一篇文章教你如何在Android编译期插桩，让程序学会自己写代码
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近些年，编译期插桩技术在Android圈越来越普遍。无论是可以生成JAVA源码的ButterKnief、Dagger，还是操作字节码的VirtualAPK，甚至是新兴的语言Kotlin都用到了编译期插桩技术。学习这门技术对我们理解这些框架的原理十分有帮助。另外，我们通过这种技术可以抽离出复杂、重复的代码，降低程序耦合性，提高代码的可复用性，提高开发效率。因此，了解编译期插桩技术十分必要。在介绍这项技术之前，我们先来了解一下Android代码的编译过程以及插桩位置。话不多说，直接上图。
APT
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APT(Annotation Processing Tool)是一种编译期注解处理器。它通过定义注解和处理器来实现编译期生成代码的功能，并且将生成的代码和源代码一起编译成.class文件。
代表框架：ButterKnife、Dagger、ARouter、EventBus3、DataBinding、AndroidAnnotation等。
在介绍如何应用APT技术之前，我们先来了解一些相关的知识。
一、Element
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1.简介
Element是一种在编译期描述.java文件静态结构的一种类型，它可能表示一个package、一个class、一个method或者一个field。Element的比较应该使用equals，因为编译期间同一个Element可能会用两个对象表示。JDK提供了以下5种Element。
2.Element的存储结构
编译器采用类似Html的Dom树来存储Element。我们用下面的Test.java来具体说明。
//PackageElement
package me.zhangkuo.compile;
//TypeElement
public class Test {
//VariableElement
private String name;
//ExecutableElement
private Test(){
}
//ExecutableElement
public void setName(/* TypeParameterElement */ String name) {
this.name = name;
}
}
Test.java用Element树结构描述如下：
我们可以看到 setName(String name)的ExecutableElement中并没有子节点TypeParameterElement。这是因为TypeParameterElement没有被纳入到Element树中。不过我们可以通过ExecutableElement的getTypeParameters()方法来获取。
此外，再给大家介绍两个Element中十分有用的方法。
public interface Element extends AnnotatedConstruct {
//获取父Element
Element getEnclosingElement();
//获取子Element的集合
List getEnclosedElements();
}
二、TypeMirror
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Element有一个asType()方法用来返回TypeMirror。TypeMirror表示 Java 编程语言中的类型。这些类型包括基本类型、声明类型（类和接口类型）、数组类型、类型变量和 null 类型。还可以表示通配符类型参数、executable 的签名和返回类型，以及对应于包和关键字 void 的伪类型。我们一般用TypeMirror进行类型判断。如下段代码，用来比较元素所描述的类型是否是Activity的子类。
/**
- 类型相关工具类
*/
private Types typeUtils;
/**
- 元素相关的工具类
*/
private Elements elementUtils;
private static final String ACTIVITY_TYPE = “android.app.Activity”;
private boolean isSubActivity(Element element){
//获取当前元素的TypeMirror
TypeMirror elementTypeMirror = element.asType();
//通过工具类Elements获取Activity的Element，并转换为TypeMirror
TypeMirror viewTypeMirror = elementUtils.getTypeElement(ACTIVITY_TYPE).asType();
//用工具类typeUtils判断两者间的关系
return typeUtils.isSubtype(elementTypeMirror,viewTypeMirror)
}
三、一个简单的ButterKnife
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这一节我们通过编写一个简单的ButterKnife来介绍一下如何编写一个APT框架。APT应该是编译期插桩最简单的一种技术，通过三步就可以完成。
1、定义编译期注解。
我们新增一个Java Library Module命名为apt_api，编写注解类BindView。
@Retention(RetentionPolicy.Class)
@Target(ElementType.FIELD)
public @interface BindView {
}
这里简单介绍一下RetentionPolicy。RetentionPolicy是一个枚举,它的值有三种：SOURCE、CLASS、RUNTIME。
-
SOURCE：不参与编译，让开发者使用。
-
CLASS：参与编译，运行时不可见。给编译器使用。
-
RUNTIME：参与编译，运行时可见。给编译器和JVM使用。
**2、**定义注解处理器。
同样，我们需要新增一个Java Library Module命名为apt_processor。
我们需要引入两个必要的依赖：一个是我们新增的module apt_annotation，另一个是google的com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc3（以下简称auto-service）。
implementation project(’:apt_api’)
api ‘com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc3’
新增一个类 ButterKnifeProcessor，继承 AbstractProcessor。
@AutoService(Processor.class)
public class ButterKnifeProcessor extends AbstractProcessor {
/**
- 元素相关的工具类
*/
private Elements elementUtils;
/**
- 文件相关的工具类
*/
private Filer filer;
/**
- 日志相关的工具类
*/
private Messager messager;
/**
- 类型相关工具类
*/
private Types typeUtils;
@Override
public Set getSupportedAnnotationTypes() {
return Collections.singleton(BindView.class.getCanonicalName());
}
@Override
public SourceVersion getSupportedSourceVersion() {
return SourceVersion.RELEASE_7;
}
@Override
public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnvironment) {
super.init(processingEnvironment);
elementUtils = processingEnv.getElementUtils();
filer = processingEnv.getFiler();
messager = processingEnv.getMessager();
typeUtils = processingEnv.getTypeUtils();
}
@Override
public boolean process(Set set, RoundEnvironment roundEnvironment) {
return false;
}
}
auto-service为我们简化了定义注解处理器的流程。@AutoService是就是由auto-service提供的，其作用是用来告诉编译器我们定义的ButterKnifeProcessor是一个编译期注解处理器。这样在编译时ButterKnifeProcessor才会被调用。
我们还重写了AbstractProcessor提供的四个方法：getSupportedAnnotationTypes、getSupportedSourceVersion、init、process。
最后
今天关于面试的分享就到这里，还是那句话，有些东西你不仅要懂，而且要能够很好地表达出来，能够让面试官认可你的理解，例如Handler机制，这个是面试必问之题。有些晦涩的点，或许它只活在面试当中，实际工作当中你压根不会用到它，但是你要知道它是什么东西。
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