100行代码拆解EventBus核心逻辑(三)

阳仔

发布于 2019-12-17 18:16:09

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发布于 2019-12-17 18:16:09

关于我一个有思想的程序猿，终身学习实践者，目前在一个创业团队任team lead，技术栈涉及Android、Python、Java和Go，这个也是我们团队的主要技术栈。 Github：https://github.com/hylinux1024 微信公众号：终身开发者(angrycode)

在前文的讲解中对 EventBus 的实现逻辑有了大概的理解之后，我们知道 Java 解析注解可以在运行时解析也可以在编译期间解析。由于运行时解析是通过反射来获取注解标记的类、方法、属性等对象，它的性能要受到反射的影响。因此在一些基础组件中更常见的做法是使用注解解析器技术，像 Dagger、 butterknife、 ARouter 以及本文所接触的 EventBus等框架库都是使用到了注解解析器的技术。接下来我们来实现一个注解解析器。（本文代码有点多）

项目结构

首先我们需要把项目结构改造一下

# 项目结构省略了部分文件展示
├── annotation              # 注解等元数据定义
├── annotationProcessor     # 注解解析以及代码生成
├── app                     # 客户端使用入口
├── easybuslib              # 核心接口
├── local.properties
└── settings.gradle

与 app 同级的目录增加了 annotation 、 annotationProcessor 和 easybuslib。其中创建 annotation 和 annotationProcessor 这两个项目时一定要选择 java library。前者主要是用于定义注解和封装一些基础数据结构，后者是用于解析注解。注意 annotationProcessor 在项目使用时，并不会打包到 app 中，它只会在编译期间对注解进行解析处理。easybuslib 是 android library。

它们之间的关系为

# 符号 “->” 表示库依赖
# 符号 “=>” apt 依赖，并不会打包到 app 中
app -> easybuslib -> annotation
app => annotationProcessor
annotationProcessor -> annotation

annotation

annotation 是一个纯粹的 java 项目，主要定义了注解 EasySubscribe、 SubscriberMethod 和 Subscription 这个是 EasyBus 会直接使用到的类，而在 meta 包中定义了注解解析器需要使用到的数据结构。这个包结构分工是很明确的。

# annotation 主要的项目结构
└── src/main/java
    └── com.gitlab.annotation
        ├── EasySubscribe.java
        ├── SubscriberMethod.java
        ├── Subscription.java
        └── meta
            ├── SubscriberInfo.java
            ├── SubscriberInfoIndex.java
            └── SubscriberMethodInfo.java

在这个库中实现自定义的注解

annotationProcessor

# annotationProcessor 主要的项目结构
└── src/main/java
    └── com.gitlab.annotationprocessor
        └── EasyBusAnnotationProcessor.java
        └── resources/META-INF.services
            └── javax.annotation.processing.Processor

这个只有一个 java 类和一个配置 Processor 的文件。解析注解生成 java 代码的逻辑就在 EasyBusAnnotationProcessor 里面。

easybuslib

# easybuslib 主要项目结构
└── src
    └── main/java
        └── com.gitlab.easybuslib
            ├── EasyBus.java
            └── Logger.java
            └── res

这里封装了 EasyBus 主要接口，其逻辑在前面已经解释过了。不过今天也会对它进行改造使它支持编译期间解析得到的订阅者的 onEvent 方法（不是必需以 onEvent 开头，本文为了表达方便而使用）。

项目结构改造完成之后，接下来我们自上而下对注解解析器进行解读和实现。

改造EasyBus

定义注解

定义注解在前面已经解读过，这里直接贴出代码

EasySubscribe.java

/**
 * 自定义注解
 * 指定该注解修饰方法
 * 由于我们使用编译期间处理注解，所以指定其生命周期为只保留在源码文件中
 */
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface EasySubscribe {
}

添加索引列表

修改 EasyBus 中的注册逻辑，添加由注解解析器生成的索引列表，并从索引列表中获取到订阅者被 @EasySubscribe 标记的方法。

SubscriberInfoIndex.java

/**
 * 订阅者的索引接口
 * 通过Class获取到该Class下定义的被标记的 @EasySubscribe 方法
 */
public interface SubscriberInfoIndex {
    SubscriberInfo getSubscriberInfo(Class<?> subscriberClass);
}

这个接口非常重要，我们使用注解解析器生成的类将继承于这个接口，这样我们在 EasyBus 中就依赖于该接口，而接口的实现交给注解解析器。

修改后的 EasyBus

public class EasyBus {

    //省略部分代码...
    /**
     * 编译期间生成订阅者索引，通过订阅者 Class 类获取到 @EasySubscribe 的方法
     */
    private List<SubscriberInfoIndex> subscriberInfoIndexList;

    //省略部分代码...

    /**
     * 添加订阅者索引
     *
     * @param subscriberInfoIndex
     */
    public void addIndex(SubscriberInfoIndex subscriberInfoIndex) {
        if (subscriberInfoIndexList == null) {
            subscriberInfoIndexList = new ArrayList<>();
        }
        subscriberInfoIndexList.add(subscriberInfoIndex);
    }

    public void register(Object subscriber) {
        Class<?> subscriberClass = subscriber.getClass();
        List<SubscriberMethod> subscriberMethods = new ArrayList<>();
        //使用反射获取 onEvent 方法
        if (subscriberInfoIndexList == null) {
            Method[] methods = subscriberClass.getDeclaredMethods();
            for (Method method : methods) {
                Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
                if (parameterTypes.length != 1) {
                    continue;
                }
                // 这里可以修改成使用反射获取，这样就不需要求方法以 onEvent 开头
                if (method.getName().startsWith("onEvent")) {
                    subscriberMethods.add(new SubscriberMethod(method, parameterTypes[0]));
                }
            }
        } else {
            //注意这里！！！
            //使用注解解析器获取 onEvent 方法
            subscriberMethods = findSubscriberMethods(subscriberClass);
        }
        synchronized (this) {
            for (SubscriberMethod method : subscriberMethods) {
                subscribe(subscriber, method);
            }
        }
    }

    /**
     * 从索引中获取订阅者方法信息
     *
     * @param subscriberClass
     * @return
     */
    private List<SubscriberMethod> findSubscriberMethods(Class<?> subscriberClass) {
        List<SubscriberMethod> subscriberMethods = new ArrayList<>();
        for (SubscriberInfoIndex subscriberIndex : subscriberInfoIndexList) {
            SubscriberInfo subscriberInfo = subscriberIndex.getSubscriberInfo(subscriberClass);
            List<SubscriberMethod> methodList = Arrays.asList(subscriberInfo.getSubscriberMethods());
            subscriberMethods.addAll(methodList);
        }
        return subscriberMethods;
    }
    // 省略部分代码...
}

主要对 register 方法进行了改造，当 subscriberInfoIndexList 不为空时，就从索引列表中查询订阅者信息。findSubscriberMethods() 遍历索引列表并执行 subscriberIndex.getSubscriberInfo(subscriberClass) 方法得到订阅者的信息。那么 subscriberIndex 具体是怎么实现的呢？

打开 app/HomeActivity

看到以下代码

EasyBus.getInstance().addIndex(new MyEventBusIndex());

通过 addIndex() 方法将 MyEventBusIndex 实例添加到索引列表中。接下来我们看看其内部到底有何乾坤。

MyEventBusIndex.java这个类是由注解解析器生成的

/** This class is generated by EasyBus, do not edit. */
public class MyEventBusIndex implements SubscriberInfoIndex {
    private static final Map<Class<?>, SubscriberInfo> SUBSCRIBER_INDEX;

    static {
        SUBSCRIBER_INDEX = new HashMap<Class<?>, SubscriberInfo>();

        putIndex(new SubscriberInfo(com.github.easybus.demo.HomeActivity.class, new SubscriberMethodInfo[] {
            new SubscriberMethodInfo("onUpdateMessage", com.github.easybus.demo.MessageEvent.class),
            new SubscriberMethodInfo("onEventNotify", com.github.easybus.demo.MessageEvent.class),
        }));

    }

    private static void putIndex(SubscriberInfo info) {
        SUBSCRIBER_INDEX.put(info.getSubscriberClass(), info);
    }

    @Override
    public SubscriberInfo getSubscriberInfo(Class<?> subscriberClass) {
        SubscriberInfo info = SUBSCRIBER_INDEX.get(subscriberClass);
        if (info != null) {
            return info;
        } else {
            return null;
        }
    }
}

它代码逻辑很简单，首先定义一个静态 Map 变量 SUBSCRIBER_INDEX，它的 key 是 Class<?> 对象， value 是 SubscriberInfo 对象。然后在一个静态的代码块中将订阅者的方法名称和参数类型封装成 SubscriberInfo 后添加到这个 Map 中。

SubscriberInfo.java

/**
 * 订阅者信息
 * 主要是从注解中解析出Class以及通知方法（即被@EasySubscribe标记的方法）
 */
public class SubscriberInfo {
    private Class subscriberClass;
    private SubscriberMethodInfo[] subscriberMethodInfos;

    public SubscriberInfo(Class subscriberClass, SubscriberMethodInfo[] subscriberMethods) {
        this.subscriberClass = subscriberClass;
        this.subscriberMethodInfos = subscriberMethods;
    }

    //省略代码...

    public synchronized SubscriberMethod[] getSubscriberMethods() {
        int length = subscriberMethodInfos.length;

        SubscriberMethod[] methods = new SubscriberMethod[length];
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            SubscriberMethodInfo info = subscriberMethodInfos[i];
            SubscriberMethod method = createSubscribeMethod(info);
            if (method != null) {
                methods[i] = method;
            }
        }
        return methods;
    }

    private SubscriberMethod createSubscribeMethod(SubscriberMethodInfo info) {
        try {
            Method method = subscriberClass.getDeclaredMethod(info.getMethodName(), info.getEventType());
            return new SubscriberMethod(method, info.getEventType());
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

SubscriberMethodInfo.java

/**
 * 用于编译期间生成的订阅者信息
 */
public class SubscriberMethodInfo {
    private final String methodName;
    private final Class<?> eventType;

    public SubscriberMethodInfo(String methodName, Class<?> eventType) {
        this.methodName = methodName;
        this.eventType = eventType;
    }
    // 省略代码...
}

SubscriberInfo 与 SubscriberMethodInfo 都是元数据类，主要是由生成的 MyEventBusIndex 类使用

如何生成代码呢？

注解解析器

我们重点看 annotationProcessor 这个项目

首先配置 build.gradle

// annotationProcessor 工程库必须使用 java 工程
// 不要使用 android lib 工程
// 本工程只会生成辅助代码，不会打包到 apk 中
apply plugin: 'java-library'

dependencies {
    implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])
    implementation 'com.squareup:javapoet:1.11.1'
    implementation project(':annotation')
}

sourceCompatibility = "7"
targetCompatibility = "7"

添加 javapoet 依赖，这个框架帮助我们生成代码（注意只能生成新代码，而不能修改现有代码哦）

然后继承 AbstractProcessor

// 可以使用注解指定要解析的自定义注解以及Java版本号
// 也可以重写 AbstractProcessor 中的方法达到类似的目的
// @SupportedAnnotationTypes({"com.gitlab.annotation.EasySubscribe"})
// @SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
public class EasyBusAnnotationProcessor extends AbstractProcessor {
    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> set, RoundEnvironment roundEnvironment) {
        collectSubscribers(set, roundEnvironment, messager);
        return true;
    }

    // 省略代码...

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

    @Override
    public Set<String> getSupportedAnnotationTypes() {
        Set<String> annotations = new LinkedHashSet<>();
//        annotations.add("com.gitlab.annotation.EasySubscribe");
        //指定要解析的注解
        annotations.add(EasySubscribe.class.getCanonicalName());
        return annotations;
    }
}

需要实现核心的几个方法

init 初始化方法
process 处理注解的核心方法
getSupportedSourceVersion 指定 Java 版本，一般使用 SourceVersion.latestSupported()
getSupportedAnnotationTypes 指定要解析的注解，有一个或多个注解，将其添加到 set中，并返回。

我们重点关注 process 方法。这里有两个参数，一个是 TypeElement 类型的 set 和 RoundEnvironment 变量。其中 TypeElement 是 Element 的子类。而 Element 是对包、类、接口、（构造）方法、属性、参数等对象的抽象，可以结合以下对应关系进行理解。

package com.example;            // PackageElement

public class Foo {                // TypeElement

    private int a;              // VariableElement
    private Foo other;          // VariableElement

    public Foo () {}            // ExecuteableElement

    public void setA (          // ExecuteableElement
                     int newA   // TypeElement
                     ) {}
}

RoundEnvironment 是一个接口，是对上下文信息的抽象。

我们回到 process() 方法，它在编译时会被执行，此时会将被注解标记的类、方法等信息传递过来

process() 方法会执行 collectSubscribers() 方法（此方法是从 EventBus 里中 copy 过来的）

private void collectSubscribers(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment env, Messager messager) {
        // 遍历要解析的注解
        for (TypeElement annotation : annotations) {
            messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, "annotation:" + annotation.getSimpleName());
            // 获取被注解标记的对象
            Set<? extends Element> elements = env.getElementsAnnotatedWith(annotation);
            // Element 是接口，是对包括：包名、类、接口、方法、构造方法等的抽象
            for (Element element : elements) {
                // 自定义注解 EasySubscribe 是作用在方法上的
                // 所以检查一下是否是 ExecutableElement 对象
                // 它可以表示方法以及构造方法
                if (element instanceof ExecutableElement) {
                    ExecutableElement method = (ExecutableElement) element;
                    if (checkHasNoErrors(method, messager)) {
                        // 获取到这个被自定义注解的标记的方法所在类
                        TypeElement classElement = (TypeElement) method.getEnclosingElement();
                        List<ExecutableElement> list = methodsByClass.get(classElement);
                        if (list == null) {
                            list = new ArrayList<>();
                        }
                        list.add(method);
                        methodsByClass.put(classElement, list);
                    }
                } else {
                    messager.printMessage(Diagnostic.Kind.ERROR, "@EasySubscribe is only valid for methods", element);
                }
            }
        }

        if (!writeDone && !methodsByClass.isEmpty()) {
            createInfoIndexFile("com.github.easybus.MyEventBusIndex");
            writeDone = true;
        } else {
            messager.printMessage(Diagnostic.Kind.WARNING, "No @EasySubscribe annotations found");
        }
    }

Messager 对象可以用于输入打印信息。 annotations 集合是所有待解析的注解，如果你定义了两个注解，并在 getSupportedAnnotationTypes 中返回了，那么这里就是两个需要解析的注解。遍历注解集合，并使用 RoundEnvironment 获取到被注解标记的 Element，由于 EasySubscribe 是作用在方法上，所以我们主要关注 ExecutableElement 就可以了。然后再通过 ExecutableElement.getEnclosingElement() 方法获取方法所在的类对象 Class 信息。最后将其保存在 key 为代表 Class 的 TypeElement， value 为代表方法列表的 Map 对象 methodsByClass 中。这样就将类信息 Class 与被 @EasySubscribe 标记的方法列表对应起来了。这样就为接下来的生成代码逻辑作好了铺垫。有了 methodsByClass 接下来就是生成代码的逻辑了。

代码生成

代码生成的逻辑在 createInfoIndexFile() 方法中，它有个参数 index，用来指定生成文件的包和类名的。（在 EventBus 中这里是在 gradle 中配置的，本文为了展示核心流程省略了）由于 process() 方法会被执行多次，所以这里使用一个变量 writeDone 来判断是否已经生成过代码了，避免重复执行。

private void createInfoIndexFile(String index) {
        BufferedWriter writer = null;
        try {
            JavaFileObject sourceFile = filer.createSourceFile(index);
            int period = index.lastIndexOf('.');
            String myPackage = period > 0 ? index.substring(0, period) : null;
            String clazz = index.substring(period + 1);
            writer = new BufferedWriter(sourceFile.openWriter());
            if (myPackage != null) {
                writer.write("package " + myPackage + ";\n\n");
            }
            writer.write("import com.gitlab.annotation.meta.SubscriberInfoIndex;\n");
            writer.write("import com.gitlab.annotation.meta.SubscriberInfo;\n");
            writer.write("import com.gitlab.annotation.meta.SubscriberMethodInfo;\n");
            writer.write("import java.util.HashMap;\n");
            writer.write("import java.util.Map;\n\n");
            writer.write("/** This class is generated by EasyBus, do not edit. */\n");
            writer.write("public class " + clazz + " implements SubscriberInfoIndex {\n");
            writer.write("    private static final Map<Class<?>, SubscriberInfo> SUBSCRIBER_INDEX;\n\n");
            writer.write("    static {\n");
            writer.write("        SUBSCRIBER_INDEX = new HashMap<Class<?>, SubscriberInfo>();\n\n");
            writeIndexLines(writer, myPackage);
            writer.write("    }\n\n");
            writer.write("    private static void putIndex(SubscriberInfo info) {\n");
            writer.write("        SUBSCRIBER_INDEX.put(info.getSubscriberClass(), info);\n");
            writer.write("    }\n\n");
            writer.write("    @Override\n");
            writer.write("    public SubscriberInfo getSubscriberInfo(Class<?> subscriberClass) {\n");
            writer.write("        SubscriberInfo info = SUBSCRIBER_INDEX.get(subscriberClass);\n");
            writer.write("        if (info != null) {\n");
            writer.write("            return info;\n");
            writer.write("        } else {\n");
            writer.write("            return null;\n");
            writer.write("        }\n");
            writer.write("    }\n");
            writer.write("}\n");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            throw new RuntimeException("Could not write source for " + index, e);
        } finally {
            if (writer != null) {
                try {
                    writer.close();
                } catch (IOException e) {
                    //Silent
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

如果你还对前面的 MyEventBusIndex.java 的内容还有印象的话，这里的逻辑还是比较好理解的，主要是使用 javapoet 中的接口生成代码。具体就不再赘述了，阅读代码还是比较清晰的，接下来看看如何调试。

如何调试

由于代码是在编译期间执行的，如果你是刚开始接触注解解析器的编码，不能调试将是非常痛苦的过程。

要调试注解解析器需要做以下配置

1、首先在项目的根目录下 gradle.properties 添加以下配置

org.gradle.jvmargs=-Xmx1536m -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=5005

2、然后点击 EditConfigurations 配置 remote 填写名称，例如 processorDebug 后保存。

3、选择 processorDebug

4、添加断点后 RebuildProject

现在就可以对注解解析器进行调试了

总结

注解解析器的实现逻辑其实不是很复杂，主要有以下几步：

定义注解
继承 AbstractProcessor 解析注解
使用 javapoet 生成代码
调试

面对一个新技术首先要掌握它的使用方法，然后了解其内部实现原理，最后自己动手实践。这样一个流程下来基本上对一个技术的理解是比较深刻的了。注解解析器作为很多基础组件实现的通用技术，掌握它对实现基础框架以及理解很多开源框架是很有帮助的。

本文的源码

https://github.com/hylinux1024/EasyBus

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原始发表：2019-12-14，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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