扩展阿里巴巴Java开发规约插件

前言

工作中难免会遇到维护别人代码的情况，那么首先就得看懂别人写的代码。如果对方写的代码混乱臃肿，维护成本必然很高，如果对方写的代码优雅清晰，那维护的人看起来必然心情愉悦。正所谓”前人栽树,后人乘凉;前人埋坑，后人骂娘”。

代码首先是给人看的，其次才是给机器看到，如何编写出任何人都看到懂的代码？答案是制定规范！

每个公司都会有自己的编码规范，但是往往的情况是赶项目进度或者懒惰或者个人水平习惯等原因，加上没有code review，最后代码就写的千奇百怪了。原因就在于规范是有了，但是没人遵守。所以，编码规范需要强制执行，交给工具来强制执行。

本文将通过介绍java静态代码检查工具PMD、阿里巴巴p3c开源项目到最后编写自定义编码规约来学习如何规范代码的编写。

PMD静态代码扫描

PMD官网

概述

PMD是一种开源分析Java代码错误的工具。它通过静态分析获知代码错误。也就是说，在不运行Java程序的情况下报告错误。PMD附带了许多可以直接使用的规则，利用这些规则可以找出Java源程序的许多问题，例如：

• 潜在的bug：空的try/catch/finally/switch语句
• 未使用的代码：未使用的局部变量、参数、私有方法等
• 可选的代码：String/StringBuffer的滥用
• 复杂的表达式：不必须的if语句、可以使用while循环完成的for循环
• 重复的代码：拷贝/粘贴代码意味着拷贝/粘贴bugs
• 循环体创建新对象：尽量不要再for或while循环体内实例化一个新对象
• 资源关闭：Connect，Result，Statement等使用之后确保关闭掉

此外，用户还可以自己定义规则，检查Java代码是否符合某些特定的编码规范。例如，你可以编写一个规则，要求PMD找出所有创建Thread和Socket对象的操作。

工作原理

PMD的核心是JavaCC解析器生成器。PMD结合运用JavaCC和EBNF（扩展巴科斯-诺尔范式，Extended Backus-Naur Formal）语法，再加上JJTree，把Java源代码解析成抽象语法树（AST，Abstract Syntax Tree）

从根本上看，Java源代码只是一些普通的文本。不过，为了让解析器承认 这些普通的文本是合法的Java代码，它们必须符合某种特定的结构要求。这种结构可以用一种称为EBNF的句法元语言表示，通常称为“语法” （Grammar）。JavaCC根据语法要求生成解析器，这个解析器就可以用于解析用Java编程语言编写的程序。

规则分类

• 最佳实践：公认的最佳实践的规则。
• 代码风格：这些规则强制执行特定的编码风格。
• 设计：帮助您发现设计问题的规则。
• 文档：这些规则与代码文档有关。
• 容易出错的规则：用于检测被破坏的、非常混乱的或容易发生运行时错误的结构的规则。
• 多线程：这些规则在处理多个执行线程时标记问题。
• 性能：标记存在性能问题的代码的规则。
• 安全：显示潜在安全缺陷的规则。

编写PMD自定义规则

How to write a PMD rule

静态代码扫描 (一)——PMD 自定义规则入门

XPath教程

阿里巴巴Java开发规约插件p3c

GITHUB地址

概述

阿里巴巴p3c项目包含三个部分：

• p3c-pmd，提供大部分规则实现，基于PMD框架开发，如果想实现自己的规则，可以基于该模块开发（该模块基于maven编译打包）
• IntelliJ IDEA插件，即idea-plugin模块（该模块基于gradle编译打包）
• Eclipse插件，即eclipse-plugin，本文不介绍

阿里编码规约IDEA插件使用

传送门

基于p3c编写自定义编码规则

自定义规则

假设现在需要开发这么一个规则：方法请求参数列表不允许超过(含)5个

开发步骤

1.找出问题代码，使用pmd图形化工具解析成抽象语法树

代码示例：

package org.p3c.demo;

public class Demo {

    public void methodA(int a) {

    }

    public void methodB(int a, int b, int c, int d, int e) {

    }
}

将源码放入Source Code框，点击Go按钮，解析结果显示在左下框

2.分析抽象语法树

可以看到，整棵树的根节点是CompilationUnit，即编译单元，代表每个java源文件。我们首先要找到所有的方法声明，根据树节点名称大概也能看出来是MethodDeclaration，点击相应的节点，看看光标是否定位到源码方法声明位置。

仔细分析MethodDeclaration节点，可以看到他有以下几个直接子节点：ResultType、MethodDeclarator、Block，即返回类型、方法声明、方法体

MethodDeclarator是我们想找的节点XPATH表达式可以这么写：

//CompilationUnit//MethodDeclarator

验证表达式是否正确，将它写到PMD图形界面XPATH Query框中，点击Go按钮

接下来，我们需要找到每个方法对应的参数列表，参数列表节点是方法节点的直接子节点，完整XPATH表达式为：

//CompilationUnit//MethodDeclarator/FormalParameters

获取到参数列表节点后，我们查看该节点的属性，找出参数个数的属性，观察可以发现是ParameterCount属性。

到现在为止，抽象语法树已经分析完，我们知道这么找出代码中参数列表大于等于5个的方法了。

3.p3c-pmd项目编写自定义代码规则

打开阿里p3c-pmd工程，开始编写我们的自定义规则。

阿里已经写了很多规则，我们现在要编写的规则属于面向对象范畴，可以把规则写到opp包下，新建一个规则类MethodParameterCountRule，继承自AbstractAliRule，重写 visit方法：

package com.alibaba.p3c.pmd.lang.java.rule.oop;

import com.alibaba.p3c.pmd.lang.java.rule.AbstractAliRule;
import net.sourceforge.pmd.lang.ast.Node;
import net.sourceforge.pmd.lang.java.ast.ASTCompilationUnit;
import net.sourceforge.pmd.lang.java.ast.ASTFormalParameters;

import java.util.List;

/**
 * 方法参数列表个数不宜过长
 *
 * @auther qingjian.wu
 * @create 2018-01-27 14:59
 */
public class MethodParameterCountRule extends AbstractAliRule{


    private static final String METHOD_XPATH = "//MethodDeclarator";

   private static final Integer PARAMETER_COUNT_LIMIT = 5;


    @Override
    public Object visit(ASTCompilationUnit node, Object data) {
        try {
            // 找到所方法节点
            List<Node> methodNodes = node.findChildNodesWithXPath(METHOD_XPATH);
            if (methodNodes != null && methodNodes.size() > 0) {
                for (Node methodNode : methodNodes) {
                    // 找到每个方法的参数列表声明
                    List<ASTFormalParameters> formalParameters = methodNode.findChildrenOfType(ASTFormalParameters.class);
                    if (formalParameters.get(0).getParameterCount() >= PARAMETER_COUNT_LIMIT) {
                        // 违反规则提示信息，第二个参数是提示信息位置，第三个参数是提示信息key，第四个参数用来替换提示信息
                        // 中的占位符，这里获取的节点image属性就是方法名称
                        addViolationWithMessage(data, methodNode,
                                "java.oop.MethodParameterCountRule.violation.msg",
                                new Object[]{methodNode.getImage()});
                    }
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return super.visit(node, data);
    }
}

4.p3c-pmd项目配置规则

将编写好规则配置到ali-oop.xml文件中

    <rule name="MethodParameterCountRule"
          language="java"
          message="java.oop.MethodParameterCountRule.rule.msg"
          class="com.alibaba.p3c.pmd.lang.java.rule.oop.MethodParameterCountRule">
        <!--级别，1强制，2推荐，3参考-->
        <priority>1</priority>

        <example>
            <![CDATA[
Negative example:
    public void methodB(int a, int b, int c, int d, int e) {

    }
]]>
        </example>
        <example>
            <![CDATA[
Positive example:
    public void methodA() {

    }
]]>
        </example>
    </rule>

5.p3c-pmd项目编写提示信息

上两步使用的提示信息和规则信息需要编写到message.xml配置文件中，message_en.xml中是英文提示，这里就先不演示了

<entry key="java.oop.MethodParameterCountRule.violation.msg">
    <![CDATA[方法【%s】参数列表过长。 ]]>
</entry>
<entry key="java.oop.MethodParameterCountRule.rule.msg">
    <![CDATA[说明：方法参数列表不允许超过（含）5个，建议封装到一个对象中。]]>
</entry>

6.单元测试

编写测试样例，将要测试的源代码写到test目录对应的xml文件中

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<test-data>

	<code-fragment id="测试样例">
		<![CDATA[
	package org.p3c.demo;

	public class Demo {

		public void methodA(int a) {

		}

		public void methodB(int a, int b, int c, int d, int e) {

		}
	}
		]]>
	</code-fragment>
	<test-code>
		<!-- 预期问题个数 -->
		<expected-problems>0</expected-problems>
		<code-ref id="测试样例" />
	</test-code>
</test-data>

编写单元测试

运行单元测试，因为样例代码中methodB不符合规范，但是我们预期问题个数写的是0，所以单元测试会不通过：

配置插件

1.p3c-pmd打包安装到本地maven仓库

先把用不到的插件maven-javadoc-plugin和maven-gpg-plugin注释掉，然后运行mvn命令：

mvn -DskipTests=true clean install

2.idea-plugin项目打包插件

idea-plugin项目基于gradle构建，配置根目录下build.gradle，让构建使用本地私有maven仓库构建

然后运行开始gradle构建：

clean buildDependents build

打包成功后会在idea-plugin\p3c-idea\build\distributions\目录下生成Alibaba Java Coding Guidelines-1.0.0.zip文件，这个就是我们加入了自己拓展阿里开发规约的插件，IDEA中安装此插件

Settings->Plugins->Install plugin from disk

3.IDEA中使用编码规约插件

安装完插件重启IDEA，用之前的代码测试下插件是否生效。
右键点击“编码规约扫描”

结果：

Maven打包加入PMD校验

到目前为止，我们已经做到了能在开发阶段实时校验自己的代码了，最后我们需要把规约检查加入到代码打包中，这样才能做到部署到生产环境的代码都是符合规范的，如果不符合规范，打包会失败。

考虑到大多数项目使用maven管理，可以把自定义pmd规则整合到maven，这样就可以使用maven校验代码规则了

在maven项目中加入pmd插件，配置插件在package阶段执行。通常我们的项目都有一个公共的父pom,那将插件加入到父pom中就行

<build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-pmd-plugin</artifactId>
                <version>3.8</version>

                <configuration>
                    <rulesets>
                        <ruleset>rulesets/java/ali-comment.xml</ruleset>
                        <ruleset>rulesets/java/ali-concurrent.xml</ruleset>
                        <ruleset>rulesets/java/ali-constant.xml</ruleset>
                        <ruleset>rulesets/java/ali-exception.xml</ruleset>
                        <ruleset>rulesets/java/ali-flowcontrol.xml</ruleset>
                        <ruleset>rulesets/java/ali-naming.xml</ruleset>
                        <ruleset>rulesets/java/ali-oop.xml</ruleset>
                        <ruleset>rulesets/java/ali-orm.xml</ruleset>
                        <ruleset>rulesets/java/ali-other.xml</ruleset>
                        <ruleset>rulesets/java/ali-set.xml</ruleset>
                    </rulesets>
                    <printFailingErrors>true</printFailingErrors>
                    <!--扫描级别，小于等于这个级别的错误代码将不通过扫描。不配默认是5-->
                    <minimumPriority>1</minimumPriority>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <phase>package</phase>
                        <goals>
                            <goal>check</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
                <dependencies>
                    <dependency>
                        <groupId>com.alibaba.p3c</groupId>
                        <artifactId>p3c-pmd</artifactId>
                        <version>1.3.3</version>
                    </dependency>
                </dependencies>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

如果存在不符合规范代码打包将失败：

关于maven pmd插件更详细介绍参考官网

总结

本文篇幅确实有点长，看懂需要有点耐心。不过其实也挺简单，关键点就是分析抽象语法树，找出问题代码节点，剩下的工作就很简单了。

PMD也有局限性，比如只能校验java源文件，对于XML等配置规约就没辙了。还有最最重要的，代码逻辑等关键性问题是没法校验的，也没法做。PMD只是一定程度上规范了我们的代码，要写出优雅的代码，还得多思考多实践呐。