Все программисты сталкиваются с boiler-plate кодом. Особенно Android-программисты. Писать шаблонный код — дело неблагодарное и, я уверен, что нет программиста, которому бы это доставляло удовольствие. В один прекрасный день я начал искать решения. Несмотря на то, что идея довольно проста: генерировать шаблонный код в отдельный класс и позже вызывать этот код в рантайме, готовых решений не нашлось, и я принялся за дело. Первая версия была реализована как один из подмодулей одного из рабочих проектов. Более двух лет я был доволен этим решением. Оно действительно работало и работало именно так, как я этого ожидал. Время шло, модуль дополнялся новыми функциями, рефакторился, оптимизировался. В целом PoC можно было назвать успешным, и я решил поделиться проектом с комьюнити.

Спустя 8 месяцев программирования по вечерам, я на Хабре со своим первым в жизни постом. Итак, Jeta — фреймворк для генерации исходного кода, построенного на javax.annotation.processing. Open-Source, Apache 2.0, исходный код на GitHub, артефакты на jCenter, tutorials, samples, unit-tests, в общем все как положено.

Для наглядности, давайте рассмотрим простой пример. В библиотеку входит аннотация @Log. С ее помощью упрощается объявление именованных логгеров внутри класса.

public class LogSample {
    @Log
    Logger logger;
}

Так, для этого класса, Jeta сгенерирует класс LogSample_Metacode с методом applyLogger:

public class LogSample_Metacode implements LogMetacode<LogSample> {
    @Override
    public void applyLogger(LogSample master, NamedLoggerProvider provider) {
        master.logger = (Logger) provider.getLogger(“LogSample”);
    }
}

Из примера видно, что по аннотации @Log генерируется код, который присваивает логгер с именем “LogSample” аннотированному полю. Остается реализовать NamedLoggerProvider который будет поставлять логгеры из библиотеки, которая используется в вашем проекте.

Помимо неявного именования логгеров, которое, как видно из примера, берется из названия класса, можно указать конкретное значение через параметр аннотации, как например @Log(“REST”).

Этот прием избавляет от копи-пасты строки типа:

private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LogSample.class);

что в свою очередь избавляет проект от логгеров с именами “соседов”, так как часто программисты забывают заменить передаваемый в качестве параметра класс.

Конечно, это довольно простой пример. Тем не менее, он показывает основную идею фреймворка — меньше кода, больше стабильности.

Несмотря на то, что основная цель Jeta — это избавление от шаблонного кода, на приеме, показанном выше, реализовано множество полезных функций, таких как Dependency Injection, Event Bus, Validators и др. Нужно заметить, что все они написаны согласно принципам фреймворка — без Java Reflection и, по возможности, все ошибки находятся на стадии компиляции.

В этой статье мы так же не будем избавляться от выдуманного boiler-plate кейса. Вместо этого мы напишем кое-что полезное, а именно Data Binding (далее DB). Хотя, принципиальной разницы тут нет, и эту статью можно будет использовать как руководство для решения задач, связанных с избавлением от шаблонного кода.

Data-Binding.

Android программисты, возможно, уже знакомы с этим термином. Не так давно Google выпустила Data Binding Library. Для тех из Вас, кто не знаком с этим паттерном, я уверен, что не составит большого труда разобраться с его концепцией из примеров в этой статье. Так же привожу два спойлера с небольшими экскурсами по Android и Data-Binding, соответственно.

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
   android:layout_width="match_parent"
   android:layout_height="match_parent">
   <TextView
       android:id="@+id/text1"
       android:layout_width="wrap_content"
       android:layout_height="wrap_content" />
</LinearLayout>

public class MainActivity extends Activity {
   @Override
   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
       super.onCreate(savedInstanceState);
       setContentView(R.layout.activity_main);
       TextView text1 = (TextView) findViewById(R.id.text1);
       text1.setText("Hello World!");
   }
}

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<layout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">
   <data>
       <variable name="user" type="com.example.User"/>
   </data>
   <LinearLayout
       android:orientation="vertical"
       android:layout_width="match_parent"
       android:layout_height="match_parent">
       <TextView android:layout_width="wrap_content"
           android:layout_height="wrap_content"
           android:text="@{user.firstName}"/>
       <TextView android:layout_width="wrap_content"
           android:layout_height="wrap_content"
           android:text="@{user.lastName}"/>
   </LinearLayout>
</layout>

В этой статье мы напишем свой Data-Binding, правда, пока без преферанса, ну а в конце вас ждет небольшой интерактив.

Перед тем как приступим, пара замечаний по Jeta.

1. Все специфичные для андроида функции вынесены в отдельную библиотеку — Androjeta. Она расширяет Jeta а значит все, что доступно в Jeta, т.е. для любого Java-проекта, так же доступно в Androjeta.

   
   
2. В терминологии фреймворка сгенерированный класс называется Metacode. Класс, для которого генерируется мета-код, называется Master. Еще есть Controller, который применяет мета-код к мастеру, и Metasitory — это хранилище ссылок на все Metacode-классы. С помощью Metasitory контроллеры находят нужный мета-код.

1. DataBinding проект

Первым делом мы создадим самый обычный Android проект с одной активити и с pojo-классом User. Наша задача — к концу статьи записать имя и фамилию юзера в соответствующие UI-компоненты посредством DB. Для наглядности я буду приводить скриншоты со структурой проекта.

2. common модуль

Так как генерация кода происходит на стадии компиляции, и все сопутствующие для этого классы запускаются в отдельном окружении, нам понадобится модуль, который будет доступен и в рантайме и во время кода-генерации. Замечу, что это обычный Java-модуль, который будет содержать два файла — аннотацию DataBind и Metacode-интерфейс DataBindMetacode.

3. apt модуль

apt модуль содержит необходимые для кода-генерации классы. Как уже было сказано, этот модуль зависит от common и будет доступен только на стадии компиляции. Как и common, это обычный Java-модуль, который будет содержать единственный файл — DataBindProcessor. Именно в этом классе мы будем обрабатывать DataBind аннотацию, парсить XML-лейаут и генерировать соответствующий мета-код. Обратите внимание что apt модуль также зависит от org.brooth.androjeta:androjeta-apt:+:noapt, таким образом получая доступ к классам фреймворка.

4. Подготавливаем app

Прежде чем приступить непосредственно к генерации мета-кода, сначала мы должны подготовить наше приложение. Первый делом мы изменим наш лейаут:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<LinearLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:androjeta="http://schemas.jeta.brooth.org/androjeta"
    android:orientation="vertical"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent">

    <TextView
        android:id="@+id/firstName"
        androjeta:setText="master.user.firstName"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

    <TextView
        android:id="@+id/lastName"
        androjeta:setText="master.user.lastName"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />
</LinearLayout>

Небольшое пояснение: мы объявили свой namespace с префиксом “androjeta” и добавили двум TextView атрибуты androjeta:setText с DB-выражениями. Так мы сможем найти и обработать эти выражения в DataBindProcessor, сгенерировав соответствующий мета-код.

package org.brooth.androjeta.samples.databinding;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;

@DataBind(layout = "activity_main")
public class MainActivity extends Activity {

    final User user = new User("John", "Smith");

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        MetaHelper.applyDataBinding(this);
    }
}

Тут важным являются две вещи. Во-первых, мы добавили на активити аннотацию @DataBind, которую ранее мы создали в common модуле. Таким образом, на стадии генерации Jeta найдет этот класс и передаст его в DataBindProcessor. Во-вторых, после того, как мы установили лейаут, мы вызываем MetaHelper.applyDataBind(this). C помощью таких статических методов проще обращаться к мета-коду. Давайте создадим этот класс.

package org.brooth.androjeta.samples.databinding;

import org.brooth.jeta.metasitory.MapMetasitory;
import org.brooth.jeta.metasitory.Metasitory;

public class MetaHelper {
    private static MetaHelper instance = new MetaHelper("org.brooth.androjeta.samples");
    private final Metasitory metasitory;

    private MetaHelper(String metaPackage) {
        metasitory = new MapMetasitory(metaPackage);
    }

    public static void applyDataBinding(Object master) {
        new DataBindController<>(instance.metasitory, master).apply();
    }
}

MetaHelper — необязательный класс. Это способ организации обращение к мета-коду. Он служит исключительно для удобства. Подробней об этом классе можно прочитать на этой странице. Тут же нам важно, что метод applyDataBinding передает работу DataBindController-у:

package org.brooth.androjeta.samples.databinding;

import org.brooth.jeta.MasterController;
import org.brooth.jeta.metasitory.Metasitory;

public class DataBindController<M> extends MasterController<M, DataBindMetacode<M>> {

    public DataBindController(Metasitory metasitory, M master) {
        super(metasitory, master, DataBind.class);
    }

    public void apply() {
        for(DataBindMetacode<M> metacode : metacodes)
            metacode.apply(master);
    }
}

Напомню, контроллеры — это классы, которые применяют мета-код к мастерам. Больше информации можно найти на этой странице.

На последнем шаге нам нужно добавить DataBindProcessor в список процессоров, которые Jeta вызывает для генерации мета-кода. Для этого в корневом пакете app модуля (app/src/main/java) мы создадим файл jeta.properties с содержимым:

processors.add = org.brooth.androjeta.samples.databinding.apt.DataBindProcessor
metasitory.package = org.brooth.androjeta.samples
application.package = org.brooth.androjeta.samples.databinding

Подробнее об этом файле и о доступных настройках вы можете найти на этой странице.

5. DataBindProcessor

Думаю, излишне будет комментировать каждый шаг процессора, т.к. ничего инновационного они не содержат. Достаточно описать основные моменты: мы проходимся SAX-парсером по XML-лейауту, находим DB-выражения и генерируем соответствующий Java-код.

Нужно заметить, что Jeta использует JavaPoet — замечательную библиотеку от Square для генерации Java-кода. Рекомендую пройтись по README, если соберетесь писать свой процессор. Ниже привожу исходный код DataBindProcessor:

package org.brooth.androjeta.samples.databinding.apt;

import com.squareup.javapoet.ClassName;
import com.squareup.javapoet.MethodSpec;
import com.squareup.javapoet.ParameterizedTypeName;
import com.squareup.javapoet.TypeSpec;

import org.brooth.androjeta.samples.databinding.DataBind;
import org.brooth.androjeta.samples.databinding.DataBindMetacode;
import org.brooth.jeta.apt.ProcessingContext;
import org.brooth.jeta.apt.ProcessingException;
import org.brooth.jeta.apt.RoundContext;
import org.brooth.jeta.apt.processors.AbstractProcessor;
import org.xml.sax.Attributes;
import org.xml.sax.SAXException;
import org.xml.sax.helpers.DefaultHandler;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;

import javax.lang.model.element.Modifier;
import javax.lang.model.element.TypeElement;
import javax.xml.parsers.SAXParser;
import javax.xml.parsers.SAXParserFactory;

public class DataBindProcessor extends AbstractProcessor {
    private static final String XMLNS_PREFIX = "xmlns:";
    private static final String ANDROID_NAMESPACE = "http://schemas.android.com/apk/res/android";
    private static final String ANDROJETA_NAMESPACE = "http://schemas.jeta.brooth.org/androjeta";

    private ClassName textViewClassname;
    private ClassName rCLassName;

    private String layoutsPath;

    private String androidPrefix;
    private String androjetaPrefix;
    private String componentId;
    private String componentExpression;

    public DataBindProcessor() {
        super(DataBind.class);
    }

    @Override
    public void init(ProcessingContext processingContext) {
        super.init(processingContext);
        layoutsPath = processingContext.processingEnv().getOptions().get("layoutsPath");
        if (layoutsPath == null)
            throw new ProcessingException("'layoutsPath' not defined");

        String appPackage = processingContext.processingProperties().getProperty("application.package");
        if (appPackage == null)
            throw new ProcessingException("'application.package' not defined");

        textViewClassname = ClassName.bestGuess("android.widget.TextView");
        rCLassName = ClassName.bestGuess(appPackage + ".R");
    }

    @Override
    public boolean process(TypeSpec.Builder builder, final RoundContext roundContext) {
        TypeElement element = roundContext.metacodeContext().masterElement();
        ClassName masterClassName = ClassName.get(element);
        builder.addSuperinterface(ParameterizedTypeName.get(
                ClassName.get(DataBindMetacode.class), masterClassName));

        final MethodSpec.Builder methodBuilder = MethodSpec.
                methodBuilder("apply")
                .addAnnotation(Override.class)
                .addModifiers(Modifier.PUBLIC)
                .returns(void.class)
                .addParameter(masterClassName, "master");

        String layoutName = element.getAnnotation(DataBind.class).layout();
        String layoutPath = layoutsPath + File.separator + layoutName + ".xml";
        File layoutFile = new File(layoutPath);
        if (!layoutFile.exists())
            throw new ProcessingException(new FileNotFoundException(layoutPath));

        androidPrefix = null;
        androjetaPrefix = null;

        try {
            SAXParserFactory factory = SAXParserFactory.newInstance();
            SAXParser saxParser = factory.newSAXParser();
            saxParser.parse(layoutFile, new DefaultHandler() {
                        @Override
                        public void startElement(String uri, String localName, String qName, Attributes attributes) throws SAXException {
                            for (int i = 0; i < attributes.getLength(); i++) {
                                if (androidPrefix == null &&
                                        attributes.getQName(i).startsWith(XMLNS_PREFIX) &&
                                        attributes.getValue(i).equals(ANDROID_NAMESPACE)) {
                                    androidPrefix = attributes.getQName(i).substring(XMLNS_PREFIX.length());
                                    continue;
                                }

                                if (androjetaPrefix == null &&
                                        attributes.getQName(i).startsWith(XMLNS_PREFIX) &&
                                        attributes.getValue(i).equals(ANDROJETA_NAMESPACE)) {
                                    androjetaPrefix = attributes.getQName(i).substring(XMLNS_PREFIX.length());
                                    continue;
                                }

                                if (componentId == null && androidPrefix != null &&
                                        attributes.getQName(i).equals(androidPrefix + ":id")) {
                                    componentId = attributes.getValue(i).substring("@+id/".length());
                                    continue;
                                }

                                if (componentExpression == null && androjetaPrefix != null &&
                                        attributes.getQName(i).equals(androjetaPrefix + ":setText")) {
                                    componentExpression = attributes.getValue(i);
                                }
                            }
                        }

                        @Override
                        public void endElement(String uri, String localName, String qName) throws SAXException {
                            if (componentExpression == null)
                                return;

                            if (componentId == null)
                                throw new ProcessingException("Failed to process expression '" +
                                        componentExpression + "', component has no id");

                            methodBuilder.addStatement("(($T) master.findViewById($T.id.$L))\n\t.setText($L)",
                                    textViewClassname, rCLassName, componentId, componentExpression);

                            componentId = null;
                            componentExpression = null;
                        }
                    }
            );

        } catch (Exception e) {
            throw new ProcessingException(e);
        }

        builder.addMethod(methodBuilder.build());
        return false;
    }
}

6. Использование

Для начала удостоверимся, что все работает. Для этого в директории проекта выполним команду:

./gradlew assemble

Если в выводе нет никаких ошибок, и вы видите запись:

Note: Metacode built in Xms

значит все ОК, и по пути /app/build/generated/source/apt/ мы сможем увидеть сгенерированный код:

Как видно, мета-код отформатирован и хорошо читаем, следовательно, его легко отлаживать. Так же, важным плюсом является то, что все возможные ошибки обнаружатся на стадии компиляции. Так, если добавить @DataBind на Activity у которой нет поля user, передать в параметры неправильное название лейаута или ошибиться в DB-выражении, то сгенерированный код не скомпилируется и проект не соберется.

На этом этапе вы можете запустить приложение, и, как ожидается, на экране вы увидите данные о пользователе user.

7. Заключение .

Прошу отнестись к примеру именно как к Proof-Of-Concept, а не как к готовому решению. К тому же, его задача — продемонстрировать работу фреймворка, и не факт, что Jeta-DB пойдет в лайв.

Собственно, обещанный интерактив. Напишите в комментариях, что бы вы хотели видеть в Data-Binding-е. Возможно, вам не хватает каких — то возможностей в реализации от Google. Возможно, вы хотите избавиться от какого-то еще boiler-plate кейса. Также, буду благодарен за любые другие замечания или пожелания. Я, в свою очередь, постараюсь выбрать самое интересное и реализовывать в будущих версиях.

Спасибо, что дочитали до конца.
Happy code-generating! :)

» Официальный сайт
» Исходный код примера на GitHub
» Jeta на GitHub
» Androjeta на GitHub