Мы в Grubhub почти во всём бэкенде используем Java. Это проверенный язык, который за последние 20 лет доказал свою скорость и надёжность. Но с годами возраст «старичка» всё-таки начал сказываться.

Java — один из самых популярных языков JVM, но не единственный. В последние годы конкуренцию ему составляют Scala, Clojure и Kotlin, которые обеспечивают новую функциональность и оптимизированные функции языка. Короче говоря, они позволяют делать больше с более лаконичным кодом.

Эти инновации в экосистеме JVM очень интересные. Из-за конкуренции Java вынуждена меняться, чтобы сохранить конкурентоспособность. Новый шестимесячный график выпуска и несколько JEP (JDK enhancement proposals) в Java 8 (Valhalla, local-Variable Type Inference, Loom) — доказательство того, что Java долгие годы останется конкурентоспособным языком.

Тем не менее, размер и масштаб Java означают, что разработка продвигается медленнее, чем мы хотели бы, не говоря уже о сильном желании любой ценой поддерживать обратную совместимость. В любой разработке первым приоритетом должны быть функции, однако здесь необходимые функции слишком долго разрабатываются, если вообще попадают в язык. Поэтому мы в Grubhub используем Project Lombok, чтобы прямо сейчас иметь в своём распоряжении оптимизированную и улучшенную Java. Проект Lombok — это плагин компилятора, который добавляет в Java новые «ключевые слова» и превращает аннотации в Java-код, уменьшая усилия на разработку и обеспечивая некоторую дополнительную функциональность.

Настройка Lombok

Grubhub всегда стремится улучшить жизненный цикл программного обеспечения, но каждый новый инструмент и процесс имеет стоимость, которую следует учесть. К счастью, для подключения Lombok достаточно добавить всего пару строк в файл gradle.

Lombok преобразует аннотации в исходном коде в Java-операторы до того, как компилятор их обработает: зависимость lombok отсутствует в рантайме, поэтому использование плагина не увеличит размер сборки. Чтобы настроить Lombok с Gradle (он также работает с Maven), просто добавьте в файл build.gradle такие строки:

plugins {
    id 'io.franzbecker.gradle-lombok' version '1.14'
    id 'java'
}
repositories {
    jcenter() // or Maven central, required for Lombok dependency
}
lombok {
	version = '1.18.4'
	sha256 = ""
}

При использовании Lombok наш исходный код не будет валидным кодом Java. Поэтому потребуется установить плагин для IDE, иначе среда разработки не поймёт, с чем имеет дело. Lombok поддерживает все основные Java IDE. Интеграция бесшовная. Все функции вроде «показать использования» и «перейти к реализации» продолжают работать как и раньше, перемещая вас к соответствующему полю/классу.

Lombok в действии

Лучший способ познакомиться с Lombok — увидеть его в действии. Рассмотрим несколько типичных примеров.

Оживить объект POJO

При помощи «старых добрых объектов Java» (POJO) мы отделяем данные от обработки, чтобы сделать код проще для чтения и упростить сетевые передачи. В простом POJO есть несколько приватных полей, а также соответствующие геттеры и сеттеры. Они справляются с работой, но требуют большого количества шаблонного кода.

Lombok помогает использовать POJO более гибким и структурированным образом без дополнительного кода. Вот так с помощью аннотации @Data мы упрощаем базовый POJO:

@Data
public class User {
  private UUID userId;
  private String email;
}

@Data — просто удобная аннотация, которая применяет сразу несколько аннотаций Lombok.

• @ToString генерирует реализацию для метода toString(), которая состоит из аккуратного представления объекта: имя класса, все поля и их значения.
  
• @EqualsAndHashCode генерирует реализации equals и hashCode, которые по умолчанию используют нестатические и нестационарные поля, но настраиваются.
  
• @Getter / @Setter генерирует геттеры и сеттеры для частных полей.
  
• @RequiredArgsConstructor создаёт конструктор с требуемыми аргументами, где обязательными являются окончательные поля и поля с аннотацией @NonNull (подробнее об этом ниже).

Одна эта аннотация просто и элегантно охватывает многие типичные случаи использования. Но POJO не всегда покрывает необходимую функциональность. @Data — полностью изменяемый класс, злоупотребление которым может повысить сложность и ограничить параллелизм, что негативно отражается на живучести приложения.

Есть другое решение. Вернёмся к нашему классу User, сделаем его неизменяемым и добавим несколько других полезных аннотаций.

@Value
@Builder(toBuilder = true)
public class User {
  @NonNull 
  UUID userId;
  @NonNull 
  String email;
  @Singular
  Set<String> favoriteFoods;
  @NonNull
  @Builder.Default
  String avatar = “default.png”;
}

Аннотация @Value аналогична @Data за исключением того, что все поля по умолчанию являются закрытыми и окончательными, а сеттеры не создаются. Благодаря этому объекты @Value сразу становятся неизменяемыми. Поскольку все поля являются окончательными, конструктора аргументов нет. Вместо этого Lombok использует @AllArgsConstructor. В результате получается полностью функциональный, неизменяемый объект.

Но неизменяемость не очень полезна, если вам нужно всего лишь создать объект с помощью конструктора all-args. Как объясняет Джошуа Блох в книге «Эффективное программирование на Java», при наличии большого количества параметров конструктора следует использовать билдеры. Тут вступает в действие класс @Builder, автоматически генерируя внутренний класс билдера:

User user = User.builder()
  .userId(UUID.random())
  .email(“grubhub@grubhub.com”)
  .favoriteFood(“burritos”)
  .favoriteFood(“dosas”)
  .build()

Генерация билдера упрощает создание объектов с большим количеством аргументов и добавлением новых полей в будущем. Статический метод возвращает экземпляр билдера для задания всех свойств объекта. После этого вызов build() возвращает инстанс.

Аннотацию @NonNull можно использовать для утверждения, что эти поля не являются нулевыми при создании экземпляра объекта, иначе выбрасывается исключение NullPointerException. Обратите внимание, что поле аватара аннотировано @NonNull, но не задано. Дело в том, что аннотация @Builder.Default по умолчанию указывает на default.png.

Также обратите внимание, как билдер использует favoriteFood, единственное название свойства в нашем объекте. При размещении аннотации @Singular на свойстве коллекции Lombok создаёт специальные методы билдера для индивидуального добавления элементов в коллекцию, а не для одновременного добавления всей коллекции. Это особенно хорошо для тестов, потому что способы создания маленьких коллекций в Java нельзя назвать простыми и быстрыми.

Наконец, параметр toBuilder = true добавляет метод экземпляра toBuilder(), который создаёт объект билдера, заполненный всеми значениями этого экземпляра. Так легко создаётся новый инстанс, предварительно заполненный всеми значениями из исходного, так что остаётся изменить лишь необходимые поля. Это особенно полезно для классов @Value, поскольку поля неизменяемы.

Несколько примечаний дополнительно настраивают специальные функции сеттера. @Wither создаёт методы withX для каждого свойства. На входе — значение, на выходе — клон экземпляра с обновлённым значением одного поля. @Accessors позволяет настраивать автоматически созданные сеттеры. Параметр fluent=true отключает конвенцию “get” и “set” для геттеров и сеттеров. В определённых ситуациях это может быть полезной заменой @Builder.

Если реализация Lombok не подходит для вашей задачи (и вы посмотрели на модификаторы аннотаций), то всегда можно просто взять и написать собственную реализацию. Например, если у вас класс @Data, но один геттер нуждается в пользовательской логике, просто реализуйте этот геттер. Lombok увидит, что реализация уже предоставлена, и не перезапишет её автоматически созданной реализацией.

С помощью всего нескольких простых аннотаций базовый POJO получил так много богатых функций, которые упрощают его использование, не загружая работой нас, инженеров, не отнимая время и не увеличивая затраты на разработку.

Удаление шаблонного кода

Lombok полезен не только для POJO: его можно применить на любом уровне приложения. Следующие способы использования Lombok особенно полезны в классах компонентов, таких как контроллеры, службы и DAO (объекты доступа к данным).

Ведение журнала — базовое требование для всех частей программы. Любой класс, выполняющий значимую работу, должен записывать лог. Таким образом, стандартный логгер становится шаблоном для каждого класса. Lombok упрощает этот шаблон до одной аннотации, которая автоматически определяет и создаёт экземпляр логгера с правильным именем класса. Существует несколько различных аннотаций в зависимости от структуры журнала.

@Slf4j // also: @CommonsLog @Flogger @JBossLog @Log @Log4j @Log4j2 @XSlf4j
public class UserService {
  // created automatically
  // private static final org.slf4j.Logger log = org.slf4j.LoggerFactory.getLogger(UserService.class);
}

После объявления логгера добавляем наши зависимости:

@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
@FieldDefaults(makeFinal=true, level=AccessLevel.PRIVATE)
public class UserService {
  @NonNull UserDao userDao;
}

Аннотация @FieldDefaults добавляет ко всем полям окончательный и приватный модификаторы. @RequiredArgsConstructor создаёт конструктор, который устанавливает экземпляр UserDao. Аннотация @NonNull добавляет проверку в конструкторе и создаёт исключение NullPointerException, если экземпляр UserDao равен нулю.

Но подождите, это ещё не всё!

Есть ещё много ситуаций, где Lombok проявляет себя с лучшей стороны. Предыдущие разделы показывали конкретные примеры, но Lombok может облегчить разработку во многих областях. Вот несколько небольших примеров, как эффективнее его использовать.

Хотя в Java 9 появилось ключевое слово var, но переменную всё равно можно переназначить. В Lombok есть ключевое слово val, которое выводит окончательный тип локальной переменной.

// final Map map = new HashMap<Integer, String>();
val map = new HashMap<Integer, String>();

Некоторые классы c чисто статическими функциями не предназначены для инициализации. Один из способов предотвратить создание экземпляра — объявить приватный конструктор, который выбрасывает исключение. Lombok кодифицировал этот шаблон в аннотации @UtilityClass. Она генерирует приватный конструктор, который создаёт исключение, окончательно выводит класс и делает все методы статическими.

@UtilityClass
// will be made final
public class UtilityClass {
  // will be made static
  private final int GRUBHUB = “ GRUBHUB”;

  // autogenerated by Lombok
  // private UtilityClass() {
  //   throw new java.lang.UnsupportedOperationException("This is a utility class and cannot be instantiated");
  //}

  // will be made static
  public void append(String input) {
    return input + GRUBHUB;
  }
}

Java часто критикуют за многословность из-за проверяемых исключений. Отдельная аннотация Lombok устраняет их: @SneakyThrows. Как и следовало ожидать, реализация довольно хитрая. Она не перехватывает исключения и даже не оборачивает исключения в RuntimeException. Вместо этого она полагается на тот факт, что во время выполнения JVM не проверяет согласованность проверяемых исключений. Так делает только javac. Поэтому Lombok с помощью преобразования байт-кода во время компиляции отключает эту проверку. В результате получается запускаемый код.

public class SneakyThrows {

    @SneakyThrows
    public void sneakyThrow() {
        throw new Exception();
    }

}

Сравнение бок о бок

Прямое сравнение лучше всего демонстрирует, сколько кода экономит Lombok. В плагине IDE есть функция “de-lombok”, которая приблизительно преобразует большинство аннотаций Lombok в нативный Java-код (аннотации @NonNull не конвертируются). Таким образом, любая IDE с установленным плагином сможет конвертировать большинство аннотаций в собственный код Java и обратно. Вернёмся к нашему классу User.

@Value
@Builder(toBuilder = true)
public class User {
  @NonNull 
  UUID userId;
  @NonNull 
  String email;
  @Singular
  Set<String> favoriteFoods;
  @NonNull
  @Builder.Default
  String avatar = “default.png”;
}

Класс Lombok — всего лишь 13 простых, читаемых, понятных строк. Но после запуска de-lombok, класс превращается более чем в сто строк шаблонного кода!

public class User {

   @NonNull
   UUID userId;
   @NonNull
   String email;
   Set<String> favoriteFoods;
   @NonNull
   @Builder.Default
   String avatar = "default.png";

   @java.beans.ConstructorProperties({"userId", "email", "favoriteFoods", "avatar"})
   User(UUID userId, String email, Set<String> favoriteFoods, String avatar) {
       this.userId = userId;
       this.email = email;
       this.favoriteFoods = favoriteFoods;
       this.avatar = avatar;
   }

   public static UserBuilder builder() {
       return new UserBuilder();
   }

   @NonNull
   public UUID getUserId() {
       return this.userId;
   }

   @NonNull
   public String getEmail() {
       return this.email;
   }

   public Set<String> getFavoriteFoods() {
       return this.favoriteFoods;
   }

   @NonNull
   public String getAvatar() {
       return this.avatar;
   }

   public boolean equals(Object o) {
       if (o == this) return true;
       if (!(o instanceof User)) return false;
       final User other = (User) o;
       final Object this$userId = this.getUserId();
       final Object other$userId = other.getUserId();
       if (this$userId == null ? other$userId != null : !this$userId.equals(other$userId)) return false;
       final Object this$email = this.getEmail();
       final Object other$email = other.getEmail();
       if (this$email == null ? other$email != null : !this$email.equals(other$email)) return false;
       final Object this$favoriteFoods = this.getFavoriteFoods();
       final Object other$favoriteFoods = other.getFavoriteFoods();
       if (this$favoriteFoods == null ? other$favoriteFoods != null : !this$favoriteFoods.equals(other$favoriteFoods))
           return false;
       final Object this$avatar = this.getAvatar();
       final Object other$avatar = other.getAvatar();
       if (this$avatar == null ? other$avatar != null : !this$avatar.equals(other$avatar)) return false;
       return true;
   }

   public int hashCode() {
       final int PRIME = 59;
       int result = 1;
       final Object $userId = this.getUserId();
       result = result * PRIME + ($userId == null ? 43 : $userId.hashCode());
       final Object $email = this.getEmail();
       result = result * PRIME + ($email == null ? 43 : $email.hashCode());
       final Object $favoriteFoods = this.getFavoriteFoods();
       result = result * PRIME + ($favoriteFoods == null ? 43 : $favoriteFoods.hashCode());
       final Object $avatar = this.getAvatar();
       result = result * PRIME + ($avatar == null ? 43 : $avatar.hashCode());
       return result;
   }

   public String toString() {
       return "User(userId=" + this.getUserId() + ", email=" + this.getEmail() + ", favoriteFoods=" + this.getFavoriteFoods() + ", avatar=" + this.getAvatar() + ")";
   }

   public UserBuilder toBuilder() {
       return new UserBuilder().userId(this.userId).email(this.email).favoriteFoods(this.favoriteFoods).avatar(this.avatar);
   }

   public static class UserBuilder {
       private UUID userId;
       private String email;
       private ArrayList<String> favoriteFoods;
       private String avatar;

       UserBuilder() {
       }

       public User.UserBuilder userId(UUID userId) {
           this.userId = userId;
           return this;
       }

       public User.UserBuilder email(String email) {
           this.email = email;
           return this;
       }

       public User.UserBuilder favoriteFood(String favoriteFood) {
           if (this.favoriteFoods == null) this.favoriteFoods = new ArrayList<String>();
           this.favoriteFoods.add(favoriteFood);
           return this;
       }

       public User.UserBuilder favoriteFoods(Collection<? extends String> favoriteFoods) {
           if (this.favoriteFoods == null) this.favoriteFoods = new ArrayList<String>();
           this.favoriteFoods.addAll(favoriteFoods);
           return this;
       }

       public User.UserBuilder clearFavoriteFoods() {
           if (this.favoriteFoods != null)
               this.favoriteFoods.clear();

           return this;
       }

       public User.UserBuilder avatar(String avatar) {
           this.avatar = avatar;
           return this;
       }

       public User build() {
           Set<String> favoriteFoods;
           switch (this.favoriteFoods == null ? 0 : this.favoriteFoods.size()) {
               case 0:
                   favoriteFoods = java.util.Collections.emptySet();
                   break;
               case 1:
                   favoriteFoods = java.util.Collections.singleton(this.favoriteFoods.get(0));
                   break;
               default:
                   favoriteFoods = new java.util.LinkedHashSet<String>(this.favoriteFoods.size() < 1073741824 ? 1 + this.favoriteFoods.size() + (this.favoriteFoods.size() - 3) / 3 : Integer.MAX_VALUE);
                   favoriteFoods.addAll(this.favoriteFoods);
                   favoriteFoods = java.util.Collections.unmodifiableSet(favoriteFoods);
           }

           return new User(userId, email, favoriteFoods, avatar);
       }

       public String toString() {
           return "User.UserBuilder(userId=" + this.userId + ", email=" + this.email + ", favoriteFoods=" + this.favoriteFoods + ", avatar=" + this.avatar + ")";
       }
   }
}

То же самое сделаем для класса UserService.

@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
@FieldDefaults(makeFinal=true, level=AccessLevel.PRIVATE)
public class UserService {
  @NonNull UserDao userDao;
}

Вот примерный аналог в стандартном Java-коде.

 public class UserService {
   
   private static final org.slf4j.Logger log = org.slf4j.LoggerFactory.getLogger(UserService.class);
   
   private final UserDao userDao;
   
   @java.beans.ConstructorProperties({"userDao"})
   public UserService(UserDao userDao) {
       if (userDao == null) {
           throw new NullPointerException("userDao is marked @NonNull but is null")
       }
       this.userDao = userDao;
   }

 }

Оценка эффекта

На портале Grubhub более ста бизнес-сервисов, связанных с доставкой еды. Мы взяли один из них и запустили функцию “de-lombok” в плагине Lombok IntelliJ. В результате изменилось около 180 файлов, а кодовая база выросла примерно на 18 000 строк кода после удаления 800 случаев использований Lombok. В среднем, каждая строка Lombok экономит 23 строки Java. С таким эффектом трудно представить Java без Lombok.

Резюме

Lombok — отличный помощник, который реализует новые функции языка, не требуя особых усилий со стороны разработчика. Конечно, проще установить плагин, чем обучить всех инженеров новому языку и портировать существующий код. Lombok не всесилен, но уже из коробки достаточно мощный, чтобы реально помочь в работе.

Ещё одно преимущество Lombok в том, что он сохраняет согласованность кодовых баз. У нас более ста различных сервисов и распределённая команда по всему миру, так что согласованность кодовых баз облегчает масштабирование команд и снижает нагрузку на переключение контекста при запуске нового проекта. Lombok работает для любой версии начиная с Java 6, поэтому мы можем рассчитывать на его доступность во всех проектах.

Для Grubhub это больше, чем просто новые функции. В конце концов, весь этот код можно написать вручную. Но Lombok упрощает скучные части кодовой базы, не влияя на бизнес-логику. Это позволяет сфокусироваться на вещах, действительно важных для бизнеса и наиболее интересных для наших разработчиков. Монтонный шаблонный код — это пустая трата времени программистов, рецензентов и мейнтейнеров. Кроме того, поскольку этот код больше не пишется вручную, то устраняет целые классы опечаток. Преимущества автогенерации в сочетании с мощью @NonNull уменьшают вероятность ошибок и помогают нашей разработке, которая направлена на доставку еды к вашему столу!