Lombok介绍、使用方法、工作原理和总结

Lombok介绍、使用方法、工作原理和总结

1 Lombok背景介绍

官方介绍如下:

Project Lombok makes java a spicier language by adding 'handlers' that know how to build and compile simple, boilerplate-free, not-quite-java code.

大致意思是Lombok通过增加一些“处理程序”,可以让java变得简洁、快速。

2 Lombok使用方法

Lombok能以简单的注解形式来简化java代码,提高开发人员的开发效率。例如开发中经常需要写的javabean,都需要花时间去添加相应的getter/setter,也许还要去写构造器、equals等方法,而且需要维护,当属性多时会出现大量的getter/setter方法,这些显得很冗长也没有太多技术含量,一旦修改属性,就容易出现忘记修改对应方法的失误。

Lombok能通过注解的方式,在编译时自动为属性生成构造器、getter/setter、equals、hashcode、toString方法。出现的神奇就是在源码中没有getter和setter方法,但是在编译生成的字节码文件中有getter和setter方法。这样就省去了手动重建这些代码的麻烦,使代码看起来更简洁些。

Lombok的使用跟引用jar包一样,可以在官网(https://projectlombok.org/download)下载jar包,也可以使用maven添加依赖:

<dependency>
    <groupId>org.projectlombok</groupId>
    <artifactId>lombok</artifactId>
    <version>1.16.20</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

接下来我们来分析Lombok中注解的具体用法。

2.1 @Data

@Data注解在类上,会为类的所有属性自动生成setter/getter、equals、canEqual、hashCode、toString方法,如为final属性,则不会为该属性生成setter方法。

官方实例如下:

import lombok.AccessLevel;
import lombok.Setter;
import lombok.Data;
import lombok.ToString;

@Data public class DataExample {
  private final String name;
  @Setter(AccessLevel.PACKAGE) private int age;
  private double score;
  private String[] tags;
  
  @ToString(includeFieldNames=true)
  @Data(staticConstructor="of")
  public static class Exercise<T> {
    private final String name;
    private final T value;
  }
}

如不使用Lombok,则实现如下:

import java.util.Arrays;

public class DataExample {
  private final String name;
  private int age;
  private double score;
  private String[] tags;
  
  public DataExample(String name) {
    this.name = name;
  }
  
  public String getName() {
    return this.name;
  }
  
  void setAge(int age) {
    this.age = age;
  }
  
  public int getAge() {
    return this.age;
  }
  
  public void setScore(double score) {
    this.score = score;
  }
  
  public double getScore() {
    return this.score;
  }
  
  public String[] getTags() {
    return this.tags;
  }
  
  public void setTags(String[] tags) {
    this.tags = tags;
  }
  
  @Override public String toString() {
    return "DataExample(" + this.getName() + ", " + this.getAge() + ", " + this.getScore() + ", " + Arrays.deepToString(this.getTags()) + ")";
  }
  
  protected boolean canEqual(Object other) {
    return other instanceof DataExample;
  }
  
  @Override public boolean equals(Object o) {
    if (o == this) return true;
    if (!(o instanceof DataExample)) return false;
    DataExample other = (DataExample) o;
    if (!other.canEqual((Object)this)) return false;
    if (this.getName() == null ? other.getName() != null : !this.getName().equals(other.getName())) return false;
    if (this.getAge() != other.getAge()) return false;
    if (Double.compare(this.getScore(), other.getScore()) != 0) return false;
    if (!Arrays.deepEquals(this.getTags(), other.getTags())) return false;
    return true;
  }
  
  @Override public int hashCode() {
    final int PRIME = 59;
    int result = 1;
    final long temp1 = Double.doubleToLongBits(this.getScore());
    result = (result*PRIME) + (this.getName() == null ? 43 : this.getName().hashCode());
    result = (result*PRIME) + this.getAge();
    result = (result*PRIME) + (int)(temp1 ^ (temp1 >>> 32));
    result = (result*PRIME) + Arrays.deepHashCode(this.getTags());
    return result;
  }
  
  public static class Exercise<T> {
    private final String name;
    private final T value;
    
    private Exercise(String name, T value) {
      this.name = name;
      this.value = value;
    }
    
    public static <T> Exercise<T> of(String name, T value) {
      return new Exercise<T>(name, value);
    }
    
    public String getName() {
      return this.name;
    }
    
    public T getValue() {
      return this.value;
    }
    
    @Override public String toString() {
      return "Exercise(name=" + this.getName() + ", value=" + this.getValue() + ")";
    }
    
    protected boolean canEqual(Object other) {
      return other instanceof Exercise;
    }
    
    @Override public boolean equals(Object o) {
      if (o == this) return true;
      if (!(o instanceof Exercise)) return false;
      Exercise<?> other = (Exercise<?>) o;
      if (!other.canEqual((Object)this)) return false;
      if (this.getName() == null ? other.getValue() != null : !this.getName().equals(other.getName())) return false;
      if (this.getValue() == null ? other.getValue() != null : !this.getValue().equals(other.getValue())) return false;
      return true;
    }
    
    @Override public int hashCode() {
      final int PRIME = 59;
      int result = 1;
      result = (result*PRIME) + (this.getName() == null ? 43 : this.getName().hashCode());
      result = (result*PRIME) + (this.getValue() == null ? 43 : this.getValue().hashCode());
      return result;
    }
  }
}

2.2 @Getter/@Setter

如果觉得@Data太过残暴(因为@Data集合了@ToString、@EqualsAndHashCode、@Getter/@Setter、@RequiredArgsConstructor的所有特性)不够精细,可以使用@Getter/@Setter注解,此注解在属性上,可以为相应的属性自动生成Getter/Setter方法,示例如下:

import lombok.AccessLevel;
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;

public class GetterSetterExample {

  @Getter @Setter private int age = 10;
  
  @Setter(AccessLevel.PROTECTED) private String name;
  
  @Override public String toString() {
    return String.format("%s (age: %d)", name, age);
  }
}

如果不使用Lombok:

public class GetterSetterExample {

  private int age = 10;

  private String name;
  
  @Override public String toString() {
    return String.format("%s (age: %d)", name, age);
  }
  
  public int getAge() {
    return age;
  }
  
  public void setAge(int age) {
    this.age = age;
  }
  
  protected void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
}

2.3 @NonNull

该注解用在属性或构造器上,Lombok会生成一个非空的声明,可用于校验参数,能帮助避免空指针。

示例如下:

import lombok.NonNull;

public class NonNullExample extends Something {
  private String name;
  
  public NonNullExample(@NonNull Person person) {
    super("Hello");
    this.name = person.getName();
  }
}

不使用Lombok:

import lombok.NonNull;

public class NonNullExample extends Something {
  private String name;
  
  public NonNullExample(@NonNull Person person) {
    super("Hello");
    if (person == null) {
      throw new NullPointerException("person");
    }
    this.name = person.getName();
  }
}

2.4 @Cleanup

该注解能帮助我们自动调用close()方法,很大的简化了代码。

示例如下:

import lombok.Cleanup;
import java.io.*;

public class CleanupExample {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    @Cleanup InputStream in = new FileInputStream(args[0]);
    @Cleanup OutputStream out = new FileOutputStream(args[1]);
    byte[] b = new byte[10000];
    while (true) {
      int r = in.read(b);
      if (r == -1) break;
      out.write(b, 0, r);
    }
  }
}

如不使用Lombok,则需如下:

import java.io.*;

public class CleanupExample {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    InputStream in = new FileInputStream(args[0]);
    try {
      OutputStream out = new FileOutputStream(args[1]);
      try {
        byte[] b = new byte[10000];
        while (true) {
          int r = in.read(b);
          if (r == -1) break;
          out.write(b, 0, r);
        }
      } finally {
        if (out != null) {
          out.close();
        }
      }
    } finally {
      if (in != null) {
        in.close();
      }
    }
  }
}

2.5 @EqualsAndHashCode

默认情况下,会使用所有非静态(non-static)和非瞬态(non-transient)属性来生成equals和hasCode,也能通过exclude注解来排除一些属性。

示例如下:

import lombok.EqualsAndHashCode;

@EqualsAndHashCode(exclude={"id", "shape"})
public class EqualsAndHashCodeExample {
  private transient int transientVar = 10;
  private String name;
  private double score;
  private Shape shape = new Square(5, 10);
  private String[] tags;
  private int id;
  
  public String getName() {
    return this.name;
  }
  
  @EqualsAndHashCode(callSuper=true)
  public static class Square extends Shape {
    private final int width, height;
    
    public Square(int width, int height) {
      this.width = width;
      this.height = height;
    }
  }
}

2.6 @ToString

类使用@ToString注解,Lombok会生成一个toString()方法,默认情况下,会输出类名、所有属性(会按照属性定义顺序),用逗号来分割。

通过将includeFieldNames参数设为true,就能明确的输出toString()属性。这一点是不是有点绕口,通过代码来看会更清晰些。

使用Lombok的示例:

import lombok.ToString;

@ToString(exclude="id")
public class ToStringExample {
  private static final int STATIC_VAR = 10;
  private String name;
  private Shape shape = new Square(5, 10);
  private String[] tags;
  private int id;
  
  public String getName() {
    return this.getName();
  }
  
  @ToString(callSuper=true, includeFieldNames=true)
  public static class Square extends Shape {
    private final int width, height;
    
    public Square(int width, int height) {
      this.width = width;
      this.height = height;
    }
  }
}

不使用Lombok的示例如下:

import java.util.Arrays;

public class ToStringExample {
  private static final int STATIC_VAR = 10;
  private String name;
  private Shape shape = new Square(5, 10);
  private String[] tags;
  private int id;
  
  public String getName() {
    return this.getName();
  }
  
  public static class Square extends Shape {
    private final int width, height;
    
    public Square(int width, int height) {
      this.width = width;
      this.height = height;
    }
    
    @Override public String toString() {
      return "Square(super=" + super.toString() + ", width=" + this.width + ", height=" + this.height + ")";
    }
  }
  
  @Override public String toString() {
    return "ToStringExample(" + this.getName() + ", " + this.shape + ", " + Arrays.deepToString(this.tags) + ")";
  }
}

2.7 @NoArgsConstructor, @RequiredArgsConstructor and @AllArgsConstructor

无参构造器、部分参数构造器、全参构造器。Lombok没法实现多种参数构造器的重载。

Lombok示例代码如下:

import lombok.AccessLevel;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.NonNull;

@RequiredArgsConstructor(staticName = "of")
@AllArgsConstructor(access = AccessLevel.PROTECTED)
public class ConstructorExample<T> {
  private int x, y;
  @NonNull private T description;
  
  @NoArgsConstructor
  public static class NoArgsExample {
    @NonNull private String field;
  }
}

不使用Lombok的示例如下:

public class ConstructorExample<T> {
  private int x, y;
  @NonNull private T description;
  
  private ConstructorExample(T description) {
    if (description == null) throw new NullPointerException("description");
    this.description = description;
  }
  
  public static <T> ConstructorExample<T> of(T description) {
    return new ConstructorExample<T>(description);
  }
  
  @java.beans.ConstructorProperties({"x", "y", "description"})
  protected ConstructorExample(int x, int y, T description) {
    if (description == null) throw new NullPointerException("description");
    this.x = x;
    this.y = y;
    this.description = description;
  }
  
  public static class NoArgsExample {
    @NonNull private String field;
    
    public NoArgsExample() {
    }
  }
}

3 Lombok工作原理分析

会发现在Lombok使用的过程中,只需要添加相应的注解,无需再为此写任何代码。自动生成的代码到底是如何产生的呢?

核心之处就是对于注解的解析上。JDK5引入了注解的同时,也提供了两种解析方式。

  • 运行时解析

运行时能够解析的注解,必须将@Retention设置为RUNTIME,这样就可以通过反射拿到该注解。java.lang.reflect反射包中提供了一个接口AnnotatedElement,该接口定义了获取注解信息的几个方法,Class、Constructor、Field、Method、Package等都实现了该接口,对反射熟悉的朋友应该都会很熟悉这种解析方式。

  • 编译时解析

编译时解析有两种机制,分别简单描述下:

1)Annotation Processing Tool

apt自JDK5产生,JDK7已标记为过期,不推荐使用,JDK8中已彻底删除,自JDK6开始,可以使用Pluggable Annotation Processing API来替换它,apt被替换主要有2点原因:

  • api都在com.sun.mirror非标准包下
  • 没有集成到javac中,需要额外运行

2)Pluggable Annotation Processing API

JSR 269自JDK6加入,作为apt的替代方案,它解决了apt的两个问题,javac在执行的时候会调用实现了该API的程序,这样我们就可以对编译器做一些增强,这时javac执行的过程如下:
这里写图片描述

Lombok本质上就是一个实现了“JSR 269 API”的程序。在使用javac的过程中,它产生作用的具体流程如下:

  1. javac对源代码进行分析,生成了一棵抽象语法树(AST)
  2. 运行过程中调用实现了“JSR 269 API”的Lombok程序
  3. 此时Lombok就对第一步骤得到的AST进行处理,找到@Data注解所在类对应的语法树(AST),然后修改该语法树(AST),增加getter和setter方法定义的相应树节点
  4. javac使用修改后的抽象语法树(AST)生成字节码文件,即给class增加新的节点(代码块)

拜读了Lombok源码,对应注解的实现都在HandleXXX中,比如@Getter注解的实现时HandleGetter.handle()。还有一些其它类库使用这种方式实现,比如Google AutoDagger等等。

4. Lombok的优缺点

优点:

  1. 能通过注解的形式自动生成构造器、getter/setter、equals、hashcode、toString等方法,提高了一定的开发效率
  2. 让代码变得简洁,不用过多的去关注相应的方法
  3. 属性做修改时,也简化了维护为这些属性所生成的getter/setter方法等

缺点:

  1. 不支持多种参数构造器的重载
  2. 虽然省去了手动创建getter/setter方法的麻烦,但大大降低了源代码的可读性和完整性,降低了阅读源代码的舒适度

5. 总结

Lombok虽然有很多优点,但Lombok更类似于一种IDE插件,项目也需要依赖相应的jar包。Lombok依赖jar包是因为编译时要用它的注解,为什么说它又类似插件?因为在使用时,eclipse或IntelliJ
IDEA都需要安装相应的插件,在编译器编译时通过操作AST(抽象语法树)改变字节码生成,变向的就是说它在改变java语法。它不像spring的依赖注入或者mybatis的ORM一样是运行时的特性,而是编译时的特性。这里我个人最感觉不爽的地方就是对插件的依赖!因为Lombok只是省去了一些人工生成代码的麻烦,但IDE都有快捷键来协助生成getter/setter等方法,也非常方便。

知乎上有位大神发表过对Lombok的一些看法:

这是一种低级趣味的插件,不建议使用。JAVA发展到今天,各种插件层出不穷,如何甄别各种插件的优劣?能从架构上优化你的设计的,能提高应用程序性能的,
实现高度封装可扩展的..., 像lombok这种,像这种插件,已经不仅仅是插件了,改变了你如何编写源码,事实上,少去了代码你写上去又如何? 
如果JAVA家族到处充斥这样的东西,那只不过是一坨披着金属颜色的屎,迟早会被其它的语言取代。

虽然话糙但理确实不糙,试想一个项目有非常多类似Lombok这样的插件,个人觉得真的会极大的降低阅读源代码的舒适度。

虽然非常不建议在属性的getter/setter写一些业务代码,但在多年项目的实战中,有时通过给getter/setter加一点点业务代码,能极大的简化某些业务场景的代码。所谓取舍,也许就是这时的舍弃一定的规范,取得极大的方便。

我现在非常坚信一条理念,任何编程语言或插件,都仅仅只是工具而已,即使工具再强大也在于用的人,就如同小米加步枪照样能赢飞机大炮的道理一样。结合具体业务场景和项目实际情况,无需一味追求高大上的技术,适合的才是王道。

Lombok有它的得天独厚的优点,也有它避之不及的缺点,熟知其优缺点,在实战中灵活运用才是王道。

参考:

https://projectlombok.org/features/

https://github.com/rzwitserloot/lombok?spm=a2c4e.11153940.blogcont59972.5.2aeb6d32hayLHv

https://www.zhihu.com/question/42348457

https://blog.csdn.net/ghsau/article/details/52334762