提高10倍开发效率？APT如何让Android开发变得更轻松

前言

在Android开发中，APT（Annotation Processing Tool）是一种强大的工具，它可以让开发者在编译期间处理注解，生成额外的代码。通过APT，我们可以实现很多高级功能，比如自动生成代码、实现依赖注入、生成路由表等。本文将深入探讨APT的运用以及背后的原理。

APT的基本原理

APT的基本原理是在编译期间扫描和处理源代码中的注解，然后根据注解生成相应的Java代码。这些生成的代码可以在编译后被编译器包含到最终的APK中。

APT的运作流程

扫描注解: 首先，编译器会扫描源代码中的注解，找到被标记的元素。
解析注解: 然后，APT会解析这些注解，获取注解中定义的信息。
生成代码: 接着，根据注解中的信息，APT会生成相应的Java代码。
编译代码: 最后，生成的Java代码会被编译器编译成.class文件，与其他源代码一起构建成APK。

APT的应用场景

APT在Android开发中有着广泛的应用，其中一些典型的应用场景包括：

自动生成代码： 通过APT，我们可以在编译期间生成一些重复性的代码，比如Parcelable实现、ViewHolder的生成与添加日志等，从而减少手动编写重复代码的工作量。
依赖注入： APT可以结合注解处理器，实现依赖注入的功能。通过在注解中指定依赖的对象，注解处理器可以在编译期间生成依赖注入的代码，从而实现依赖注入的功能。
路由管理： APT可以用来生成路由表，从而实现页面跳转的管理。通过在注解中指定页面的路径和参数，APT可以在编译期间生成路由表，从而实现页面跳转的自动化管理。

优势

APT 具有以下优势：

提高开发效率： APT 可以自动生成代码，减少开发人员的手动编码工作。
代码更加简洁优雅： 通过 APT 生成的代码，通常更加简洁优雅，易于理解和维护。
提高代码质量： APT 可以帮助开发人员避免一些常见的错误，提高代码质量。

使用代码示例

下面通过一个简单的例子来演示APT的使用，实现一个简单的findViewById与setText的功能。

定义注解

首先定义一个注解@BindView

@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
@Target(ElementType.FIELD)
public @interface BindView {
    @IdRes int[] value();
}

在这里使用了@Target和@Retention两个重要的元注解，用来对注解进行定义和修饰。

@Target

@Target注解用于指定注解可以应用的范围，即注解可以放置在哪些元素之上。它有一个参数，类型为ElementType[]，表示注解可以应用的目标元素类型。

常见的ElementType包括：

ElementType.TYPE: 类、接口、枚举
ElementType.FIELD: 字段
ElementType.METHOD: 方法
ElementType.PARAMETER: 参数
ElementType.CONSTRUCTOR: 构造方法
ElementType.LOCAL_VARIABLE: 局部变量
ElementType.ANNOTATION_TYPE: 注解类型
ElementType.PACKAGE: 包

例如，当我们指定@Target(ElementType.FIELD)时，表示该注解只能应用在字段上，不能应用在其他元素上。

@Retention

@Retention注解用于指定注解的生命周期，即注解在编译后是否保留到运行时。它有一个参数，类型为RetentionPolicy，表示注解的保留策略。

常见的保留策略包括：

RetentionPolicy.SOURCE: 注解仅保留在源代码中，编译时会被丢弃，不会包含在生成的class文件中。
RetentionPolicy.CLASS: 注解保留在编译后的class文件中，但在运行时会被忽略，默认值。在Kotlin中对应的是BINARY。
RetentionPolicy.RUNTIME: 注解保留在编译后的class文件中，并且在运行时可以通过反射获取到。

通常情况下，我们希望自定义注解在运行时保留，以便在运行时通过反射来获取注解信息，因此，一般会指定@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)。

例如，当我们指定@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)时，表示该注解在编译后的class文件中保留，并且可以在运行时通过反射获取到。

编写注解器

public class Processor extends AbstractProcessor {

    private Filer mFiler;
    private Messager mMessager;
    private Elements mElementUtils;

    @Override
    public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
        super.init(processingEnv);
        mFiler = processingEnv.getFiler();
        mMessager = processingEnv.getMessager();
        mElementUtils = processingEnv.getElementUtils();
    }

    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
        if (!roundEnv.processingOver()) {
            //获取与annotation相匹配的TypeElement,即有注释声明的class
            Set<TypeElement> elements = getTypeElementsByAnnotationType(annotations, roundEnv.getRootElements());

            for (TypeElement typeElement : elements) {
                //包名
                String packageName = mElementUtils.getPackageOf(typeElement).getQualifiedName().toString();
                //类名
                String typeName = typeElement.getSimpleName().toString();
                //全称类名
                ClassName className = ClassName.get(packageName, typeName);
                //自动生成类全称名
                ClassName autoGenerationClassName = ClassName.get(packageName,
                        NameUtils.getAutoGeneratorTypeName(typeName));

                //构建自动生成的类
                TypeSpec.Builder typeBuilder = TypeSpec.classBuilder(autoGenerationClassName)
                        .addModifiers(Modifier.PUBLIC)
                        .addAnnotation(Keep.class);

                //添加构造方法
                typeBuilder.addMethod(MethodSpec.constructorBuilder()
                        .addModifiers(Modifier.PUBLIC)
                        .addParameter(className, NameUtils.Variable.ANDROID_ACTIVITY)
                        .addStatement("$N($N)",
                                NameUtils.Method.BIND_VIEW,
                                NameUtils.Variable.ANDROID_ACTIVITY)
                        .build());

                //添加bindView成员方法
                MethodSpec.Builder bindViewBuilder = MethodSpec.methodBuilder(NameUtils.Method.BIND_VIEW)
                        .addModifiers(Modifier.PRIVATE)
                        .returns(TypeName.VOID)
                        .addParameter(className, NameUtils.Variable.ANDROID_ACTIVITY);

                //添加方法内容
                for (VariableElement variableElement : ElementFilter.fieldsIn(typeElement.getEnclosedElements())) {
                    BindView bindView = variableElement.getAnnotation(BindView.class);
                    if (bindView != null) {
                        bindViewBuilder.addStatement("$N.$N=($T)$N.findViewById($L)",
                                NameUtils.Variable.ANDROID_ACTIVITY,
                                variableElement.getSimpleName(),
                                variableElement,
                                NameUtils.Variable.ANDROID_ACTIVITY,
                                bindView.value()[0]
                        ).addStatement("$N.$N.setText($N.getString($L))",
                                NameUtils.Variable.ANDROID_ACTIVITY,
                                variableElement.getSimpleName(),
                                NameUtils.Variable.ANDROID_ACTIVITY,
                                bindView.value()[1]);
                    }
                }

                typeBuilder.addMethod(bindViewBuilder.build());

                //写入java文件
                try {
                    JavaFile.builder(packageName, typeBuilder.build()).build().writeTo(mFiler);
                } catch (IOException e) {
                    mMessager.printMessage(Diagnostic.Kind.ERROR, e.getMessage(), typeElement);
                }
            }
        }
        return true;
    }

    private Set<TypeElement> getTypeElementsByAnnotationType(Set<? extends TypeElement> annotations, Set<? extends Element> elements) {
        ....
    }

    @Override
    public Set<String> getSupportedAnnotationTypes() {
        return new TreeSet<>(Arrays.asList(
                BindView.class.getCanonicalName(),
                Keep.class.getCanonicalName())
        );
    }
}

在这个处理器中，按照一个类的创建顺序做了以下几步：

生成构建的类
添加类的构造方法，并在构造方法中引用我们需要的bindView方法
为类添加bindView成员方法
向bindView方法中添加实现代码，也就是findVieById与setText的代码实现
通过javaPoet写入到java文件中

JavaPoet是一个用于生成Java代码的库，它提供了一套API来构建Java源代码，并且可以输出成Java文件。

经过上面的步骤，机会自动帮我们生成一个绑定View的代码类。

注解运用

接下来，我们来演示如何使用@BindView注解：

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    @BindView(R.id.public_service, R.string.public_service)
    lateinit var sName: TextView

    @BindView(R.id.personal_wx, R.string.personal_wx)
    lateinit var sPhone: TextView

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        Butterknife.bind(this)
    }
}

在MainActivity中，我们使用了@BindView注解来标记TextView字段，然后在onCreate方法中调用Butterknife.bind(this)方法，即可自动为textView字段进行赋值，无需手动调用findViewById方法。

Butterknife是一个自定义的类，内部提供bind方法，通过反射来构建上面我们自动生成的绑定类的实例。

自动生成的类

最后，再来看下自动生成的类的真正面目。

@Keep
public class MainActivity$Binding {
  public MainActivity$Binding(MainActivity activity) {
    bindView(activity);
  }

  private void bindView(MainActivity activity) {
    activity.sName=(TextView)activity.findViewById(2131165265);
    activity.sName.setText(activity.getString(2131427362));
    activity.sPhone=(TextView)activity.findViewById(2131165262);
    activity.sPhone.setText(activity.getString(2131427360));
  }

}

注意事项与优化技巧

在使用APT时，有一些注意事项和优化技巧需要我们注意：

避免滥用APT: 虽然APT能够帮助我们实现很多高级功能，但是滥用APT会导致编译时间过长，增加项目的复杂度。因此，在使用APT时，需要权衡利弊，避免过度使用。
优化代码生成: 在编写注解处理器时，需要尽量优化生成的代码，减少生成的代码量，提高代码的执行效率。
处理异常情况: 在处理注解时，需要考虑到各种异常情况，比如注解不存在、注解参数错误等情况，从而提高代码的健壮性。

结语

通过本文的介绍，相信大家已经对APT有了更深入的理解，并且能够在实际的项目中运用APT来提高开发效率。APT作为一种强大的工具，在Android开发中有着广泛的应用前景，希望大家能够善加利用，发挥其最大的作用。