField(annotation, annotationNode, typeNode);
injectFieldAndMarkGenerated(typeNode, fieldDecl); // 3
}
}
- lombok 使用 SPI 方式發現 Handler，這里 mangosdk 的注解
@ProviderFor(JavacAnnotationHandler.class)會為我們生成對應 services 文件； Foo是@KLog的上層節點；- 將屬性插入到注解所應用的節點，即
Foo。
上述代碼先檢查是否可以插入屬性，然后創建屬性並插入到 Foo 節點。為什么需要檢查？ 因為如果已經存在同名的屬性或者注解所應用的類不是一個 class 就無法插入。
private boolean checkFieldInject(final JavacNode annotationNode, final JavacNode typeNode) {
if (typeNode.getKind() != AST.Kind.TYPE) {
annotationNode.addError("@KLog is legal only on types.");
return false;
}
if ((((JCTree.JCClassDecl)typeNode.get()).mods.flags & Flags.INTERFACE) != 0) {
annotationNode.addError("@KLog is legal only on classes and enums.");
return false;
}
if (fieldExists(LOG_FIELD_NAME, typeNode) != JavacHandlerUtil.MemberExistsResult.NOT_EXISTS) {
annotationNode.addWarning("Field '" + LOG_FIELD_NAME + "' already exists.");
return false;
}
return true;
}
接着我們實現屬性的創建（createField）。我們需要創建屬性的 AST 節點，AST 樹的結構像下面這樣：
具體到我們需要生成的實際代碼則是這樣：
創建屬性的代碼較為復雜，涉及到許多 AST 包相關的操作，需要熟悉相關 API 的含義。創建 log 屬性的代碼如下：
private JCTree.JCVariableDecl createField(final AnnotationValues<KLog> annotation, final JavacNode annotationNode, final JavacNode typeNode) {
JavacTreeMaker maker = typeNode.getTreeMaker();
Name name = ((JCTree.JCClassDecl) typeNode.get()).name;
JCTree.JCFieldAccess loggingType = maker.Select(maker.Ident(name), typeNode.toName("class"));
JCTree.JCExpression loggerType = chainDotsString(typeNode, "com.example.log.KLogger");
JCTree.JCExpression factoryMethod = chainDotsString(typeNode, "com.example.log.KLoggerFactory.getLogger");
JCTree.JCExpression loggerName;
String topic = annotation.getInstance().topic();
if (topic == null || topic.trim().length() == 0) { // 1
loggerName = loggingType;
} else {
loggerName = maker.Literal(topic);
}
JCTree.JCMethodInvocation factoryMethodCall = maker.Apply(List.<JCTree.JCExpression>nil(), factoryMethod, loggerName != null ? List.of(loggerName) : List.<JCTree.JCExpression>nil());
return recursiveSetGeneratedBy(maker.VarDef(
maker.Modifiers(Flags.PRIVATE | Flags.FINAL | Flags.STATIC ),
typeNode.toName(LOG_FIELD_NAME), loggerType, factoryMethodCall), annotationNode.get(), typeNode.getContext());
}
如果指定了 KLog(topic) 就使用 KLoggerFactory.getLogger(topic) ，否則使用 KLoggerFactory.getLogger(topic) 。
添加了 Javac Handler 之后我們就可以在 maven 中使用 @KLog 了，但還無法用於Eclipse/ejc，我們需要繼續添加 Eclipse Handler。
創建Eclipse Handler
package lombok.eclipse.handlers;
import lombok.core.AST;
import lombok.core.AnnotationValues;
import lombok.eclipse.EclipseAnnotationHandler;
import lombok.eclipse.EclipseNode;
import lombok.extern.klog.KLog;
import org.eclipse.jdt.internal.compiler.ast.*;
import org.eclipse.jdt.internal.compiler.classfmt.ClassFileConstants;
import org.mangosdk.spi.ProviderFor;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.util.Arrays;
import static lombok.eclipse.Eclipse.fromQualifiedName;
import static lombok.eclipse.handlers.EclipseHandlerUtil.*;
/**
* Handles the {@link KLog} annotation for Eclipse.
*/
@ProviderFor(EclipseAnnotationHandler.class)
public class HandleKLog extends EclipseAnnotationHandler<KLog> {
private static final String LOG_FIELD_NAME = "log";
@Override
public void handle(final AnnotationValues<KLog> annotation, final Annotation source, final EclipseNode annotationNode) {
EclipseNode owner = annotationNode.up();
if (owner.getKind() != AST.Kind.TYPE) {
return;
}
TypeDeclaration typeDecl = null;
if (owner.get() instanceof TypeDeclaration) typeDecl = (TypeDeclaration) owner.get();
int modifiers = typeDecl == null ? 0 : typeDecl.modifiers;
boolean notAClass = (modifiers &
(ClassFileConstants.AccInterface | ClassFileConstants.AccAnnotation)) != 0;
if (typeDecl == null || notAClass) {
annotationNode.addError("@KLog is legal only on classes and enums.");
return;
}
if (fieldExists(LOG_FIELD_NAME, owner) != EclipseHandlerUtil.MemberExistsResult.NOT_EXISTS) {
annotationNode.addWarning("Field '" + LOG_FIELD_NAME + "' already exists.");
return;
}
ClassLiteralAccess loggingType = selfType(owner, source);
FieldDeclaration fieldDeclaration = createField(source, loggingType, annotation.getInstance().topic());
fieldDeclaration.traverse(new SetGeneratedByVisitor(source), typeDecl.staticInitializerScope);
injectField(owner, fieldDeclaration);
owner.rebuild();
}
private static ClassLiteralAccess selfType(EclipseNode type, Annotation source) {
int pS = source.sourceStart, pE = source.sourceEnd;
long p = (long) pS << 32 | pE;
TypeDeclaration typeDeclaration = (TypeDeclaration) type.get();
TypeReference typeReference = new SingleTypeReference(typeDeclaration.name, p);
setGeneratedBy(typeReference, source);
ClassLiteralAccess result = new ClassLiteralAccess(source.sourceEnd, typeReference);
setGeneratedBy(result, source);
return result;
}
private static FieldDeclaration createField(Annotation source, ClassLiteralAccess loggingType, String loggerTopic) {
int pS = source.sourceStart, pE = source.sourceEnd;
long p = (long) pS << 32 | pE;
// private static final com.example.log.KLogger log = com.example.log.KLoggerFactory.getLogger(Foo.class);
FieldDeclaration fieldDecl = new FieldDeclaration(LOG_FIELD_NAME.toCharArray(), 0, -1);
setGeneratedBy(fieldDecl, source);
fieldDecl.declarationSourceEnd = -1;
fieldDecl.modifiers = Modifier.PRIVATE | Modifier.STATIC | Modifier.FINAL;
fieldDecl.type = createTypeReference("com.example.log.KLog", source);
MessageSend factoryMethodCall = new MessageSend();
setGeneratedBy(factoryMethodCall, source);
factoryMethodCall.receiver = createNameReference("com.example.log.KLoggerFactory", source);
factoryMethodCall.selector = "getLogger".toCharArray();
Expression parameter = null;
if (loggerTopic == null || loggerTopic.trim().length() == 0) {
TypeReference copy = copyType(loggingType.type, source);
parameter = new ClassLiteralAccess(source.sourceEnd, copy);
setGeneratedBy(parameter, source);
} else {
parameter = new StringLiteral(loggerTopic.toCharArray(), pS, pE, 0);
}
factoryMethodCall.arguments = new Expression[]{parameter};
factoryMethodCall.nameSourcePosition = p;
factoryMethodCall.sourceStart = pS;
factoryMethodCall.sourceEnd = factoryMethodCall.statementEnd = pE;
fieldDecl.initialization = factoryMethodCall;
return fieldDecl;
}
public static TypeReference createTypeReference(String typeName, Annotation source) {
int pS = source.sourceStart, pE = source.sourceEnd;
long p = (long) pS << 32 | pE;
TypeReference typeReference;
if (typeName.contains(".")) {
char[][] typeNameTokens = fromQualifiedName(typeName);
long[] pos = new long[typeNameTokens.length];
Arrays.fill(pos, p);
typeReference = new QualifiedTypeReference(typeNameTokens, pos);
} else {
typeReference = null;
}
setGeneratedBy(typeReference, source);
return typeReference;
}
}
Eclipse Handler 的代碼比 Javac Handler 復雜不少，因為 Eclipse 的 AST 不如 Javac 簡潔。 代碼中創建的節點都需要關聯上源碼的行數，如果生成的代碼出錯，Eclipse 可以正確定位到 @KLog 。
在 Lombok 工程目錄下執行 ant maven 會生成 dist/lombok.jar 文件，雙擊運行這個 jar 打開 eclipse installer 窗口。 選擇你所使用的 Eclipse，重啟 Eclipse 並重新構建工程就可以使用新添加的注解了。
創建lombok-intellij-plugin Handler
對於 Intellij IDEA 的用戶，還需要在 lombok-intellij-plugin 插件中添加額外的實現。插件的實現和 lombok 實現相互獨立，無法復用。
package de.plushnikov.intellij.plugin.processor.clazz.log;
import lombok.extern.klog.KLog;
public class KLogProcessor extends AbstractLogProcessor {
private static final String LOGGER_TYPE = "com.example.log.KLog";
private static final String LOGGER_CATEGORY = "%s.class";
private static final String LOGGER_INITIALIZER = "com.example.log.KLoggerFactory(%s)";
public KLogProcessor() {
super(KLog.class, LOGGER_TYPE, LOGGER_INITIALIZER, LOGGER_CATEGORY);
}
}
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<idea-plugin url="https://github.com/mplushnikov/lombok-intellij-plugin">
<extensions defaultExtensionNs="Lombook Plugin">
<processor implementation="de.plushnikov.intellij.plugin.processor.clazz.log.KLogProcessor"/>
</extensions>
</idea-plugin>
public class LombokLoggerHandler extends BaseLombokHandler {
protected void processClass(@NotNull PsiClass psiClass) {
final Collection<AbstractLogProcessor> logProcessors = Arrays.asList(
new CommonsLogProcessor(), new JBossLogProcessor(),
new Log4jProcessor(), new Log4j2Processor(), new LogProcessor(),
new Slf4jProcessor(), new XSlf4jProcessor(), new FloggerProcessor(), new KLogProcessor());
// ...
}
}
插件編譯執行 ./gradlew build ，在 build/distributions 目錄下會生成 lombok-plugin-{version}.zip 文件。 在 IntelliJ 中選擇 Preferences > Plugins > Install Plugin from disk 安裝之前構建得到的文件，重啟 IntelliJ。
總結
本文以 @KLog 注解為例，講述了如何實現 Javac/Eclipse/Intellij 的 Lombok Handler，不同編譯器的語法樹結構不同，所以需要分別實現。 Eclipse Handler 的實現較為繁瑣，如果團隊成員沒有使用 Eclipse 的也可以略去不實現。
通過上面的例子，你可以定義自己的注解及 Handler。復雜的代碼生成會涉及更多的 AST 操作，你可以參考 Lombok 已有的例子了解這些 API 的用法。為了清楚地展示 AST 的構造，log 屬性的創建沒有使用 Lombok 通用的日志處理類 HandleLog， Lombok 的 @Slf4j/@Log4j/@Log 等都是通過它實現，使用它實現 @KLog 會更為簡單。
Lombok 的本質是通過修改 AST 語法樹從而影響到最后的字節碼生成，普通的 Java Annotation Processor 只能創建新的類而不能修改既有類，這使得 Lombok 尤為強大、無可替代。但同樣的，這種方式依賴於特定編譯器的語法樹結構，需要對編譯器語法樹相關類較為熟悉才能實現。這些結構也不屬於 Java 標准，隨時可能發生變化。
Happy coding!