Lombok一文通

1、Lombok简介

作为java的忠实粉丝，但也不得不承认，java是一门比较啰嗦的语言，很多代码的编写远不如其他静态语言方便，更别说跟脚本语言比较了。

因此，lombok应运而生。

Lombok是一种工具库，它提供了一组注解，用于简化Java代码的编写。它的主要目标是通过自动生成代码来减少样板代码的数量，从而提高开发人员的生产力。

使用Lombok，开发人员可以通过添加注解来自动生成getter和setter方法、构造函数、equals和hashCode方法，以及其他常见的样板代码。此外，Lombok还提供了一些其他的注解，可以自动生成日志记录、单例模式、Builder模式等。

Lombok的使用非常简单，只需在类或字段上添加注解即可。在编译时，Lombok会自动生成相应的代码，并将其写入源代码中。这意味着生成的代码会被编译器视为原始代码的一部分，从而允许开发人员在使用生成的代码时获得代码补全和其他IDE功能的支持。

总的来说，Lombok是一个能够减少Java代码冗余的有用工具，它可以帮助开发人员更高效地编写代码，提高开发速度和代码质量。

项目地址： lombok官网

2、Lombok原理

用了那么久lombok，就是觉得写代码方便很多了，但它底层的原理是什么呢？

Lombok 的核心原理是在编译时通过注解处理器（Annotation Processor）来操作抽象语法树（Abstract Syntax Tree, AST），从而扩展 Java 编译器的功能。

2.1.Lombok工作原理

Lombok 的工作原理主要包括以下几个步骤：

注解定义： Lombok 定义了一系列注解，这些注解可以被应用于 Java 类、方法、字段等元素上。
注解处理器： Lombok 包含了一个或多个注解处理器，这些处理器在编译时期被触发。当处理器检测到 Lombok 注解时，它会根据注解的配置生成相应的代码。
编译时代码生成：使用 Lombok 注解的 Java 类在编译时，Lombok 的注解处理器会读取注解信息，并根据这些信息生成额外的 Java 代码。例如，当在字段上使用 @Getter 和 @Setter 注解时，Lombok 会生成对应的 getter 和 setter 方法。
AST 操作： Lombok 通过操作 Java 源文件的 AST 来插入生成的代码。AST 是源代码的树状结构表示，Lombok 通过修改 AST 来实现代码的自动添加。
源代码注入：生成的代码会被注入到源文件中，通常作为单独的文件或在原有文件中以特殊的方式添加，以便编译器能够识别并编译这些新增的代码。
IDE 集成： Lombok 还提供了对 IntelliJ IDEA 和 Eclipse 等 IDE 的支持。这意味着在使用这些 IDE 时，你可以获得完整的 Lombok 注解支持，包括代码补全、导航、重构等特性。
构建工具集成： Lombok 与 Maven 和 Gradle 等构建工具集成，确保在构建项目时能够正确处理 Lombok 注解。
无运行时依赖：由于 Lombok 在编译时生成代码，因此它不会在运行时添加任何依赖或性能开销。

2.2.idea为什么需要引入lombok插件

Lombok 通过注解来自动生成代码，但这些注解发生在编译期。但我们使用ide进行开发的时候，在编写代码就已经需要知道注解的语义，因此通过插件，以便 IDE 能够理解 Lombok 注解并提供相应的代码补全、导航和错误检查功能。

注解处理器集成： Lombok 作为一个 Java 库，通过注解处理器在编译时生成额外的代码。IntelliJ IDEA 插件确保了这些注解处理器被正确集成到 IDE 中。
代码补全：插件为 Lombok 提供的注解（如 @Getter, @Setter, @ToString 等）提供代码补全功能，使得开发更加高效。
导航和查找：使用 Lombok 插件，IDEA 可以正确导航到 Lombok 生成的方法和构造函数，就像它们是手写的一样。
错误检查和代码分析：插件允许 IDEA 对 Lombok 注解进行语义分析，提供错误和警告信息，帮助开发者避免潜在的问题。
预览生成的代码：在某些情况下，插件允许开发者预览 Lombok 注解生成的代码，这有助于理解背后的行为。

3、插入式注解处理器

在 Java 中，插入式注解处理器（Pluggable Annotation Processor）允许开发者在编译时期自动处理特定的注解。下面是一个简单的示例，演示如何创建和使用自定义注解以及相应的注解处理器。

1.创建自定义注解

首先，定义一个注解，用来标记需要生成额外代码的类。

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
@Target(ElementType.TYPE) // 标记在类上
public @interface GenerateClass {String value() default "DefaultClassName";
}

2.创建注解处理器

import javax.annotation.processing.AbstractProcessor;
import javax.annotation.processing.RoundEnvironment;
import javax.annotation.processing.Processor;
import javax.lang.model.element.TypeElement;
import javax.lang.model.element.Element;
import javax.tools.Diagnostic;
import com.google.auto.service.AutoService;
import com.example.annotations.GenerateClass;
import javax.annotation.processing.SupportedAnnotationTypes;
import javax.annotation.processing.SupportedSourceVersion;
import javax.annotation.processing.Filer;
import javax.tools.JavaFileObject;
import java.io.Writer;
import java.util.Set;@AutoService(Processor.class)
@SupportedAnnotationTypes("com.example.annotations.GenerateClass")
@SupportedSourceVersion(javax.lang.model.SourceVersion.RELEASE_8)
public class GenerateClassProcessor extends AbstractProcessor {@Overridepublic boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(GenerateClass.class)) {GenerateClass generateClass = element.getAnnotation(GenerateClass.class);String className = generateClass.value();try {Filer filer = processingEnv.getFiler();JavaFileObject builderFile = filer.createSourceFile(className);try (Writer writer = builderFile.openWriter()) {writer.write("public class " + className + " {\n");writer.write("    public " + className + "() {\n");writer.write("        System.out.println(\\\"New class generated!\\\");\n");writer.write("    }\n");writer.write("}\n");}} catch (Exception e) {processingEnv.getMessager().printMessage(Diagnostic.Kind.ERROR, e.getMessage());}}return true;}
}

3.注册注解处理器

如果你使用了 Google 的 AutoService，则注解处理器会自动注册。否则，你需要在 META-INF/services 目录下创建一个名为 javax.annotation.processing.Processor 的文件，并填入你的处理器的全限定名。

import com.example.annotations.GenerateClass;@GenerateClass(value = "MyGeneratedClass")
public class MyClass {// 这个类会被注解处理器处理，并生成 MyGeneratedClass
}

4.编译项目

编译你的项目，注解处理器将自动运行，并根据 GenerateClass 注解生成新的类文件。

注意事项：

注解处理器是在编译时执行的，因此它们不会影响运行时性能。
确保你的注解处理器类被正确注册，以便编译器能够发现并使用它。
使用 @SupportedAnnotationTypes 和 @SupportedSourceVersion 注解来声明你的处理器支持哪些注解和 Java 版本。
处理过程中发生的任何异常都需要被捕获并适当处理，通常通过 processingEnv.getMessager().printMessage() 打印错误信息。

4、Lombok示例

3.1.javabean注解

注解名称	作用
@Getter	用于自动生成字段的get方法。作为类注解，则生成该类所有字段的getter方法(static字段不参与)；作为字段注解，则生成该字段的getter方法。
@Setter	用于自动生成字段的set方法。作为类注解，则生成该类所有字段的setter方法(final/static字段不参与)；作为字段注解，则生成该字段的setter方法。
@ToString	自动生成 `toString()` 方法，包括类的所有实例字段和final字段，不包括static字段。
@EqualsAndHashCode	自动生成 `equals()` 和 `hashCode()` 方法
@NoArgsConstructor	自动生成无参构造函数
@AllArgsConstructor	自动生成包含所有字段的构造函数
@RequiredArgsConstructo	自动生成包含所有非 `final` 和非静态字段的构造函数，并标记为 `@NonNull` 的字段
@Data	组合注解，相当于 `@Getter`, `@Setter`, `@RequiredArgsConstructor`, `@ToString`, 和 `@EqualsAndHashCode`
@Value	类似 `@Data`，但生成不可变对象（所有字段都是 `final`）

现在对@Data注解进行演示

假设一个普通的javabean定义如下：

import lombok.Data;@Data
public class Person {private int age;private String name;private static String key = "key";private final String finalField = "FINALFIELD";
}

经过lombok插件的翻译之后，变成：

import java.util.Objects;public class Person {private int age;private String name;private static String key = "key";private final String finalField = "FINALFIELD";public Person() {}public int getAge() {return this.age;}public String getName() {return this.name;}public String getFinalField() {Objects.requireNonNull(this);return "FINALFIELD";}public void setAge(final int age) {this.age = age;}public void setName(final String name) {this.name = name;}public boolean equals(final Object o) {if (o == this) {return true;} else if (!(o instanceof Person)) {return false;} else {Person other = (Person)o;if (!other.canEqual(this)) {return false;} else if (this.getAge() != other.getAge()) {return false;} else {Object this$name = this.getName();Object other$name = other.getName();if (this$name == null) {if (other$name != null) {return false;}} else if (!this$name.equals(other$name)) {return false;}Object this$finalField = this.getFinalField();Object other$finalField = other.getFinalField();if (this$finalField == null) {if (other$finalField != null) {return false;}} else if (!this$finalField.equals(other$finalField)) {return false;}return true;}}}protected boolean canEqual(final Object other) {return other instanceof Person;}public int hashCode() {int PRIME = true;int result = 1;result = result * 59 + this.getAge();Object $name = this.getName();result = result * 59 + ($name == null ? 43 : $name.hashCode());Object $finalField = this.getFinalField();result = result * 59 + ($finalField == null ? 43 : $finalField.hashCode());return result;}public String toString() {int var10000 = this.getAge();return "Person(age=" + var10000 + ", name=" + this.getName() + ", finalField=" + this.getFinalField() + ")";}
}

3.2.@Builder注解

@Builder也是一个非常常用的注解，为类提供构建器模式支持，允许链式调用。对于上面的Person定义，使用该注解之后，编译器会自动生成一个Builder类。代码大致如下：

public class Person$PersonBuilder {private int age;private String name;Person$PersonBuilder() {}public Person$PersonBuilder age(final int age) {this.age = age;return this;}public Person$PersonBuilder name(final String name) {this.name = name;return this;}public Person build() {return new Person(this.age, this.name);}public String toString() {return "Person.PersonBuilder(age=" + this.age + ", name=" + this.name + ")";}
}

如此，客户端便可已链式的方式进行创建实例，如下：

Person p = Person.builder().age(1).name("Tom").build();

3.3.日志类注解

lombok为各种常见的日志框架提供简易注解，有如下几个注解。

需要注意的是，

log注解只能用于类，接口，enum，或者record等。

注解只提供代码上的引用，项目仍然需要引入相关的依赖及配置才能使日志生效。

注解名称	作用
@Log	jdk官方log接口
@Log4j	log4j日志接口
@Log4j2	log4j2日志接口
@Slf4j	Slf4j日志门面接口

下面以@slf4j注解进行演示说明

@Slf4j
public class TestLombok {public static void main(String[] args) {log.info("此处是日志");}
}

翻译的代码如下：

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;public class TestLombok {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(TestLombok.class);public TestLombok() {}public static void main(String[] args) {log.info("此处是日志");}
}

3.4.@Cleanup注解

在jdk1.7之前，对于io资源的使用，一般是使用类似的代码，需要在io流使用结束后关闭资源。

import java.io.FileInputStream;public class Test {public static void main(String[] args) {FileInputStream fis = null;try {fis = new FileInputStream("input.txt");} catch (Exception e) {} finally {if (fis != null) {try {fis.close();} catch (Exception ignore) {}}}}
}

jdk1.7引入了try-with-resources语句块，可以自动处理单个或多个资源的关闭。类似下面的语法。

    public static void main(String[] args) {try ( FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt")){// do sth} catch (Exception ignored) {} }

@Cleanup做的也是类似的工作。个人觉得该注解比较鸡肋，因为jdk已经有官方的实现了。

源代码如下：

import lombok.Cleanup;import java.io.FileInputStream;public class Test {public static void main(String[] args) throws Exception {@Cleanup var file1 = new FileInputStream("input.txt");@Cleanup var file2 = new FileInputStream("input.txt");@Cleanup var file3 = new FileInputStream("input.txt");}
}

翻译的代码如下：

import java.io.FileInputStream;
import java.util.Collections;public class Test {public Test() {}public static void main(String[] args) throws Exception {FileInputStream file1 = new FileInputStream("input.txt");try {FileInputStream file2 = new FileInputStream("input.txt");try {FileInputStream file3 = new FileInputStream("input.txt");if (Collections.singletonList(file3).get(0) != null) {file3.close();}} finally {if (Collections.singletonList(file2).get(0) != null) {file2.close();}}} finally {if (Collections.singletonList(file1).get(0) != null) {file1.close();}}}
}

当然，lombok还有其他很多注解，但可能使用频率没那么广泛，感兴趣的读者可以自行查阅。