Scala 元编程：实现 lombok.Data

如果你读完了《 Scala 元编程：伊甸园初窥》，理论上你已经具备实现lombok.Data的能力了。

所以，我建议你不要阅读本文，直接自己尝试。

定义 lombok.Data 的 Scala 版

@data
class A {
  var x: Int = _
  var y: String = _
}

我们希望通过@data这个注释，自动生成如下代码：

class A {
  var x: Int = _
  var y: String = _

  def getX(): Int = x
  def setX(paramX: Int): Unit = { x = paramX }
  def getY(): Int = x
  def setY(paramY: String): Unit = { y = paramY }
}

为什么要生成这样的代码呢？就个人而言，我是为了在 Spring Boot 和 Scala 混合编写的项目中无缝地使用 MyBatis。在使用 Java 时，我们可以很方便地使用 lombok.Data 生成我们所需的 Getter 和 Setter。而在 Scala 生态中，已经有了 case class，这种写法其实对于 Pure Scala 的程序员来说，是相当离经叛道的。

在用 Scala 和 Java 混合编程的时候，我觉得其实最重要的一点是选择。实现一个功能的方式可能有 100 （二进制哦）种，但是最适合的方式，永远只有一种。

我选择了 MyBatis，不采用元编程的手段（其实这段时间我刚刚学会），我是这样做的：

import scala.beans.BeanProperty
class A {
  @BeanProperty var x: Int = _
  @BeanProperty var y: String = _
}

用 Vim 列编辑，其实也还好。但是我内心其实一直在对自己说：DO NOT REPEAT YOURSELF。

参考实现

      // ...
      annottees.map(_.tree).toList match {
        case q"""
              class $name {
                ..$vars
              }
              """ :: Nil =>

          // Generate the Getter and Setter from VarDefs
          val beanMethods = vars.collect {
            case q"$mods var $name: $tpt = $expr" =>
              val getName = TermName("get" + name.encodedName.toString.capitalize)
              val setName = TermName("set" + name.encodedName.toString.capitalize)
              println(getName)
              val ident = Ident(name)
              List (
                q"def $getName: $tpt = $ident",
                q"def $setName(paramX: $tpt): Unit = { $ident = paramX }"
              )
          }.flatten

          // Insert the generated Getter and Setter
          q"""
             class $name {
               ..$vars
               ..$beanMethods
             }
           """
        case _ =>
          throw new Exception("Macro Error")
      }
    }
    // ...

单元测试

上一篇元编程相关的文章实际上主要是为了强调构建，所以我贴了两次构建定义的代码。

  test("generate setter and getter") {
    @data
    class A {
      var x: Int = _
      var y: String = _
    }

    val a = new A
    a.setX(12)
    assert(a.getX === 12)
    a.setY("Hello")
    assert(a.getY === "Hello")
}

lombok 在 IntelliJ Idea 中有专门的插件，去处理 Idea 无法定位到的程序自动生成的 Getter 和 Setter。如果我们只是为了让 MyBatis 能够识别和使用，我们就没有必要再去为我们的 Scala 版lombok.Data专门定制一个插件。在我们自己的代码中，没有必要使用 Getter 和 Setter，因为 Scala 在语言级别已经支持了（如果你一脸懵逼，我建议你先阅读一下《快学 Scala 》和《 Scala 实用指南》的样章）。

  test("handle operator in the name") {
    @data
    class B {
      var op_+ : Int = _
    }

    val b = new B
    b.setOp_+(42)
    assert(b.getOp_+ === 42)
  }

这个地方也涉及到了一个 Scala 相关的知识点，我记得在《快学 Scala 》中看到过。在参考实现中，与这个单测相关的代码是这两行：

val getName = TermName("get" + name.encodedName.toString.capitalize)
val setName = TermName("set" + name.encodedName.toString.capitalize)

这里就不展开了。

单元测试的风格

Scala 项目的单测，我一直用 ScalaTest，但是 ScalaTest 官网的例子给的是 FlatSpec：

  "A Stack" should "pop values in last-in-first-out order" in {
    val stack = new Stack[Int]
    stack.push(1)
    stack.push(2)
    stack.pop() should be (2)
    stack.pop() should be (1)
  }

大概是这种代码风格。我们需要在两个地方填入一些信息，有点烦人。所以，我推荐 FunSuite 这种风格：

  test("A Stack pop values in last-in-first-out order"){
    val stack = new Stack[Int]
    stack.push(1)
    stack.push(2)
    stack.pop() should be (2)
    stack.pop() should be (1)
  }

我只需要填一句话，不需要考虑主语，对 IDE 也更加友好。

编译期与运行时

这是元编程里面两个特别重要的概念。广义上讲，实际上，这些概念都在试图提醒我们，注意一下是谁（那台机器上的那个进程）在运行我们的代码。

提交代码的时候，不小心忘记把调试用的println(getName)清理掉，索性就不去清理了。

使用 sbt 去运行我们的单元测试：

$ sbt
sbt:paradise-study> test
// 编译期开始
[info] Compiling 1 Scala source to $HOME/github/paradise-study/lombok/target/scala-2.12/test-classes ...
getX
getY
getOp_$plus
[info] Done compiling.
// 编译期结束
// 运行
[info] DataSuite:
[info] - generate setter and getter
[info] - handle operator in the name
[info] Run completed in 437 milliseconds.
[info] Total number of tests run: 2
[info] Suites: completed 1, aborted 0
[info] Tests: succeeded 2, failed 0, canceled 0, ignored 0, pending 0
[info] All tests passed.
[success] Total time: 4 s, completed 2019-1-1 16:15:43

小结

本文是 Scala 元编程的一个 Case Study，完整的工程见：https://github.com/sadhen/paradise-study。

最近几天刚刚学习 Scala 元编程，直觉告诉我，Scala 元编程并不难，当然，这取决于相关的 Domain Knowledge 有没有提前储备好。