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Javac黑客指南

這篇文章英文的原文在：http://scg.unibe.ch/archive/projects/Erni08b.pdf. 做畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告時(shí)，老師要求必須翻譯一篇外文，于是很認(rèn)真的翻譯了一下，也算是為開(kāi)源做一點(diǎn)小貢獻(xiàn)。翻譯如下：

譙城ssl適用于網(wǎng)站、小程序/APP、API接口等需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用場(chǎng)景，ssl證書(shū)未來(lái)市場(chǎng)廣闊！成為創(chuàng)新互聯(lián)公司的ssl證書(shū)銷(xiāo)售渠道，可以享受市場(chǎng)價(jià)格4-6折優(yōu)惠！如果有意向歡迎電話聯(lián)系或者加微信：028-86922220（備注：SSL證書(shū)合作）期待與您的合作！

Javac黑客指南

David Erni and Adrian Kuhn

University of Bern, March 2008

0. 摘要：

這篇文章是介紹修改java編譯器的。其中包含對(duì)Java編譯器的介紹，以及兩個(gè)例子的實(shí)現(xiàn)：一個(gè)簡(jiǎn)單的hello world 和一個(gè)重寫(xiě)AST(抽象語(yǔ)法樹(shù))的插件。

1. 介紹

隨著Java 6的發(fā)布，java編譯器已經(jīng)有了開(kāi)源的版本了。開(kāi)源的編譯器是OpenJDK項(xiàng)目的一部分，可以從Java編譯器小組的網(wǎng)站下載 http://www.openjdk.org/groups/compiler/ 。然而就這篇文檔的例子來(lái)說(shuō)，任何Java 6的版本都是可用的，因?yàn)檫@些例子并不會(huì)重新編譯編譯器，他們只是擴(kuò)展編譯器的功能。

這篇文章介紹了Java編譯器的內(nèi)在實(shí)現(xiàn)。首先我們給出java編譯器所包含的編譯步驟，然后我們?cè)诰帉?xiě)兩個(gè)例子。兩個(gè)例子都使用到了編譯器里面的插件機(jī)制，也就是JSR269所描述的機(jī)制。然而，這兩個(gè)例子卻超出了JSR269的范圍。把JSR對(duì)象和編譯器對(duì)接，我們實(shí)現(xiàn)了AST的重寫(xiě)。我們的例子里面，沒(méi)有使用assertion（斷言）語(yǔ)句，而使用了if-throw語(yǔ)句。

2. Java編譯器的內(nèi)核

這個(gè)部分概括了OpenJDK里面的java編譯器的編譯步驟和對(duì)應(yīng)的注釋。這個(gè)小節(jié)包含了一個(gè)簡(jiǎn)短的介紹。

編譯的過(guò)程是由定義在com.sun.tools.javac.main里面的Java Compiler類(lèi)來(lái)決定的。當(dāng)編譯器以默認(rèn)的編譯參數(shù)編譯時(shí)，它會(huì)執(zhí)行以下步驟：

a) Parse： 讀入一堆*.java源代碼，并且把讀進(jìn)來(lái)的符號(hào)（Token）映射到AST節(jié)點(diǎn)上去。

b) Enter: 把類(lèi)的定義放到符號(hào)表（Symbol Table）中去。

c) Process annotations: 可選的。處理編譯單元（compilation units）里面所找到的標(biāo)記（annotation）。

d) Attribute: 為AST添加屬性。這一步包含名字解析(name resolution)，類(lèi)型檢測(cè)(type checking)和常數(shù)折疊(constant fold)。

e) Flow: 為前面得到的AST執(zhí)行流分析（Flow analysis）操作。這個(gè)步驟包含賦值(assignment)的檢查和可執(zhí)行性(reachability)的檢查。

f) Desugar: 重寫(xiě)AST， 并且把一些復(fù)雜的語(yǔ)法轉(zhuǎn)化成一般的語(yǔ)法。

g) Generate: 生成源文件或者類(lèi)文件。

wps_clip_image-12054_thumb

2.1 Parse

想要Parse文件，編譯器要用到com.sun.tools.javac.parser.*里面的類(lèi)。作為***步，詞法分析器（lexical analyzer）把輸入的字符流（character sequence）映射成一個(gè)符號(hào)流(token sequence)。然后Parser再把生成的符號(hào)流映射成一個(gè)抽象語(yǔ)法樹(shù)（AST）

2.2 Enter

在這個(gè)步驟中，編譯器會(huì)找到當(dāng)前范圍（enclosing scope）中發(fā)現(xiàn)的所有的定義(definitions)，并且把這些定義注冊(cè)成符號(hào)（symbols）。Enter這個(gè)步驟又分為以下兩個(gè)階段：

在***個(gè)階段，編譯器會(huì)注冊(cè)所有類(lèi)的符號(hào)，并且把這寫(xiě)符號(hào)和相應(yīng)的范圍（scope）聯(lián)系在一起。實(shí)現(xiàn)方法是使用一個(gè)Visitor（訪問(wèn)者）類(lèi)，由上而下的遍歷AST，訪問(wèn)所有的類(lèi)，包括類(lèi)里面的內(nèi)部類(lèi)。Enter給每一個(gè)類(lèi)的符號(hào)都添加了一個(gè)MemberEnter對(duì)象，這個(gè)對(duì)象是由第二個(gè)階段來(lái)調(diào)用的

在第二個(gè)階段中，這些類(lèi)被MemberEnter對(duì)象所完成（completed，即完成類(lèi)的成員變量的Enter）。首先，MemberEnter決定一個(gè)類(lèi)的參數(shù)，父類(lèi)和接口。然后這些符號(hào)被添加進(jìn)了類(lèi)的范圍中。不像前一個(gè)步驟，這個(gè)步驟是懶惰執(zhí)行的。類(lèi)的成員只有在被訪問(wèn)時(shí)，才加入類(lèi)的定義中的。這里的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)安裝一個(gè)完成對(duì)象（member object）到類(lèi)的符號(hào)中。這些對(duì)象可以在需要時(shí)調(diào)用member-enter

***，enter把所有的頂層類(lèi)（top-level classes）放到一個(gè)todo-queue中，

2.3 Process Annotations

如果存在標(biāo)記處理器，并且編譯參數(shù)里面指定要處理標(biāo)記，那么這個(gè)過(guò)程就會(huì)處理在某個(gè)編譯單元里面的標(biāo)記。JSR269定義了一個(gè)接口，可以用來(lái)寫(xiě)這種Annotation處理插件。然而，這個(gè)接口的功能非常有限，并且不能用Collective Behavior擴(kuò)展這種語(yǔ)言。主要的限制是JSR269不提供子方法的反射調(diào)用。

2.4 Attribute

為Enter階段生成的所有AST添加屬性。應(yīng)當(dāng)注意，Attribte可能會(huì)需要額外的文件被解析（Parse），通過(guò)SourceCompleter加入到符號(hào)表中。

大多數(shù)的環(huán)境相關(guān)的分析都是發(fā)生在這個(gè)階段的。這些分析包括名稱(chēng)解析，類(lèi)型檢查，常數(shù)折疊。這些都是子任務(wù)。有些子任務(wù)調(diào)用下列的一些類(lèi)，但也可能調(diào)用其他的。

l Check：這是用于類(lèi)型檢查的類(lèi)。當(dāng)有完成錯(cuò)誤（completion error）或者類(lèi)型錯(cuò)誤時(shí)，它就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

l Resovle: 這是名字解析的類(lèi)。如果解析失敗，就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

l ConstFold: 這是參數(shù)折疊類(lèi)。常數(shù)折疊用于簡(jiǎn)化在編譯時(shí)的常數(shù)表達(dá)式。

l Infer：類(lèi)參數(shù)引用的類(lèi)。

2.5 Flow

這個(gè)階段會(huì)對(duì)添加屬性后的類(lèi)，執(zhí)行數(shù)據(jù)流的檢查。存活性分析（liveness analysis） 檢查是否每個(gè)語(yǔ)句都可以被執(zhí)行到。異常分析（Excepetion analysis） 檢查是豆每個(gè)被拋出的異常都是聲明過(guò)的，并且這些異常是否都會(huì)被捕獲。確定行賦值（definite assignment）分析保證每個(gè)變量在使用時(shí)已經(jīng)被賦值。而確定性不賦值（definite unassignment）分析保證final變量不會(huì)被多次賦值。

2.6 Desugar

除去多余的語(yǔ)法，像內(nèi)部類(lèi)，類(lèi)的常數(shù)，assertion斷言語(yǔ)句，foreach循環(huán)等。

2.7 Generate

這是最終的階段。這個(gè)階段生成許多源文件或者類(lèi)文件。到底是生成源文件還是類(lèi)文件取決于編譯選項(xiàng)。

3. 什么是JSR 269

Annotation（標(biāo)記）是java 5里面引進(jìn)來(lái)的，用于在源代碼里面附加元信息（meta-information）.Java 6則進(jìn)一步加強(qiáng)了標(biāo)記的處理功能，即JSR269. JSR269，即插入式標(biāo)記處理API，為java編譯器添加了一個(gè)插件機(jī)制。有了JSR269，就有能力為java編譯器寫(xiě)一個(gè)特定的標(biāo)記處理器了。

JSR269有兩組基本API，一組用于對(duì)java語(yǔ)言的建模，一組用于編寫(xiě)標(biāo)記處理器。這兩組API分別存在于javax.lang.model.* 和 javax.annotation.processing里面。JSR269的功能是通過(guò)以下的java編譯選項(xiàng)來(lái)調(diào)用的。

-proc:{none,only} 是否執(zhí)行Annotation處理或者編譯

-processor 指定標(biāo)記處理器的名字。這個(gè)選項(xiàng)將繞過(guò)默認(rèn)的標(biāo)記處理器查找過(guò)程

-processorpath 指定標(biāo)記處理器的位置

標(biāo)記處理在javac中時(shí)默認(rèn)開(kāi)啟的。如果要是只想處理標(biāo)記，而不想編譯生成類(lèi)文件的話，用 –proc:only 選項(xiàng)既即可。

#p#

4. 如何用Javac打印出“Hello World！”

在這***個(gè)例子里面，我們些一個(gè)簡(jiǎn)單的標(biāo)記處理器，用于在編譯的時(shí)候打印“Hello World!”.我們用編譯器的內(nèi)部消息機(jī)制來(lái)打印“hello world”。

首先，我們定義如下HelloWorld標(biāo)記。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public @interface HelloWorld{ 
    2. 
  
  
  
  2. }
    3.

添加一個(gè)Dummy類(lèi)使用以上的標(biāo)記

 
 
 
    
  
  
  
  1. @HelloWorld
    2. 
  
  
  
  2. public class Dummy{ 
    3. 
  
  
  
  3. }
    4.

標(biāo)記處理可能會(huì)發(fā)生很輪。每一輪處理器只處理特定的一些標(biāo)記，并且生成的源文件或者類(lèi)文件，交給下一輪來(lái)處理。如果處理器被要求只處理特定的某一輪，那么他也會(huì)處理后續(xù)的那些次，包括***一輪，就算***一輪沒(méi)有可以處理的標(biāo)記。處理器可能也會(huì)去處理被這個(gè)工具生成的文件。

后一個(gè)方法處理前一輪生成的標(biāo)記類(lèi)型，并且返回是否這些標(biāo)記會(huì)聲明。如果返回是True，那么后續(xù)的處理器就不會(huì)去處理它們。如果返回是false，那么后續(xù)處理器會(huì)繼續(xù)處理它們。一個(gè)處理器可能總是返回同樣的邏輯值，或者是根據(jù)選項(xiàng)改變結(jié)果。為了要寫(xiě)一個(gè)標(biāo)記處理器，我們用一個(gè)子類(lèi)來(lái)繼承AbstractProcessor，并且用SupportedAnnotationTyps 和SupportedSourceVersion標(biāo)記這個(gè)子類(lèi)。這個(gè)子類(lèi)必須要復(fù)寫(xiě)這兩個(gè)方法：

l public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv)

l public boolean process(Set annotations,

RoundEnvironment roundEnv)

這兩個(gè)方法都是在標(biāo)記處理過(guò)程中被java編譯器調(diào)用的。***個(gè)方法用來(lái)初始化插件，只被調(diào)用一次。而第二個(gè)方法每一輪標(biāo)記處理都會(huì)被調(diào)用，并且在所有處理都結(jié)束后還會(huì)調(diào)用一次。

我們的簡(jiǎn)單的HelloWorldProcessors是這樣生成的：

 
 
 
    
  
  
  
  1. import javax.annotation.processing.*; 
    2. 
  
  
  
  2. import javax.lang.model.SourceVersion; 
    3. 
  
  
  
  3. import javax.lang.model.element.TypeElement; 
    4. 
  
  
  
  4. import javax.tools.Diagnostic; 
    5. 
  
  
  
  5. @SupportedAnnotationTypes("HelloWorld") 
    6. 
  
  
  
  6. @SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_6) 
    7. 
  
  
  
  7. public class HelloWorldProcessor extends AbstractProcessor { 
    8. 
  
  
  
  8. @Override
    9. 
  
  
  
  9. public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) { 
    10. 
  
  
  
  10. super.init(processingEnv); 
    11. 
  
  
  
  11. } 
    12. 
  
  
  
  12. @Override
    13. 
  
  
  
  13. public boolean process(Set annotations, 
    14. 
  
  
  
  14. RoundEnvironment roundEnv) { 
    15. 
  
  
  
  15. if (!roundEnv.processingOver()) { 
    16. 
  
  
  
  16. processingEnv.getMessager().printMessage( 
    17. 
  
  
  
  17. Diagnostic.Kind.NOTE, "Hello Worlds!"); 
    18. 
  
  
  
  18. } 
    19. 
  
  
  
  19. return true; 
    20. 
  
  
  
  20. } 
    21. 
  
  
  
  21. }
    22.

第八行注冊(cè)了HelloWorld的標(biāo)記處理器。也就是說(shuō)，當(dāng)標(biāo)記出現(xiàn)是，就會(huì)有一系列的程序被自動(dòng)調(diào)用。第九行設(shè)置了標(biāo)記所支持的源代碼版本。

第12到15行復(fù)寫(xiě)了初始化方法， 目前為止，我們只是調(diào)用父類(lèi)的方法。

第17到24行復(fù)寫(xiě)了處理方法。這個(gè)方法是由一些列被標(biāo)記的程序元素來(lái)調(diào)用的。這個(gè)方法在每一輪處理時(shí)，都會(huì)調(diào)用，并且在***會(huì)多出一輪，用于對(duì)空集合的元素的處理。這樣，我們可以由一個(gè)簡(jiǎn)單的if語(yǔ)句，使得***多出的那一輪什么事情都不做。在其他輪中，我們只打印一個(gè)hello world消息。我們不用System.out.print，二十使用編譯器的消息框架來(lái)打印一個(gè)消息（note類(lèi)型的）。其他可能的類(lèi)型是警告（warning）或者錯(cuò)誤（error）。

這個(gè)方法返回true，如果你想要聲明元素已經(jīng)被處理過(guò)了。

要運(yùn)行這個(gè)例子，執(zhí)行：

javac HelloWorldProcessor.java

javac -processor HelloWorldProcessor *.java

這個(gè)應(yīng)該會(huì)輸出：

Note: Hello World!

5. 如何巧妙利用JSR269來(lái)重寫(xiě)AST

在這個(gè)例子中，我們深入到編譯器自身的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)中去。我們利用JSR269做一些超出它本身的事情—重寫(xiě)AST。這個(gè)處理器會(huì)把每一個(gè)Assertion語(yǔ)句替換成一個(gè)throw語(yǔ)句。也就是說(shuō)，每當(dāng)有以下語(yǔ)句出現(xiàn)時(shí)

assert cond: detail;

會(huì)被替換成：

If(!cond) throw new AssertionError(detail);

后面的這個(gè)語(yǔ)句不會(huì)生成assert的字節(jié)碼，而是生成一個(gè)普通的if語(yǔ)句，帶有一個(gè)throw重句。結(jié)果就算你的虛擬機(jī)沒(méi)有激活assertions功能時(shí)，assertions的檢查還是會(huì)被執(zhí)行。這個(gè)功能對(duì)各種庫(kù)是非常有用的，因?yàn)槟銓?xiě)庫(kù)的時(shí)候，是沒(méi)有辦法控制用戶(hù)的VM設(shè)置的。

再次，我們還是先繼承AbstractProcessor。然而，這次我們不會(huì)針對(duì)某一個(gè)特殊的標(biāo)記，而是用“*”這個(gè)符號(hào)來(lái)表示對(duì)所有的源代碼都調(diào)用處理器。

 
 
 
    
  
  
  
  1. @SupportedAnnotationTypes("*") 
    2. 
  
  
  
  2. @SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_6) 
    3. 
  
  
  
  3. public class ForceAssertions extends AbstractProcessor { 
    4. 
  
  
  
  4. }
    5.

初始化方法如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. private int tally; 
    2. 
  
  
  
  2. private Trees trees; 
    3. 
  
  
  
  3. private TreeMaker make; 
    4. 
  
  
  
  4. private Name.Table names; 
    5. 
  
  
  
  5. 
  
  
  
  6. @Override
    7. 
  
  
  
  7. public synchronized void init(ProcessingEnvironment env) { 
    8. 
  
  
  
  8.       super.init(env); 
    9. 
  
  
  
  9.       trees = Trees.instance(env); 
    10. 
  
  
  
  10.      Context context = ((JavacProcessingEnvironment) 
    11. 
  
  
  
  11. env).getContext(); 
    12. 
  
  
  
  12.       make = TreeMaker.instance(context); 
    13. 
  
  
  
  13.       names = Name.Table.instance(context); 
    14. 
  
  
  
  14.       tally = 0; 
    15. 
  
  
  
  15.  }
    16.

我們使用處理環(huán)境（ProcessingEnvironment）來(lái)獲得對(duì)編譯器一些組件的引用。在編譯器里面，在每次調(diào)用編譯器時(shí)都會(huì)有一個(gè)處理環(huán)境（ProcessingEnvironment）。在編譯器中，我們使用Component.instance(context)來(lái)獲得對(duì)組件的引用。

我們使用的組件如下：

l Trees – JSR269的一個(gè)工具類(lèi)，用于聯(lián)系程序元素和樹(shù)節(jié)點(diǎn)。比如，對(duì)于一個(gè)方法元素，我們可以獲得這個(gè)元素對(duì)應(yīng)的AST樹(shù)節(jié)點(diǎn)。

l TreeMaker – 編譯器的內(nèi)部組件，是用于創(chuàng)建樹(shù)節(jié)點(diǎn)的工廠類(lèi)。工廠類(lèi)里面方法的命名方式跟Javac源代碼里面的方法是統(tǒng)一的。

l Name.Table – 另一個(gè)編譯器的內(nèi)部組件。Name類(lèi)是編譯器內(nèi)部字符串的一個(gè)抽象。為了提高效率，Javac使用了哈希字符串。

請(qǐng)注意，在第39行，我們把處理環(huán)境（ProcessingEnvironment）強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成了編譯器的內(nèi)部類(lèi)型。

***，我們把一個(gè)計(jì)數(shù)器初始化成0.這個(gè)計(jì)數(shù)器是用來(lái)記錄發(fā)生替換的數(shù)量。

處理方法如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. @Override
    2. 
  
  
  
  2. 46 public boolean process(Set annotations, 
    3. 
  
  
  
  3. RoundEnvironment roundEnv) { 
    4. 
  
  
  
  4.     if (!roundEnv.processingOver()) { 
    5. 
  
  
  
  5.        Set elements = roundEnv.getRootElements(); 
    6. 
  
  
  
  6.        for (Element each : elements) { 
    7. 
  
  
  
  7.        if (each.getKind() == ElementKind.CLASS) { 
    8. 
  
  
  
  8.           JCTree tree = (JCTree) trees.getTree(each); 
    9. 
  
  
  
  9.           TreeTranslator visitor = new Inliner(); 
    10. 
  
  
  
  10.           tree.accept(visitor); 
    11. 
  
  
  
  11.       } 
    12. 
  
  
  
  12.    } 
    13. 
  
  
  
  13.    } else
    14. 
  
  
  
  14.     processingEnv.getMessager().printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, 
    15. 
  
  
  
  15. tally + " assertions inlined."); 
    16. 
  
  
  
  16.     return false; 
    17. 
  
  
  
  17.  }
    18.

我們遍歷所有的程序元素，為每一個(gè)類(lèi)都重寫(xiě)AST。在第51行，我們把JSR269的樹(shù)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成編譯器內(nèi)部的樹(shù)節(jié)點(diǎn)。這兩種樹(shù)節(jié)點(diǎn)的不同之處在于，JSR269節(jié)點(diǎn)是停留在方法層的（即方法method是最基本的元素，不會(huì)再細(xì)分下去），而內(nèi)部的AST節(jié)點(diǎn)，是所有元素（包括方法以下的）都可以訪問(wèn)的。我們要訪問(wèn)每一個(gè)語(yǔ)句，所以需要訪問(wèn)到AST的所有節(jié)點(diǎn)。

#p#

樹(shù)的轉(zhuǎn)換是通過(guò)繼承TreeTranslator來(lái)完成的，TreeTranslator本身是繼承自TreeVisitor的。這些類(lèi)都不是JSR269的一部分。所以，從這里開(kāi)始，我們所寫(xiě)的所有代碼都是在編譯器內(nèi)部工作的。

在第57行，是else部分，用于報(bào)告處理過(guò)的assertion語(yǔ)句數(shù)量。這個(gè)語(yǔ)句只有在***一輪處理才會(huì)執(zhí)行。

Inliner這個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)了AST重寫(xiě)。Inliner繼承了TreeTranslator，并且是標(biāo)記處理器的一個(gè)內(nèi)部類(lèi)。注意，TreeTranslator本身是不會(huì)轉(zhuǎn)換任何節(jié)點(diǎn)的。

private class Inliner extends TreeTranslator {

}

為了轉(zhuǎn)換assertion語(yǔ)句，我們需要復(fù)寫(xiě)默認(rèn)的TreeTranslator.visitAssert (JCAssert) 方法，如下所示：

 
 
 
    
  
  
  
  1. @Override
    2. 
  
  
  
  2.  public void visitAssert(JCAssert tree) { 
    3. 
  
  
  
  3.     super.visitAssert(tree); 
    4. 
  
  
  
  4.     JCStatement newNode = makeIfThrowException(tree); 
    5. 
  
  
  
  5.     result = newNode; 
    6. 
  
  
  
  6.     tally++; 
    7. 
  
  
  
  7.  }
    8.

正在轉(zhuǎn)換的節(jié)點(diǎn)會(huì)被當(dāng)做參數(shù)傳入到方法中。在第67行，轉(zhuǎn)換的結(jié)果，通過(guò)賦值給變量TreeTranslator.result而返回。

按照慣例，一個(gè)轉(zhuǎn)換方法應(yīng)該這樣生成：

l 調(diào)用父類(lèi)的轉(zhuǎn)換方法，以確保轉(zhuǎn)換可以被應(yīng)用到自己點(diǎn)上面去。

l 執(zhí)行真正的轉(zhuǎn)換

l 把轉(zhuǎn)換結(jié)果賦值給TreeTranslator.result。結(jié)果的類(lèi)型不一定要和傳進(jìn)來(lái)的參數(shù)的類(lèi)型一樣。相反，只要java編譯器允許，我們可以返回任何類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)。這里TreeTranslator本身沒(méi)有限制類(lèi)型，但是如果返回了錯(cuò)誤的類(lèi)型，那么就很有在后續(xù)過(guò)程中產(chǎn)生災(zāi)難性后果。

我們寫(xiě)一個(gè)私有函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，makeIfThrowException:

 
 
 
    
  
  
  
  1. private JCStatement makeIfThrowException(JCAssert node) { 
    2. 
  
  
  
  2. // make: if (!(condition) throw new AssertionError(detail); 
    3. 
  
  
  
  3. List args = node.getDetail() == null
    4. 
  
  
  
  4. ? List. nil() 
    5. 
  
  
  
  5. : List.of(node.detail); 
    6. 
  
  
  
  6. JCExpression expr = make.NewClass( 
    7. 
  
  
  
  7. null, 
    8. 
  
  
  
  8. null, 
    9. 
  
  
  
  9. make.Ident(names.fromString("AssertionError")), 
    10. 
  
  
  
  10. args, 
    11. 
  
  
  
  11. null); 
    12. 
  
  
  
  12. return make.If( 
    13. 
  
  
  
  13. make.Unary(JCTree.NOT, node.cond), 
    14. 
  
  
  
  14. make.Throw(expr), 
    15. 
  
  
  
  15. null); 
    16. 
  
  
  
  16. }
    17.

這個(gè)方法傳入一個(gè)assertion語(yǔ)句，返回一個(gè)if語(yǔ)句。我們可以這樣做，事因?yàn)椴还苁莂ssertion還是if，他們都是語(yǔ)句（statement），所以在java的語(yǔ)法中是等價(jià)的。Java中沒(méi)有明文規(guī)定，禁止用if語(yǔ)句來(lái)代替assertion語(yǔ)句。

makeIfThrowException是用于AST重寫(xiě)的方法。我們使用TreeMaker來(lái)創(chuàng)建新的樹(shù)節(jié)點(diǎn)。如果有這樣的一個(gè)表達(dá)式：

assert cond:detail;

我們就可以替換成下面的形式：

If(!cond) throw new AssertionErrror(detal);

在第73到75行，我們考慮到了detail被省略的情況。在76到81行，我們創(chuàng)建了一個(gè)AST節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)的作用是創(chuàng)建AssertionError。在第79行，我們使用Name.Table來(lái)把字符串“AssertionError”變成編譯器內(nèi)部的字符串。在80行，我們?cè)賯魅?3到75行創(chuàng)建的參數(shù)args。第77,78和81行傳入了null值，因?yàn)檫@個(gè)節(jié)點(diǎn)既沒(méi)有外部實(shí)例，也沒(méi)有類(lèi)型參數(shù)，也不是在匿名類(lèi)內(nèi)部。

在第83行，我們對(duì)assertion的條件做了一個(gè)Not操作。84行，我們創(chuàng)建了一個(gè)throw表達(dá)式，***，在82到85行，我們把所有的東西都放到了if語(yǔ)句中。

注意：List類(lèi)是java編譯器中另外一個(gè)令人印象深刻的實(shí)現(xiàn)。編譯器用了它自己的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)List，而不是使用java集合框架（Java Collection Framework）。List和Pair數(shù)據(jù)類(lèi)的實(shí)現(xiàn)，都用到了Lisp語(yǔ)言里面所謂的cons。Pairs是這樣實(shí)現(xiàn)的：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class Pair { 
    2. 
  
  
  
  2. public final A fst; 
    3. 
  
  
  
  3. public final B snd; 
    4. 
  
  
  
  4. public Pair(A fst, B snd) { 
    5. 
  
  
  
  5. this.fst = fst; 
    6. 
  
  
  
  6. this.snd = snd; 
    7. 
  
  
  
  7. } 
    8. 
  
  
  
  8. ... 
    9. 
  
  
  
  9. }
    10.

而List是這樣實(shí)現(xiàn)的：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class List extends AbstractCollection implements
    2. 
  
  
  
  2. java.util.List { 
    3. 
  
  
  
  3. public A head; 
    4. 
  
  
  
  4. public List tail; 
    5. 
  
  
  
  5. public List(A head, List tail) { 
    6. 
  
  
  
  6. this.tail = tail; 
    7. 
  
  
  
  7. this.head = head; 
    8. 
  
  
  
  8. } 
    9. 
  
  
  
  9. ... 
    10. 
  
  
  
  10. }
    11.

并且有許多靜態(tài)的方法，可以很方便的創(chuàng)建List：

l List.nil()

l List.of(A)

l List.of(A,A)

l List.of(A,A,A)

l List.of(A,A,A,A...)

Pair也是一樣：

l Pair.of(A,B)

同樣，非傳統(tǒng)的命名方式也帶來(lái)了更漂亮的代碼

不像傳統(tǒng)java中用的代碼：

List list = new List();

list.add(a);

list.add(b);

list.add(c);

而現(xiàn)在只需要寫(xiě)：

List.of(a, b, c);

#p#

5.1 運(yùn)行AST重寫(xiě)

為了展示AST重寫(xiě)，我們使用：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class Example { 
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3. public static void main(String[] args) { 
    4. 
  
  
  
  4.     String str = null; 
    5. 
  
  
  
  5.     assert str != null : "Must not be null"; 
    6. 
  
  
  
  6. } 
    7. 
  
  
  
  7. 
  
  
  
  8. }
    9.

并且執(zhí)行：

javac ForceAssertions.java

javac -processor ForceAssertions Example.java

就會(huì)產(chǎn)生這樣的輸出：

Note: 1 assertions inlined

現(xiàn)在，我們我們我們禁用assertion，再執(zhí)行例子：

java -disableassertions Example

得到：

Exception in thread "main" java.lang.AssertionError: Must not be null at Example.main(Example.java:1)

利用編譯器的選項(xiàng) –printsource，我們甚至可以得到重寫(xiě)過(guò)后的AST，并且以Java源代碼的方式顯示出來(lái)。要注意的是，我們必須重定向輸出，否者原來(lái)的源文件會(huì)被覆蓋了。

執(zhí)行：

javac -processor ForceAssertions -printsource -d gen Example.java

產(chǎn)生結(jié)果：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class Example { 
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3. public Example() { 
    4. 
  
  
  
  4.     super(); 
    5. 
  
  
  
  5. } 
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. public static void main(String[] args) { 
    8. 
  
  
  
  8.     String str = null; 
    9. 
  
  
  
  9.     if (!(str != null)) throw new AssertionError("Must not be null"); 
    10. 
  
  
  
  10. } 
    11. 
  
  
  
  11. }
    12.

可以發(fā)現(xiàn)，第9行已經(jīng)被重寫(xiě)過(guò)了，第3到5行加入了一個(gè)默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)。

5.2 如何把標(biāo)記處理器注冊(cè)成服務(wù)

Java提供了一個(gè)注冊(cè)服務(wù)的機(jī)制。如果一個(gè)標(biāo)記處理器被注冊(cè)成了一個(gè)服務(wù)，編譯器就會(huì)自動(dòng)的去找到這個(gè)標(biāo)記處理器。注冊(cè)的方法是，在classpath中找到一個(gè)叫META-INF/services的文件夾，然后放入一個(gè)javax.annotation.processing.Processor的文件。文件格式是很明顯的，就是要包含要注冊(cè)的標(biāo)記處理器的完整名稱(chēng)。每個(gè)名字都要占單獨(dú)的一行。

5.3 進(jìn)一步的閱讀

Erni在他的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中描述了一個(gè)更復(fù)雜的編譯器修改。他不是依賴(lài)JSR269，而是直接在編譯過(guò)程中的幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行直接修改。

參考

[1] David Erni. JAG - a Prototype for Collective Behavior in Java. Bachelors

Thesis, University of Bern. March 2008.

[2] Joseph D. Darcy. JSR-000269 Pluggable Annotation Processing API,

December 2006. http://jcp.org/en/jsr/detail?id=269.

A 在OSX下面安裝Java 6

默認(rèn)情況下，當(dāng)前的OSX只是內(nèi)置 了Java 5.0，為了安裝Java6，從以下地址下載安裝文件http://www.apple.com/support/downloads/javaformacosx105update1.html. 這個(gè)更新需要Mac OS X 10.5.2或者是更新的，而且要64位基于Intel的Mac。這個(gè)更新不會(huì)替換已經(jīng)存在的J2SE 5.0安裝，或者是改變Java的默認(rèn)版本。

B ForceAssertions.java的全部源代碼

 
 
 
    
  
  
  
  1.  import java.util.Set; 
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3.  import javax.annotation.processing.AbstractProcessor; 
    4. 
  
  
  
  4.  import javax.annotation.processing.ProcessingEnvironment; 
    5. 
  
  
  
  5.  import javax.annotation.processing.RoundEnvironment; 
    6. 
  
  
  
  6.  import javax.annotation.processing.SupportedAnnotationTypes; 
    7. 
  
  
  
  7.  import javax.annotation.processing.SupportedSourceVersion; 
    8. 
  
  
  
  8.  import javax.lang.model.SourceVersion; 
    9. 
  
  
  
  9.  import javax.lang.model.element.Element; 
    10. 
  
  
  
  10.  import javax.lang.model.element.ElementKind; 
    11. 
  
  
  
  11.  import javax.lang.model.element.TypeElement; 
    12. 
  
  
  
  12.  import javax.tools.Diagnostic; 
    13. 
  
  
  
  13. 
  
  
  
  14.  import com.sun.source.util.Trees; 
    15. 
  
  
  
  15.  import com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment; 
    16. 
  
  
  
  16.  import com.sun.tools.javac.tree.JCTree; 
    17. 
  
  
  
  17.  import com.sun.tools.javac.tree.TreeMaker; 
    18. 
  
  
  
  18.  import com.sun.tools.javac.tree.TreeTranslator; 
    19. 
  
  
  
  19.  import com.sun.tools.javac.tree.JCTree.JCAssert; 
    20. 
  
  
  
  20.  import com.sun.tools.javac.tree.JCTree.JCExpression; 
    21. 
  
  
  
  21.  import com.sun.tools.javac.tree.JCTree.JCStatement; 
    22. 
  
  
  
  22.  import com.sun.tools.javac.util.Context; 
    23. 
  
  
  
  23.  import com.sun.tools.javac.util.List; 
    24. 
  
  
  
  24.  import com.sun.tools.javac.util.Name; 
    25. 
  
  
  
  25. 
  
  
  
  26.  @SupportedAnnotationTypes("*") 
    27. 
  
  
  
  27.  @SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_6) 
    28. 
  
  
  
  28.  public class ForceAssertions extends AbstractProcessor { 
    29. 
  
  
  
  29. 
  
  
  
  30.  private int tally; 
    31. 
  
  
  
  31.  private Trees trees; 
    32. 
  
  
  
  32.  private TreeMaker make; 
    33. 
  
  
  
  33.  private Name.Table names; 
    34. 
  
  
  
  34. 
  
  
  
  35.  @Override
    36. 
  
  
  
  36.  public synchronized void init(ProcessingEnvironment env) { 
    37. 
  
  
  
  37.      super.init(env); 
    38. 
  
  
  
  38.      trees = Trees.instance(env); 
    39. 
  
  
  
  39.      Context context = ((JavacProcessingEnvironment) 
    40. 
  
  
  
  40. env).getContext(); 
    41. 
  
  
  
  41.     make = TreeMaker.instance(context); 
    42. 
  
  
  
  42.      names = Name.Table.instance(context); 
    43. 
  
  
  
  43.      tally = 0; 
    44. 
  
  
  
  44.  } 
    45. 
  
  
  
  45. 
  
  
  
  46.  @Override
    47. 
  
  
  
  47. 
  
  
  
  48.  public boolean process(Set annotations, 
    49. 
  
  
  
  49. RoundEnvironment roundEnv) { 
    50. 
  
  
  
  50.      if (!roundEnv.processingOver()) { 
    51. 
  
  
  
  51.      Set elements = 
    52. 
  
  
  
  52. roundEnv.getRootElements(); 
    53. 
  
  
  
  53.      for (Element each : elements) { 
    54. 
  
  
  
  54.          if (each.getKind() == ElementKind.CLASS) { 
    55. 
  
  
  
  55.          JCTree tree = (JCTree) trees.getTree(each); 
    56. 
  
  
  
  56.          TreeTranslator visitor = new Inliner(); 
    57. 
  
  
  
  57.          tree.accept(visitor); 
    58. 
  
  
  
  58.          } 
    59. 
  
  
  
  59.      } 
    60. 
  
  
  
  60.  } else
    61. 
  
  
  
  61.      processingEnv.getMessager().printMessage( 
    62. 
  
  
  
  62. Diagnostic.Kind.NOTE, tally + " assertions 
    63. 
  
  
  
  63. inlined."); 
    64. 
  
  
  
  64.      return false; 
    65. 
  
  
  
  65.  } 
    66. 
  
  
  
  66. 
  
  
  
  67.  private class Inliner extends TreeTranslator { 
    68. 
  
  
  
  68. 
  
  
  
  69.  @Override
    70. 
  
  
  
  70.  public void visitAssert(JCAssert tree) { 
    71. 
  
  
  
  71.       super.visitAssert(tree); 
    72. 
  
  
  
  72.       JCStatement newNode = makeIfThrowException(tree); 
    73. 
  
  
  
  73.       result = newNode; 
    74. 
  
  
  
  74.       tally++; 
    75. 
  
  
  
  75.  } 
    76. 
  
  
  
  76. 
  
  
  
  77.  private JCStatement makeIfThrowException(JCAssert node) { 
    78. 
  
  
  
  78.  // make: if (!(condition) throw new AssertionError(detail); 
    79. 
  
  
  
  79.      List args = node.getDetail() == null
    80. 
  
  
  
  80.                       ? List. nil() 
    81. 
  
  
  
  81.                       : List.of(node.detail); 
    82. 
  
  
  
  82.      JCExpression expr = make.NewClass( 
    83. 
  
  
  
  83.      null, 
    84. 
  
  
  
  84.      null, 
    85. 
  
  
  
  85.      make.Ident(names.fromString("AssertionError")), 
    86. 
  
  
  
  86.      args, 
    87. 
  
  
  
  87.      null); 
    88. 
  
  
  
  88.      return make.If( 
    89. 
  
  
  
  89.             make.Unary(JCTree.NOT, node.cond), 
    90. 
  
  
  
  90.             make.Throw(expr), 
    91. 
  
  
  
  91.             null); 
    92. 
  
  
  
  92.  } 
    93. 
  
  
  
  93.  } 
    94. 
  
  
  
  94.  }
    95.

譯文連接：http://my.oschina.net/superpdm/blog/129070


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