1. 前言

说到代码插桩，你可能会想到 AspectJ、Transfrom Api + ASM 等等。

代码插桩的用处自不必说，可以做埋点、热修复、组件化路由等等。

然而，AspectJ感觉不好用，ASM 比较复杂，需要自定义 gradle 插件。好在前段时间，我遇到了新的方法 —— AnnotationProcessor。（下面简称为 apt）

apt 是否只能生成新的 java 文件？还是有什么方法可以直接插入代码，达到 ASM 的效果？

留个悬念，咱们接着往下看。

2. apt 与 ButterKnife

说到 apt，不得不说 ButterKnife。

通过注解生成XXX_ViewBinding的操作深入人心，然后Javapoet也逐渐家喻户晓。

回顾一下，以下是 jdk 中提供的 apt 相关的 api。

- javax
  - annotation.processing
    - AbstractProcessor       // 入口
    - ProcessingEnvironment   // 编译器环境，可理解为 Application
    - Filer                   // 文件读写 util
  - lang.model
    - element
      - Element               // 代码结构信息
    - type
      - TypeMirror            // 编译时的类型信息（非常类似 Class，但那是运行时的东西，注意现在是编译时）

一个常规的注解处理器有这么几步：

继承 AbstractProcessor
根据注解获取相关 Element
写入 Filer
在app/build/generated/source/apt/下将生成相关 java 文件

然而，Filer 有局限性，只有 create 相关的接口。

public interface Filer {
    JavaFileObject createSourceFile(CharSequence name,
                                    Element... originatingElements) throws IOException;
    ...
}

我们得寻找别的方式。

3. javac 与重写 AST

让我们来思考一个问题：

AbstractProcessor.process() 这个入口是被什么东西所调用的呢?

当然是编译器啦，通常而言，我们一般用的是javac编译器。

现在，我们只需要通读一下 javac 的源码（java 编译过程概览），就会发现，编译流程大致如下：

Parse and Enter: 解析 .java 文件，在内存中生成 AST (抽象语法树)、填充符号表
Annotation Processing: 调用 AbstractProcessor.process()，若有新的 java 文件生成，则回到步骤 1
Analyse and Generate: 依次执行标注检查、数据及控制分析、解语法糖、生成并写入.class文件

如此一来，我们知道了我们编写的apt代码执行在 java 编译过程中的第2步。

如果说，编译过程是 .java -> AST -> .class 的过程，那么我们可以在apt里修改AST这个中间产物，改变最终的.class，从而达到等同于ASM的效果。

具体而言，我们需要用到一些 javac 内部的 api，它们不属于 jdk 的java/或者javax/包下。而是在 tools.jar 的 com.sun.tools.javac/ 下，具体不再展开。

AST 详细介绍：安卓AOP之AST:抽象语法树

4. 一个例子，一行注解搞定单例

设想，我现在有一个UserManager，想搞成单例。

按照原本的生成新文件的方式肯定是不行的。不过现在我们可以插入代码。

自定义一个注解@Singleton，以及一个注解处理器SingletonProcessor
源代码加一行@Singleton:

// UserManager.java
@Singleton
class UserManager {
}

apt 插桩后的代码，自动生成getInstance()，以及InstanceHolder，有没有很爽：

// build 目录下，UserManager.class
@Singleton
class UserManager {

    public static UserManager getInstance() {
        return UserManager._InstanceHolder._sInstance;
    }

    UserManager() {
    }

    private static class _InstanceHolder {
        private static final UserManager _sInstance = new UserManager();

        private _InstanceHolder() {
        }
    }
}

实现细节请移步：https://github.com/fashare2015/java-sugar

5. 后记

作为 java 的忠实粉丝，希望搞几个语法糖出来。因此，胡乱捣鼓出了java-sugar这个项目。

其中实现了单例、Builder、观察者等几个常用的设计模式。

另外还做了自动生成Getter和Setter，这样一来，java应该不输给kotlin了吧（滑稽）。

也许，大致上可以把 kotlin 的语法糖都抄袭一遍？

6. 参考

http://openjdk.java.net/groups/compiler/doc/compilation-overview/index.html

Java编译（二）Java前端编译： Java源代码编译成Class文件的过程

Javac黑客指南

安卓AOP之AST:抽象语法树

Lombok