Android 开发你需要知道的注解 (Annotation)

方军
2,568 阅读8分钟
原文链接： ie8384.com

【说在前面的话】

  • 要想看懂很多开源库，如Arouter, dagger,Butter Knife等，不得不先看懂注解；
  • 想更好地提升开发效率和代码质量，注解可以帮上很大的忙；

一、什么是注解

java.lang.annotation，接口 Annotation，在JDK5.0及以后版本引入。 注解是代码里的特殊标记，这些标记可以在编译、类加载、运行时被读取，并执行相应的处理。通过使用Annotation，开发人员可以在不改变原有逻辑的情况下，在源文件中嵌入一些补充的信息。代码分析工具、开发工具和部署工具可以通过这些补充信息进行验证、处理或者进行部署。

在运行时读取需要使用Java反射机制进行处理。

Annotation不能运行，它只有成员变量，没有方法。Annotation跟public、final等修饰符的地位一样，都是程序元素的一部分，Annotation不能作为一个程序元素使用。

其实大家都是用过注解的，只是可能没有过深入了解它的原理和作用，比如肯定见过@Override,@Deprecated等。

1、注解的作用

注解将一些本来重复性的工作，变成程序自动完成，简化和自动化该过程。比如用于生成Java doc，比如编译时进行格式检查，比如自动生成代码等，用于提升软件的质量和提高软件的生产效率。

2、注解都有哪些

平时我们使用的注解有来自JDK里包含的，也有Android SDK里包含的，也可以自定义。
2.1、JDK定义的元注解

Java提供了四种元注解，专门负责新注解的创建工作，即注解其他注解。

  • Target
    定义了Annotation所修饰的对象范围，取值：
    • ElementType.CONSTRUCTOR:用于描述构造器
    • ElementType.FIELD:用于描述域
    • ElementType.LOCAL_VARIABLE:用于描述局部变量
    • ElementType.METHOD:用于描述方法
    • ElementType.PACKAGE:用于描述包
    • ElementType.PARAMETER:用于描述参数
    • ElementType.TYPE:用于描述类、接口(包括注解类型) 或enum声明
  • Retention
    定义了该Annotation被保留的时间长短，取值：
    　- RetentionPoicy.SOURCE:注解只保留在源文件，当Java文件编译成class文件的时候，注解被遗弃；用于做一些检查性的操作，比如 @Override 和 @SuppressWarnings
    　- RetentionPoicy.CLASS:注解被保留到class文件，但jvm加载class文件时候被遗弃，这是默认的生命周期；用于在编译时进行一些预处理操作，比如生成一些辅助代码（如 ButterKnife）
    　- RetentionPoicy.RUNTIME:注解不仅被保存到class文件中，jvm加载class文件之后，仍然存在；用于在运行时去动态获取注解信息。

  • Documented 标记注解，用于描述其它类型的注解应该被作为被标注的程序成员的公共API，因此可以被例如javadoc此类的工具文档化，不用赋值。

  • Inherited
    标记注解，允许子类继承父类的注解。 这里一开始有点理解不了，需要断句一下，允许子类继承父类的注解。示例：

@Target(value = ElementType.TYPE)  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Inherited  
public @interface Sample {   
    public String name() default "";      
}


@Sample  
class Test{  
}  

class Test2 extents Test{  
}

这样类Test2其实也有注解@Sample 。

如果成员名称是value，在赋值过程中可以简写。如果成员类型为数组，但是只赋值一个元素，则也可以简写。 示例以下三个写法都是等价的。

正常写法

@Documented
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(value = {ElementType.ANNOTATION_TYPE})
public @interface Target {
    ElementType[] value();
}

省略value的写法（只有成员名称是value时才能省略）

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.ANNOTATION_TYPE})
public @interface Target {
    ElementType[] value();
}

成员类型是数组，只赋值一个元素的简写

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
public @interface Target {
    ElementType[] value();
}

* 2.2 JDK内置的其他注解 *

@Override、@Deprecated、@SuppressWarnings、@SafeVarargs、@FunctionalInterface、@Resources等。

* 2.3 Android SDK内置的注解 *

Android SDK 内置的注解都在包com.android.support:support-annotations里，下面以’com.android.support:support-annotations:25.2.0’为例

  • 资源引用限制类：用于限制参数必须为对应的资源类型
    @AnimRes @AnyRes @ArrayRes @AttrRes @BoolRes @ColorRes等
  • 线程执行限制类：用于限制方法或者类必须在指定的线程执行
    @AnyThread @BinderThread @MainThread @UiThread @WorkerThread
  • 参数为空性限制类：用于限制参数是否可以为空
    @NonNull @Nullable
  • 类型范围限制类：用于限制标注值的值范围
    @FloatRang @IntRange
  • 类型定义类：用于限制定义的注解的取值集合
    @IntDef @StringDef
  • 其他的功能性注解：
    @CallSuper @CheckResult @ColorInt @Dimension @Keep @Px @RequiresApi @RequiresPermission @RestrictTo @Size @VisibleForTesting

二、自定义注解

使用收益最大的，还是需要根据自身需求自定义注解。下面依次介绍三种类型的注解自定义示例：

1、RetentionPolicy.SOURCE

一般函数的参数值有限定的情况，比如View.setVisibility 的参数就有限定，可以看到View.class源码里

除了IntDef，还有StringDef

 @IntDef({VISIBLE, INVISIBLE, GONE})
 @Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
 public @interface Visibility {}

  public static final int VISIBLE = 0x00000000;

  public static final int INVISIBLE = 0x00000004;

public static final int GONE = 0x00000008;

public void setVisibility(@Visibility int visibility) {
    setFlags(visibility, VISIBILITY_MASK);
}

2、RetentionPolicy.RUNTIME

运行时注解的定义如下：

// 适用类、接口（包括注解类型）或枚举  
Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
Target(ElementType.TYPE)  
public @interface ClassInfo {  
    String value();  
}  
// 适用field属性，也包括enum常量  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Target(ElementType.FIELD)  
public @interface FieldInfo {  
    int[] value();  
}  
// 适用方法  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Target(ElementType.METHOD)  
public @interface MethodInfo {  
    String name() default "long";  
    int age() default 27;  
}

定义一个测试类来使用这些注解：

/** 
 * 测试运行时注解 
 */  
@ClassInfo("Test Class")  
public class TestRuntimeAnnotation {  

    @FieldInfo(value = {1, 2})  
    public String fieldInfo = "FiledInfo";  

    @MethodInfo(name = "BlueBird")  
    public static String getMethodInfo() {  
        return return fieldInfo;  
    }  
}

使用注解：

/** 
 * 测试运行时注解 
 */  
private void _testRuntimeAnnotation() {  
    StringBuffer sb = new StringBuffer();  
    Class<?> cls = TestRuntimeAnnotation.class;  
    Constructor<?>[] constructors = cls.getConstructors();  
    // 获取指定类型的注解  
    sb.append("Class注解：").append("\n");  
    ClassInfo classInfo = cls.getAnnotation(ClassInfo.class);  
    if (classInfo != null) {  
        sb.append(cls.getSimpleName()).append("\n");  
        sb.append("注解值: ").append(classInfo.value()).append("\n\n");  
    }  

    sb.append("Field注解：").append("\n");  
    Field[] fields = cls.getDeclaredFields();  
    for (Field field : fields) {  
        FieldInfo fieldInfo = field.getAnnotation(FieldInfo.class);  
        if (fieldInfo != null) {  
            sb.append(field.getName()).append("\n");  
            sb.append("注解值: ").append(Arrays.toString(fieldInfo.value())).append("\n\n");  
        }  
    }  

    sb.append("Method注解：").append("\n");  
    Method[] methods = cls.getDeclaredMethods();  
    for (Method method : methods) {  
        MethodInfo methodInfo = method.getAnnotation(MethodInfo.class);  
        if (methodInfo != null) {  
            sb.append(Modifier.toString(method.getModifiers())).append(" ")  
                    .append(method.getName()).append("\n");  
            sb.append("注解值: ").append("\n");  
            sb.append("name: ").append(methodInfo.name()).append("\n");  
            sb.append("age: ").append(methodInfo.age()).append("\n");  
        }  
    }  

    System.out.print(sb.toString());  
}

所做的操作都是通过反射获取对应元素，再获取元素上面的注解，最后得到注解的属性值。因为涉及到反射，所以运行时注解的效率多少会受到影响，现在很多的开源项目使用的是编译时注解。

3、RetentionPolicy.CLASS

* 3.1 添加依赖 *

如果Gradle 插件是2.2以上的话，不需要添加以下android-apt依赖。 

classpath 'com.android.tools.build:gradle:2.2.1'

在整个工程的 build.gradle 中添加android-apt的依赖

buildscript {  
    repositories {  
        jcenter()  
        mavenCentral()  // add  
    }  
    dependencies {  
        classpath 'com.android.tools.build:gradle:2.1.2' //2.2以上无需添加apt依赖 
        classpath 'com.neenbedankt.gradle.plugins:android-apt:1.8'  // add  
    }  
}

android-apt：
android-apt 是一个Gradle插件，协助Android Studio 处理annotation processors, 它有两个目的：

  • 允许配置只在编译时作为注解处理器的依赖，而不添加到最后的APK或library
  • 设置源路径，使注解处理器生成的代码能被Android Studio正确的引用

伴随着 Android Gradle 插件 2.2 版本的发布，近期 android-apt 作者在官网发表声明证实了后续将不会继续维护 android-apt，并推荐大家使用 Android 官方插件提供的相同能力。也就是说，大约三年前推出的 android-apt 即将告别开发者，退出历史舞台，Android Gradle 插件提供了名为 annotationProcessor 的功能来完全代替 android-apt。

* 3.2 定义要使用的注解 *
建一个Java库来专门放注解，库名为：annotations
定义注解

@Retention(RetentionPolicy.CLASS)  
@Target(ElementType.TYPE)  
public @interface MyAnnotation {  
    String value();  
}

* 3.3 定义注解处理器 *
另外建一个Java库工程，库名为：processors
这里必须为Java库，不然会找不到javax包下的相关资源

build.gradle 要依赖以下：

 compile 'com.google.auto.service:auto-service:1.0-rc2'
 compile 'com.squareup:javapoet:1.7.0'

compile(project(':annotations'))

其中，
auto-service 自动用于在 META-INF/services 目录文件夹下创建 javax.annotation.processing.Processor 文件；
javapoet用于产生 .java 源文件的辅助库，它可以很方便地帮助我们生成需要的.java 源文件

示例：

package com.example;

import com.google.auto.service.AutoService;
import com.squareup.javapoet.JavaFile;
import com.squareup.javapoet.MethodSpec;
import com.squareup.javapoet.TypeSpec;

import java.io.IOException;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

import javax.annotation.processing.AbstractProcessor;
import javax.annotation.processing.Filer;
import javax.annotation.processing.ProcessingEnvironment;
import javax.annotation.processing.Processor;
import javax.annotation.processing.RoundEnvironment;
import javax.lang.model.SourceVersion;
import javax.lang.model.element.Element;
import javax.lang.model.element.ElementKind;
import javax.lang.model.element.Modifier;
import javax.lang.model.element.TypeElement;

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

    private Filer filer;

    @Override
    public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
        super.init(processingEnv);
        // Filer是个接口，支持通过注解处理器创建新文件
        filer = processingEnv.getFiler();
    }

    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
        for (TypeElement element : annotations) {
            //新建文件
            if (element.getQualifiedName().toString().equals(MyAnnotation.class.getCanonicalName())) {
                // 创建main方法
                MethodSpec main = MethodSpec.methodBuilder("main")
                        .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.STATIC)
                        .returns(void.class)
                        .addParameter(String[].class, "args")
                        .addStatement("$T.out.println($S)", System.class, "Hello, JavaPoet!")
                        .build();
                // 创建HelloWorld类
                TypeSpec helloWorld = TypeSpec.classBuilder("HelloWorld")
                        .addModifiers(Modifier.PUBLIC, Modifier.FINAL)
                        .addMethod(main)
                        .build();

                try {
                    // 生成 com.example.HelloWorld.java
                    JavaFile javaFile = JavaFile.builder("com.example", helloWorld)
                            .addFileComment(" This codes are generated automatically. Do not modify!")
                            .build();
                    //　生成文件
                    javaFile.writeTo(filer);
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        //在Gradle console 打印日志
        for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(MyAnnotation.class)) {
            System.out.println("------------------------------");
            // 判断元素的类型为Class
            if (element.getKind() == ElementKind.CLASS) {
                // 显示转换元素类型
                TypeElement typeElement = (TypeElement) element;
                // 输出元素名称
                System.out.println(typeElement.getSimpleName());
                // 输出注解属性值System.out.println(typeElement.getAnnotation(MyAnnotation.class).value());
            }
            System.out.println("------------------------------");
        }
        return true;
    }

    @Override
    public Set<String> getSupportedAnnotationTypes() {
        Set<String> annotataions = new LinkedHashSet<String>();
        annotataions.add(MyAnnotation.class.getCanonicalName());
        return annotataions;
    }

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

* 3.4 在代码中使用定义的注解 *：
需要依赖上面的两个java库annotations和processors

import com.example.MyAnnotation;

@MyAnnotation("test")
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

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

编译后就会生成指定包名的指定文件，如图：

Alt text

* 3.5 注解处理器的辅助接口 *
在自定义注解处理器的初始化接口，可以获取到以下4个辅助接口：

public class MyProcessor extends AbstractProcessor {  

    private Types typeUtils;  
    private Elements elementUtils;  
    private Filer filer;  
    private Messager messager;  

    @Override  
    public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {  
        super.init(processingEnv);  
        typeUtils = processingEnv.getTypeUtils();  
        elementUtils = processingEnv.getElementUtils();  
        filer = processingEnv.getFiler();  
        messager = processingEnv.getMessager();  
    }  
}

Types: Types是一个用来处理TypeMirror的工具
Elements: Elements是一个用来处理Element的工具
Filer: 一般我们会用它配合JavaPoet来生成我们需要的.java文件
Messager: Messager提供给注解处理器一个报告错误、警告以及提示信息的途径

* 3.5 带有注解的库提供给第三方 *

以下例子默认用gradle插件2.2以上，不再使用apt

一般使用编译时注解的库，都会有三个module:

  • 定义注解的module , java库，xxxx-annotations
  • 实现注解器的module, java库，xxxx-compiler
  • 提供对外接口的module, android库，xxxx-api

module xxxx-api的依赖这么写：
dependencies {
annotationProcessor 'xxxx-compiler:1.0.0'
compile ' xxxx-annotations:1.0.0'
//....others
}

然后第三方使用时，可以像如下这样依赖：

dependencies {
    ...
    compile 'com.google.dagger:dagger:2.9'
    annotationProcessor 'com.google.dagger:dagger-compiler:2.9'
}

sample project见AnnotationSample

参考链接：
www.jb51.net/article/802…
blog.csdn.net/github_3518…
blog.csdn.net/github_3518…
www.zhihu.com/question/36…
github.com/alibaba/ARo…
blog.csdn.net/asce1885/ar…

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