Java - Lombok介绍、使用、工作原理、优缺点

介绍

Project Lombok is a java library that automatically plugs into your editor and build tools, spicing up your java.Never write another getter or equals method again, with one annotation your class has a fully featured builder, Automate your logging variables, and much more.

大概的意思:Lombok是一个Java库,能自动插入编辑器并构建工具,简化Java开发。通过添加注解的方式,不需要为类编写getter或eques方法,同时可以自动化日志变量。

简而言之: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。


Lombok的使用

第一步:安装插件
使用Lombok还需要插件的配合,我使用开发工具为idea,这里只讲解idea中安装lombok插件,使用eclipse和myeclipse的小伙伴和自行google安装方法。
打开idea的设置,点击Plugins,点击Browse repositories,在弹出的窗口中搜索lombok,然后安装即可。

 第二步:开启注解处理器

Annotation Processors > Enable annotation processing

第三步:添加maven依赖

<dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><version>1.18.4</version><scope>provided</scope>
</dependency>


 


示例

下面举两个栗子,看看使用lombok和不使用的区别。

创建一个用户类

不使用Lombok

public class User implements Serializable {private static final long serialVersionUID = -8054600833969507380L;private Integer id;private String username;private Integer age;public User() {}public Integer getId() {return id;}public void setId(Integer id) {this.id = id;}public String getUsername() {return username;}public void setUsername(String username) {this.username = username;}public Integer getAge() {return age;}public void setAge(Integer age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"id=" + id +", username='" + username + '\'' +", age=" + age +'}';}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) {return true;}if (o == null || getClass() != o.getClass()) {return false;}User user = (User) o;return Objects.equals(id, user.id) &&Objects.equals(username, user.username) &&Objects.equals(age, user.age);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(id, username, age);}}

使用Lombok后: 

@Data
public class User implements Serializable {private static final long serialVersionUID = -8054600833969507380L;private Integer id;private String username;private Integer age;}

 编译源文件,然后反编译class文件,反编译结果如下图。说明@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。

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping(("/user"))
public class UserController {@GetMapping("/getUserById/{id}")public User getUserById(@PathVariable Integer id) {User user = new User();user.setUsername("风清扬");user.setAge(21);user.setId(id);if (log.isInfoEnabled()) {log.info("用户 {}", user);}return user;}}

通过反编译可以看到@Slf4j注解生成了log日志变量(严格意义来说是常量),无需去声明一个log就可以在类中使用log记录日志。


Lombok工作原理

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,javac执行的过程如下:

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:

javac对源代码进行分析,生成了一棵抽象语法树(AST)
运行过程中调用实现了“JSR 269 API”的Lombok程序
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
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)
通过读Lombok源码,发现对应注解的实现都在HandleXXX中,比如@Getter注解的实现在HandleGetter.handle()。还有一些其它类库使用这种方式实现,比如Google Auto、Dagger等等。


常用注解

@Setter 注解在类或字段,注解在类时为所有字段生成setter方法,注解在字段上时只为该字段生成setter方法。
@Getter 使用方法同上,区别在于生成的是getter方法。
@ToString 注解在类,添加toString方法。
@EqualsAndHashCode 注解在类,生成hashCode和equals方法。
@NoArgsConstructor 注解在类,生成无参的构造方法。
@RequiredArgsConstructor 注解在类,为类中需要特殊处理的字段生成构造方法,比如final和被@NonNull注解的字段。
@AllArgsConstructor 注解在类,生成包含类中所有字段的构造方法。
@Data 注解在类,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。
@Slf4j 注解在类,生成log变量,严格意义来说是常量。private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(UserController.class);

@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。

示例代码:

//成员方法参数加上@NonNull注解,构造方法也一样,在此不做演示
public String getName(@NonNull Person p){return p.getName();
}

实际效果相当于:

public String getName(Person p){if(p==null){throw new NullPointerException("person");}return p.getName();
}

 

@Getter@Setter:在JavaBean或类JavaBean中使用,使用此注解相当于为成员变量生成对应的get和set方法,方法默认修饰符为public,同时还可以使用AccessLevel为生成的方法指定访问修饰符。这两个注解还可以直接用在类上,可以为此类里的所有非静态成员变量生成对应的get和set方法。

示例代码:

public class Student{@Getter@Setterprivate String name;@Setter(AccessLevel.PROTECTED)private int age;@Getter(AccessLevel.PUBLIC)private String language;
}

实际效果相当于:

public class Student{private String name;private int age;private String language;public void setName(String name){this.name = name;}public String getName(){return name;}protected void setAge(int age){this.age = age;}public String getLanguage(){return language;}
}

@Cleanup这个注解用在变量前面,可以保证此变量代表的资源会被自动关闭,默认是调用资源的close()方法,如果该资源有其它关闭方法,可使用@Cleanup(“methodName”)来指定要调用的方法。

示例代码:

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[1024];while (true) {int r = in.read(b);if (r == -1) break;out.write(b, 0, r);}}

实际效果相当于:

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();}}
}

@ToString在JavaBean或类JavaBean中使用,使用此注解会自动重写对应的toStirng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callSuper参数来指定是否引用父类,includeFieldNames参数设为true,就能明确的输出toString()属性。

<code>@ToString(exclude=”column”)</code>
意义:排除column列所对应的元素,即在生成toString方法时不包含column参数;
<code>@ToString(exclude={“column1″,”column2″})</code>
意义:排除多个column列所对应的元素,其中间用英文状态下的逗号进行分割,即在生成toString方法时不包含多个column参数;
<code>@ToString(of=”column”)</code>
意义:只生成包含column列所对应的元素的参数的toString方法,即在生成toString方法时只包含column参数;;
<code>@ToString(of={“column1″,”column2”})</code>
意义:只生成包含多个column列所对应的元素的参数的toString方法,其中间用英文状态下的逗号进行分割,即在生成toString方法时只包含多个column参数;

示例代码:

@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;}}
}

实际效果相当于:

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) + ")";}
}

@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。

示例代码:

@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;}}
}

@NoArgsConstructor@RequiredArgsConstructor@AllArgsConstructor

这三个注解都是用在类上的,第一个和第三个都很好理解,就是为该类产生无参的构造方法和包含所有参数的构造方法,第二个注解则使用类中所有带有@NonNull注解的或者带有final修饰的成员变量生成对应的构造方法,当然,成员变量都是非静态的,另外,如果类中含有final修饰的成员变量,是无法使用@NoArgsConstructor注解的。

三个注解都可以指定生成的构造方法的访问权限,同时,第二个注解还可以用@RequiredArgsConstructor(staticName=”methodName”)的形式生成一个指定名称的静态方法,返回一个调用相应的构造方法产生的对象。

示例代码:

@RequiredArgsConstructor(staticName = "myShape")
@AllArgsConstructor(access = AccessLevel.PROTECTED)
@NoArgsConstructor
public class Shape {private int x;@NonNullprivate double y;@NonNullprivate String name;
}

实际效果相当于:

public class Shape {private int x;private double y;private String name;public Shape(){}protected Shape(int x,double y,String name){this.x = x;this.y = y;this.name = name;}public Shape(double y,String name){this.y = y;this.name = name;}public static Shape myShape(double y,String name){return new Shape(y,name);}
}

@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。@Value注解和@Data类似,区别在于它会把所有成员变量默认定义为private final修饰,并且不会生成set方法。

官方实例如下:

@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;}
}

实际效果相当于:

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;}}
}

@SneakyThrows这个注解用在方法上,可以将方法中的代码用try-catch语句包裹起来,捕获异常并在catch中用Lombok.sneakyThrow(e)把异常抛出,可以使用@SneakyThrows(Exception.class)的形式指定抛出哪种异常,很简单的注解,直接看个例子:

public class SneakyThrows implements Runnable {@SneakyThrows(UnsupportedEncodingException.class)public String utf8ToString(byte[] bytes) {return new String(bytes, "UTF-8");}@SneakyThrowspublic void run() {throw new Throwable();}
}

实际效果相当于:

public class SneakyThrows implements Runnable {public String utf8ToString(byte[] bytes) {try{return new String(bytes, "UTF-8");}catch(UnsupportedEncodingException uee){throw Lombok.sneakyThrow(uee);}}public void run() {try{throw new Throwable();}catch(Throwable t){throw Lombok.sneakyThrow(t);}}
}

@Synchronized这个注解用在类方法或者实例方法上,效果和synchronized关键字相同,区别在于锁对象不同,对于类方法和实例方法,synchronized关键字的锁对象分别是类的class对象和this对象,而@Synchronized得锁对象分别是私有静态final对象LOCK和私有final对象lock,当然,也可以自己指定锁对象,例子也很简单:

public class Synchronized {private final Object readLock = new Object();@Synchronizedpublic static void hello() {System.out.println("world");}@Synchronizedpublic int answerToLife() {return 42;}@Synchronized("readLock")public void foo() {System.out.println("bar");}
}

实际效果相当于:

public class Synchronized {private static final Object $LOCK = new Object[0];private final Object $lock = new Object[0];private final Object readLock = new Object();public static void hello() {synchronized($LOCK) {System.out.println("world");}}public int answerToLife() {synchronized($lock) {return 42;}}public void foo() {synchronized(readLock) {System.out.println("bar");}}}

@Log这个注解用在类上,可以省去从日志工厂生成日志对象这一步,直接进行日志记录,具体注解根据日志工具的不同而不同,同时,可以在注解中使用topic来指定生成log对象时的类名。不同的日志注解总结如下(上面是注解,下面是实际作用):

@CommonsLog
private static final org.apache.commons.logging.Log log = org.apache.commons.logging.LogFactory.getLog(LogExample.class);
@JBossLog
private static final org.jboss.logging.Logger log = org.jboss.logging.Logger.getLogger(LogExample.class);
@Log
private static final java.util.logging.Logger log = java.util.logging.Logger.getLogger(LogExample.class.getName());
@Log4j
private static final org.apache.log4j.Logger log = org.apache.log4j.Logger.getLogger(LogExample.class);
@Log4j2
private static final org.apache.logging.log4j.Logger log = org.apache.logging.log4j.LogManager.getLogger(LogExample.class);
@Slf4j
private static final org.slf4j.Logger log = org.slf4j.LoggerFactory.getLogger(LogExample.class);
@XSlf4j
private static final org.slf4j.ext.XLogger log = org.slf4j.ext.XLoggerFactory.getXLogger(LogExample.class);


注解使用有风险

Lombok的优点显而易见,可以帮助我们省去很多冗余代码 

那它都有哪些缺点?

在使用Lombok过程中,如果对于各种注解的底层原理不理解的话,很容易产生意想不到的结果。

举一个简单的例子:我们知道,当我们使用@Data定义一个类的时候,会自动帮我们生成equals()方法 。但是如果只使用了@Data,而不使用@EqualsAndHashCode(callSuper=true)的话,会默认是@EqualsAndHashCode(callSuper=false),这时候生成的equals()方法只会比较子类的属性,不会考虑从父类继承的属性,无论父类属性访问权限是否开放,这就可能得到意想不到的结果。

使用过程中如果不小心,在一定程度上就会破坏代码的封装性。

举个简单的例子,我们定义一个购物车类,并且使用了@Data注解:

@Data
public class ShoppingCart { //商品数目private int itemsCount; //总价格private double totalPrice; //商品明细private List items = new ArrayList<>();
}

我们知道,购物车中商品数目、商品明细以及总价格三者之前其实是有关联关系的,如果需要修改的话是要一起修改的。但是,我们使用了Lombok的@Data注解,对于itemsCount 和 totalPrice这两个属性,虽然我们将它们定义成 private 类型,但是提供了 public 的 getter、setter 方法。

外部可以通过 setter 方法随意地修改这两个属性的值,我们可以随意调用 setter 方法,来重新设置 itemsCount、totalPrice 属性的值,这也会导致其跟 items 属性的值不一致。

而面向对象封装的定义是:通过访问权限控制,隐藏内部数据,外部仅能通过类提供的有限的接口访问、修改内部数据。所以,暴露不应该暴露的 setter 方法,明显违反了面向对象的封装特性。

好的做法应该是不提供getter/setter,而是只提供一个public的addItem方法,同时取修改itemsCount、totalPrice以及items三个属性。

因此,在此种情况下,就不适合使用Lombok,或者只用@Getter不用@Setter,而别直接使用@Data,在使用过程中,需要多多小心。

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