设计心得——用 XDoclet 减少代码膨胀

　　开放源代码的 XDoclet 代码生成引擎，是许多领先的 Java 框架不可缺少的组成部分，常常被用作面向属性的编程和持续集成的引擎。但是 XDoclet 还有一些不太惹人注目的地方：对初级开发人员来说，它太难掌握、太难精通。在这篇文章中，流行作者 Sing Li 以 XDoclet 为对象，揭示了其内部简单却优雅的设计，使您能够理解这项技术，并将它应用在实践当中。
　　
　　XDoclet 能够很容易成为您的 Java 编程工具箱中的一个更加通用的跨技术代码生成工具。不幸的是，开发人员经常忽视 XDoclet 的一般用途，只有将它捆绑在大型开发框架或者 IDE 中，作为其中的一个隐藏元素时，才会用到它。人们常常认为很难将 XDoclet 应用在定制解决方案上。这篇文章的目的就是要消除这个迷惑，把 XDoclet 从常见的复杂陷阱中解脱出来，并向您展示了如何能够利用这个代码生成引擎。
　　
　　我会用一个实际的例子演示 XDoclet 的用途，该例子将接收一个 POJO（plain old Java object），并用 XDoclet 生成完整 Web 应用程序的全部文件，这些文件是把数据输入关系数据库所必需的。该示例使用了 XDoclet 的 自定义模板代码生成功能，以及它对 Hibernate 对象关系映射工具、Struct Web 应用程序框架和应用程序服务器的内部支持。（请参阅 参考资料）。
　　
　　智能代码生成器
　　
　　XDoclet 的核心功能是根据以下组合来生成代码的（或者生成其他配置/数据文件）：
　　
　　进行特殊标记的 Java 源文件。
　　
　　预先定义的模板。
　　
　　与其他基于模板的代码生成技术（例如 Velocity；请参阅 参考资料）相比，XDoclet 具有以下独特优势：
　　
　　XDoclet 与 Apache Ant（请参阅 参考资料）紧密集成，从而提供了高度自动化的操作。
　　
　　把控制代码生成和模板处理的 XDoclet 标签作为内联注释嵌入到 Java 源代码文件中。这消除了同步多个相关文件和控制文件的需要。
　　
　　XDoclet 的内置 Java 解析器使用它对 Java 代码结构的深入理解，为输入的 Java 代码建立内部 结构模型。该结构模型又经常被叫作 元数据（metadata），因为它包含与关联代码有关的数据。
　　
　　XDoclet 的模板生成逻辑拥有对输入 Java 代码的内部结构模型的完全访问权。
　　
　　接下来，我将进一步研究 XDoclet 是如何工作的，以帮助您理解这些特性。
　　
　　XDoclet 操作
　　
　　图 1 显示了 XDoclet 要求的输入和生成的输出。
　　
　　图 1. XDoclet 黑盒子
　　　
　　您可以看到，包含嵌入式 XDoclet 标签的 Java 源代码是系统的输入。在 Apache Ant 的驱动下，XDoclet 处理输入的代码，生成的输出文本文件可以是 Java 源代码、HTML 页面、XML 文件等。为了处理输入，XDoclet 需要使用模板（保存在 .xdt 文件中）和标签处理器（用 Java 编码）。XDoclet 把模板和标签处理器打包成“模块”，不同的“模块”处理不同的问题域。
　　
　　XDoclet 生成的结构模型
　　
　　XDoclet 对包含嵌入式 XDoclet 标签的输入 Java 源代码进行解析，并为代码建立非常详细的结构模型。结构模型中的每个元素都代表源代码中的一个 Java 结构。图 2 显示的结构模型，揭示了 XDoclet 跟踪的代码构造和关系。
　　
　　图 2. XDoclet 的解析的 Java 源代码的内部结构模型
　　　
　　图 2 中的结构模型跟踪类、接口、方法之类的代码构造（模型元素）。该模型还跟踪元素之间的关系，例如继承和接口实现。以内联注释的形式嵌入在源代码中的 XDoclet 标签被解析为模型元素的属性，并被跟踪。
　　
　　通用的 Javadoc 引擎
　　
　　能够理解 Java 代码结构模型的智能代码生成引擎不是什么新概念。实际上，它是 JDK 自带的 Javadoc 工具的运作方式。通过解析带有特殊 Javadoc 标签的 Java 源文件，Javadoc 工具可以为所有 Java 程序的内置结构元素（包括类、接口、字段和方法）生成 HTML 文档。Javadoc 还具有特殊 Java 语言概念方面的知识，例如继承、抽象类、存储类和修饰符。
　　
　　XDoclet 的诞生，来自这样一个观察：适用于任意代码生成的 Javadoc 的通用版本，在许多编程场合下会极为有用。但是，实际的 Javadoc 源代码不是为通用的代码生成设计的，而只是为了生成 HTML 文档。由于无法重用现有代码，XDoclet 开发小组从头开始重写了引擎，并显著优化了它的性能。
　　
　　深入 XDoclet
　　
　　图 3 显示了 XDoclet 的内部结构，揭示了使其运行的功能块。
　　
　　图 3. XDoclet 内部的功能块
　　　
　　如图 3 所示，Apache Ant 在运行的时候控制着 XDoclet 的配置和操作。XDoclet 解析输入的 Java 源代码，并在内存中生成结构模型。模板引擎通过处理一组模板和标签处理器，生成输出文件。模板和标签处理器可以是内置的，也可以是定制的。在代码生成期间，模板和标签处理器拥有对结构模型的完全访问。
　　
　　XDoclet 虚假的复杂性
　　
　　XDoclet 实质上就是一个通用的 Javadoc 引擎（请参阅侧栏， 通用的 Javadoc 引擎）。那么，是什么让它看起来这么复杂呢？答案在于：XDoclet 几乎从未被单独讨论过，而总是藏在其他许多复杂的技术中。图 4 显示了了围绕在 XDoclet 周围的复杂性迷雾（请参阅侧栏 为什么 XDoclet 看起来比实际的要复杂得多）。
　　
　　为什么 XDoclet 看起来比实际的要复杂得多
　　
　　Apache Ant 自动进行 Java 软件的生成过程。构建管理过程通常是生产项目中更复杂过程中的一部分。构建管理的术语和概念被集成到 Apache Ant 中，而且是理解其操作的先决条件。成熟的 Ant 脚本可能会非常复杂。Ant 的每个新版本，都会引入一些新的特性集，从而进一步增加了复杂性。这形成了 XDoclet 表面的复杂性，因为 XDoclet 需要 Ant 才能执行。
　　
　　XDoclet 处理的问题领域是复杂性的另一个来源。在发布 XDoclet 的时候，XDoclet 已经可以为 EJB 组件集成、J2EE Web 容器集成、Hibernate 持久性层、Struts 框架、Java 管理扩展（JMX）等生成代码。这些问题领域中的每一个领域都有一大套该领域专用的行话和概念。从这些复杂的问题领域出来的问题，经常主导着 XDoclet 的讨论，这也提高了 XDoclet 表面的复杂性。可能是“只见森林，不见树木”。
　　
　　图 4. XDoclet 的复杂耦合
　　
　　在图 4 中，您可以看到 XDoclet 与以下内容是紧密相关的：
　　
　　Apache Ant，它控制着 XDoclet 的操作。XDoclet 是作为一组 Ant 任务存在的，没有 Ant 则不能执行。
　　
　　与生成文件关联的具体问题领域的一些细节。
　　
　　XDoclet 本身却是惊人地简单，正如下面示例中的工作代码所示的那样。
　　
　　使用 XDoclet
　　
　　现在，您可以通过研究我向您提供的数据入口应用程序示例，来观察 XDoclet 的实际工作。（要下载这个示例中使用的 Java 代码、XDoclet 模板和 Ant 脚本，请单击本文顶部或底部的 Code图标，或者请参阅 下载部分。）我们将从检查清单 1 所示的 Java 代码开始，这部分代码表示了一个客户的地址。该地址被编码成 JavaBean 组件，其中的 XDoclet 标签是以黑体字形式显示的：
　　
　　清单 1. 用 XDoclet 标签标记的 AddressBean.java 源文件
　　
　　package com.ibm.dw.beans;　import java.io.Serializable; /**　　　　 * @dw.genStrutsAction action="/addAddress.do" * @hibernate.class table="ADDRESS"*/ public class AddressBean implements Serializable {　private String streetNumber = ""; private String street = ""; private String city = ""; private String country = ""; private String postalCode = ""; private long id = 0;　 public AddressBean() { }　/**　　　　　* @dw.genStruts formlabel="Street Number" * @hibernate.property length="10"*/ public String getStreetNumber() {　　return streetNumber; }　public void setStreetNumber(String inpStreetNumber) {　　streetNumber = inpStreetNumber;　}　/**　　　　　* @dw.genStruts formlabel="Street" * @hibernate.property　length="40"*/ public String getStreet() {　　 return street; }　public void setStreet(String inpStreet) {　　street = inpStreet; }　　　　　 ...... more Address bean properties ...... /**　　　　　* @hibernate.id generator-class="native"*/ public long getId(　) {　　　　 return id; }　public void setId(long inId) {　　id = inId; }　}
　　
　　在清单 1 中，需要注意的是，要把 XDoclet 标签嵌入到注释中，紧放在相关代码元素（例如字段、方法、接口或类）的前面。在解析源代码时，XDoclet 会为每个标签建立一个属性，并将该属性附加到结构模型的代码元素上。现在，请注意 ;@dw.genStruts 标签，因为这是在本例中将用到的第一个模板。
　　
　　生成另外一个 Java 类
　　
　　对于本例，您需要生成新的 Java 类的代码 —— 一个 Struts 表单 bean。Struts 会用这个 bean 保存并传输用户输入。bean 必须以 bean 属性的形式包含所有数据字段，而且它必须是 org.apache.struts.action.ActionForm 的子类。
　　
　　为了生