Java - Lombok介绍、使用、工作原理、优缺点

2023-12-13 05:23:03

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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", username='" + username + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public 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);
    }

    @Override
    public 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
    @Setter
    private 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;
    @NonNull
    private double y;
    @NonNull
    private 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");
    }
 
    @SneakyThrows
    public 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();
 
    @Synchronized
    public static void hello() {
        System.out.println("world");
    }
 
    @Synchronized
    public 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。

文章来源:https://blog.csdn.net/m0_65228708/article/details/134906267
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