生成实现 JSR 308“instanceof @MyAnotations”运行时检查的代码

Question

JSR 308 提议给 Java 添加类型注解。批准后，程序员将能够在当前允许 Java 类型的任何地方添加注释。这不仅包括方法/字段/本地/参数装饰，还包括构造函数调用、类型转换和最奇怪的 instanceof 检查。 Checker Framework 使用 JSR 308 实现类型限定符，例如对象类型上的 @NonNull 或字符串上的 @Regex。

现在，Checkers 所做的就是静态分析您的代码。这就是所有编译时检查。没关系。但我想要的是一种可以在运行时进行检查的机制。你可以声明：

@Regex String p1 = "[a-z]+";
@Regex String p1 = "[a-z)+";    // compile time error from annotation processor

我也可以写：

if (x instanceof @Regex String) ...

但这与x instanceof String 没有什么不同，不执行运行时检查。 我需要一个编译时注释处理器或运行时字节码操纵器，它可以让我在instanceof 检查上运行任意代码并返回一个布尔值。 Java可以做到这一点吗？

Answer 1

对于您的正则表达式示例，解决方案非常简单。我还提供了一些关于解决方案不是那么简单的案例的信息。

如何实现运行时测试取决于类型系统是计算数据本身的属性，还是计算出处（数据的来源）的属性。这是Checker Framework manual的“Run-time tests and type refinement”部分的文本：

某些类型系统支持 Checker Framework 的运行时测试 可用于细化条件范围内的类型，例如 if、 在断言语句等之后。

类型系统是否支持这样的运行时测试取决于 类型系统是否正在计算数据本身的属性，或者 出处的属性（数据的来源）。一个例子 关于数据的属性是字符串是否是正则表达式。一个 关于出处的属性的示例是计量单位：有 无法查看数字的表示并确定是否 它旨在表示公里或英里。

1) 对于 data 的属性，最简单的选择是避免使用 instanceof 测试，而是使用 Checker 框架附带的 tests，例如 isRegex。

例如，而不是

  if (x instanceof @Regex String) ...

写

  if (RegexUtil.isRegex(x)) ...

你就完成了。

如果您真的想使用instanceof 而不是isRegex，那么您需要破解编译器以将每个源代码出现的x instanceof @Regex String 转换为RegexUtil.isRegex(x)。你也可以通过字节码重写来做到这一点。

2) 对于关于provenance 的属性，实施工作量要大得多。您必须在程序（包括对象和原语）中的每个数据的表示中添加一个出处位并更改每个操作（在您自己的程序和库中），以便除了对数据进行操作之外，它还可以适当地维护出处位。 DynComp 已经可以做到这一点，您可以在此基础上进行构建，它作为Daikon invariant detector 的一部分分发。

Answer 2

是的，你可以。但它不是微不足道的，并且不受注释处理器可访问 API 的支持。可访问的注释处理器 API 仅限于生成新类，并且不允许修改现有字节码（即使在 JDK 8 中）。您可以在注解处理器级别强制转换为编译器特定的类，从而启用更多选项。但是您必须使用编译器内部 API 并为每个可用的编译器（JDT 和 JavaC）重写它。你可以看看项目 Lombok (http://projectlombok.org/)，它做了非常相似的事情。遗憾的是，Lombok 尚不兼容 JDK8 的新型注释。