Android静态代码检查及自定义Lint实现

news2024/11/24 20:05:25

概述

在日常的项目开发迭代中，相信每个人对与代码质量都是有着高要求的。但是，在所有事情中，人往往就是其中最大的变量因素，个人各异，如何去保障代码质量以及统一规范呢？开发团队也许会严格要求Code-Review以及MR来把控前期质量，也许会要求大量的自动化测试、单元测试、人工测试等来保障业务稳定性，也许还会集成异常捕获及时发现并修复线上问题。。。
任何的问题修复都需要有对应资源的付出，问题发现的越早，付出的成本也就越低。在 STICKYMINDS 网站上的一篇名为 《 The Shift-Left Approach to Software Testing 》 的文章中提到，假如在编码阶段发现的缺陷只需要 1 分钟就能解决，那么单元测试阶段需要 4 分钟，功能测试阶段需要 10 分钟，系统测试阶段需要 40 分钟，而到了发布之后可能就需要 640 分钟来修复 。
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那有没有什么方法可以帮助我们更早地发现问题呢？有！那就是静态代码检查！

 

1、什么是静态代码检查

 

根据维基百科介绍，静态代码检查又称静态程序分析（英语：Static program analysis）是指在不运行程序的条件下，进行程序分析的方法。静态代码检查工具会以源代码为检查对象，从命名、语法、语义等多个维度进行扫描分析，发现可能存在的问题，并根据检查规则对问题进行严重等级划分，给出不同的标识和提示。
因为静态代码检查的对象为源代码，所以在编码阶段我们就能够发现并修复问题，时间节点的提前对应着修复问题所付出的成本大大降低。
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2、价值

  • 提前发现代码问题，降低修复成本；
  • 相较于动态分析，静态代码检查速度更快；
  • 自定义规则实现，可用于编码规范限制，统一风格；

 

常用静态代码检查工具

不同的平台，不同的语言都会有一种或者多种代码检查工具，如iOS的Clang Static Analyzer、OCLint、Infer，前端的ESLint、JShint，Python的PyCharm等等，这里不做一一举例。下面将简单对比一下在Android开发中常见的几款检查工具。

维度FindBugs/SpotBugsCheckStyleLint
扫描对象Java字节码源代码文件Java、XML、Kotlin、Java字节码、Gradle、图片资源、Manifest文件等
原理基于BCEL库通过扫描字节码完成代码检查，主要做缺陷模式匹配和数据流分析使用Antlr库对源码文件做词语法分析生成抽象语法树，遍历整个语法树匹配检测规则基于抽象语法树分析
内置规则种类300+检测规则100+检测规则300+检测规则
优点针对字节码检查，对JDK定制化程度高，能发现Java代码中潜在的错误和缺陷耗时相对较少、轻量、针对代码风格检查有有优势官方支持、检测全面、扩展性强、支持自定义规则、配套工具完善
缺点定制规则门槛高，依赖编译代码，扫描耗时检查规则相对简单，无法检查潜在问题检测字节码时依赖编译代码，全量检测耗时，版本迭代API较大

 

Lint使用

Android Lint 是 ADT 16（和 Tools 16）中引入的一个新工具，用于静态代码扫描发现 Android 项目源中的潜在错误，以及在正确性、安全性、性能、易用性、无障碍性和国际化方面是否需要优化改进。
Lint 既可以用作命令行工具，也可以与 Eclipse 和 IntelliJ 集成在一起。它被设计成独立于 IDE 的工具，我们可以在 Android Studio 中非常方便的使用它。

 

1、Lint源文件扫描工作流

 
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应用源文件：源文件包含组成 Android 项目的文件，包括 Java、Kotlin 和 XML 文件、图标以及 ProGuard 配置文件。
lint.xml 文件：一个配置文件，可用于指定要排除的任何 lint 检查以及自定义问题严重级别。
lint 工具：一个静态代码扫描工具，您可以从命令行或在 Android Studio 中对 Android 项目运行该工具。lint 工具检查可能会影响 Android 应用的质量和性能的代码结构问题。强烈建议您先更正 lint 检测到的所有错误，然后再发布您的应用。
lint 检查结果：可以在控制台或 Android Studio 的 Inspection Results 窗口中查看 lint 检查结果。

 

2、Lint工具使用

  1. 从菜单栏中，依次选择 Analyze > Inspect Code
    在这里插入图片描述

  2. 在 Specify Inspection Scope 对话框中，查看设置。在 Inspection profile 下，选择配置文件。
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  3. 结果查看
    在这里插入图片描述

  4. lint扫描结果主要有下面几大类

Accessibility：无障碍，例如 ImageView 缺少 contentDescription 描述，String 编码字符串等问题。
Correctness：正确性，例如 xml 中使用了不正确的属性值，Java 代码中直接使用了超过最低 SDK 要求的 API 等。
Internationalization：国际化，如字符缺少翻译等问题。
Performance：性能，例如在 onMeasure、onDraw 中执行 new，内存泄露，产生了冗余的资源，xml 结构冗余等。
Security：安全性，例如没有使用 HTTPS 连接 Gradle，AndroidManifest 中的权限问题等。
Usability：易用性，例如缺少某些倍数的切图，重复图标等。

 

3、自定义Lint规则实现

 

Android studio 内置了许多Lint规则，但当内置规则无法完全匹配我们的需求时，尤其针对一些编码严谨性要求和编码规范要求，这就需要我们实现Lint规则的自定义；
下面就让我们来看看具体怎么实现规则的自定义吧。

 

3.1 新建module

 
自定义Lint需要一个纯Java项目，Module类型选择Java or Kotlin Library, 暂时命名 lint_customize。

 

3.2 build.gradle依赖配置

 

plugins {
    id 'java-library'
    id 'kotlin'
    id 'kotlin-kapt'
}

dependencies {
    implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])
    compileOnly 'com.android.tools.lint:lint-api:30.2.1'
    compileOnly 'com.android.tools.lint:lint-checks:30.2.1'
}

sourceCompatibility = "1.8"
targetCompatibility = "1.8"

jar {
    manifest {
        attributes("Lint-Registry-v2": "com.jiang.lint.customize.IMockIssueRegistry")
    }
}

  1. 模块中添加了Lint相关依赖：
    com.android.tools.lint:lint-api：提供了 Lint 的 API，包括 Context、Project、Detector、Issue、IssueRegistry 等，后面会做介绍；
    com.android.tools.lint:lint-checks：包含了 Lint 支持的200多种规则；
    这里需要注意，只能使用 compileOnly 依赖，使用 implementation 将会编译报错
    在这里插入图片描述

  2. 因为Lint依赖库内部使用了Kotlin，所以这里也需要添加相关插件，否则编译正常，但是自定义的规则却不会生效；

  3. Lint-Registry-v2 注册，将自定义规则注册至Lint；

3.3 API说明

 

在正式开始实现前，我们先来了解几个Lint API：
Issue：问 题的描述，表示一个 Lint 规则。
Detector：中文是探测器，用于检测并报告代码中的 Issue，每个 Issue 都要指定 Detector。
Scope：翻译过来是表示范围的意思。这是用于声明 Detector 要扫描的代码范围，例如 JAVA_FILE_SCOPE、CLASS_FILE_SCOPE、RESOURCE_FILE_SCOPE、GRADLE_SCOPE 等，一个 Issue 可包含一到多个 Scope。
Scanner：翻译过来就是扫描器的意思。用于扫描并发现代码中的 Issue，每个 Detector 可以实现一到多个 Scanner。

Scanner 类型说明
UastScanner扫描 Java、Kotlin 源文件
XmlScanner扫描 XML 文件
ResourceFolderScanner扫描资源文件夹
ClassScanner扫描 Class 文件
BinaryResourceScanner扫描二进制资源文件
GradleScanner扫描Gradle脚本
IssueRegistry： Lint 规则加载的入口，提供要检查的 Issue 列表。

 

3.4 规则实现

 
下面就让我们开始定义XML布局文件内控件id命名检测规则 ViewIdDetector 吧：

  1. 定义 ViewIdDetector 类继承 Detector ，因为我们需要检查的内容在XML文件内，所以还需要实现 Detector.XmlScanner 接口；
  2. 指定文件选择
    在通过 XmlScanner 和 Scope 限制检查范围后，我们还需要使用 appliesTo 对文件进行进一步地选择，这里我限制只有 ResourceFolderType.LAYOUT 类型的布局文件才会进入最终的检测；
    /**
     * 自定义检测范围，layout文件
     * @param folderType
     * @return 
     */
    @Override
    public boolean appliesTo(@NonNull ResourceFolderType folderType) {
        return folderType == ResourceFolderType.LAYOUT;
    }
  1. 获取元素，进行元素内容分析
  • 重写 getApplicableElements 方法，返回我们所需的空间类型集合
  • 重写 visitElement 方法，获取元素 id 属性，与我们所需的命名规则进行匹配；若不满足规则，则通过 report 方法进行上报；

不同的 Scanner 扫描器所对应的 report 方法各有不同，需要根据具体场景实现；
在这里 report有三个参数，第一个参数是Issue，就是第二步中我们定义的规则； 第二个参数是当前节点； 第三个参数location会返回当前的位置信息，便于在报告中显示定位；最后的字符串用来为警告添加解释。
完整类实现如下：

public class ViewIdDetector extends Detector implements Detector.XmlScanner {

    /**
     * "ViewIdCheck" 是 Lint 规则的 id，必须是唯一的。
     * "ViewId命名不规范" 是简述。
     * "ViewIdName建议使用 view的缩写加上_xxx,例如tv_xxx, iv_xxx" 是详细解释。
     * 5 是优先级系数。必须是1到10之间的某个值。
     * ERROR 是严重程度
     * Implementation 是Detector间的桥梁，用于发现问题。Scope则用于确认分析范围。在本例中，我们必须处于资源文件层面才能分析前缀问题。
     */
    public static Issue ISSUE = Issue.create("ViewIdCheck",
            "ViewId命名不规范",
            "ViewIdName建议使用 view的缩写加上_xxx,例如tv_xxx, iv_xxx",
            Category.CORRECTNESS,
            5,
            Severity.ERROR,
            new Implementation(ViewIdDetector.class, Scope.RESOURCE_FILE_SCOPE));

    /**
     * 自定义检测范围，layout文件
     * @param folderType
     * @return
     */
    @Override
    public boolean appliesTo(@NonNull ResourceFolderType folderType) {
        return folderType == ResourceFolderType.LAYOUT;
    }

    @Nullable
    @Override
    public Collection<String> getApplicableElements() {
        return Arrays.asList(SdkConstants.TEXT_VIEW, SdkConstants.IMAGE_VIEW, SdkConstants.BUTTON);
    }

    @Override
    public void visitElement(@NotNull XmlContext context, @NotNull Element element) {
        //判断是否设置了 id
        if (!element.hasAttributeNS(SdkConstants.ANDROID_URI, SdkConstants.ATTR_ID)) {
            return;
        }
        //获取 id 命名，并进行前缀校验
        Attr attr = element.getAttributeNodeNS(SdkConstants.ANDROID_URI, SdkConstants.ATTR_ID);
        String value = attr.getValue();
        if (value.startsWith(SdkConstants.NEW_ID_PREFIX)) {
            String idValue = value.substring(SdkConstants.NEW_ID_PREFIX.length());
            boolean matchRule = true;
            String expMsg;
            switch (element.getTagName()) {
                case SdkConstants.TEXT_VIEW:
                    expMsg = "tv_";
                    matchRule = idValue.startsWith(expMsg);
                    break;
                case SdkConstants.IMAGE_VIEW:
                    expMsg = "iv_";
                    matchRule = idValue.startsWith(expMsg);
                    break;
                case SdkConstants.BUTTON:
                    expMsg = "btn_";
                    matchRule = idValue.startsWith(expMsg);
                    break;
            }
            if (!matchRule) {
                context.report(ISSUE, attr, context.getLocation(attr), "ViewIdName建议使用view的缩写_xxx; ${element.tagName} 建议使用 `${expMsg}_xxx`");
            }
        }
    }
}
  1. 创建一个 Issue 对象（即一条规则），用于和 ViewIdDetector 进行绑定；
public static Issue ISSUE = Issue.create(
        "ViewIdCheck",
        "ViewId命名不规范",
        "ViewIdName建议使用 view的缩写加上_xxx,例如tv_xxx, iv_xxx",
        CustomizeCategory.NAMING_CONVENTION,
        5,
        Severity.ERROR,
        new Implementation(ViewIdDetector.class, Scope.RESOURCE_FILE_SCOPE));

Issue.create方法说明如下

fun create(
    id: String,
    briefDescription: String,
    explanation: String,
    category: Category,
    priority: Int,
    severity: Severity,
    implementation: Implementation
)

id：唯一的id,简要表面当前提示的问题；
briefDescription： 简单描述当前问题参数；
explanation：详细解释当前问题和修复建议；
category：问题类别，可自定义；
priority：从1到10，10最重要；
Severity：严重程度，FATAL（奔溃）, ERROR（错误）, WARNING（警告）,INFORMATIONAL（信息性）,IGNORE（可忽略）；
Implementation：Issue和哪个Detector绑定，以及声明 Scope 检查的范围

Category 也可以自定义类型，如下：

public class CustomizeCategory {
    public static final Category NAMING_CONVENTION = Category.create("CustomizeCategory命名规范", 100);
}
  1. 规则注册
    定义 CustomizeIssueRegistry 继承 IssueRegistry 提供 Issue 集合
class CustomizeIssueRegistry : IssueRegistry() {
    override val issues: List<Issue>
        get() = mutableListOf(ViewIdDetector.ISSUE)
}

gradle 中注册 CustomizeIssueRegistry

jar {
    manifest {
        attributes("Lint-Registry-v2": "com.jiang.lint.customize.CustomizeIssueRegistry")
    }
}

至此，规则定义部分已经完成。

  1. 使用
  • 通过 lintChecks 直接将 Lint module 引入需要检测module后，使用 Lint 命令即可进行检测。
lintChecks project(':lint_customize')

我们可以在代码中直接看到自定义规则的提示：
在这里插入图片描述
也可以在检测报告中找到规则的检测结果：
在这里插入图片描述

  • 为了更方便快捷的集成自定义的规则，我们还可以将其打包为 Jar 然后放入一个 aar 中，以便快速依赖；

4、自定义规则适用场景

 

我们选择了自定义规则，必是要有用武之地，让我们来看看哪些场景下可以发挥自己的创造力：
 
1. 编码规则
如上面的例子中，我们就要求开发人员在XML中进行 id 命名时必须带上控件缩写前缀，同理我们还可以检测文件命名、文件大小等；
 
2. 统一工具库使用
在项目开发中，我们往往会用到很多基础的工具功能，其中大部分我们会沉淀为一个底层工具库，在工具库中会针对各种异常场景进行完善的处理，但并不是所有开发者都知道这个工具库的存在，这里我们就看定义规则进行检测。
如：Log日志、Toast、SharedPrefrence、Glide、Picasso 等，我们可以定义规则检查 Java/Kotlin 文件，限制必须使用统一工具库提供接口；
 
3. TODO Check
检查代码中是否还有TODO尚未完成。例如开发时可能会在代码中写一些测试数据，最终上线前要确保删除；
 
4. 个人隐私限制
现在对于用户个人隐私安全越来越重视，很多系统API因涉及隐私政策问题，需要严格控制其使用。在此我们就可以指定规则检测特定API调用，来限制隐私数据的获取；

 
以上为几个条为本人认为可以继续实践的场景，大家可以发散思维寻找更多有价值的实现！

结语

 
本文对于Lint的自定义选择了一个小场景进行了实现，但是在项目开发中我们可能会对于Java、Kotlin、字节码等进行规则的定义，因覆盖检测范围的不同需要实现不同的 Lint API。大家在实际尝试中可以多多借鉴 lint-checks 库内已提供的 Detector，帮助理解更多API的正确使用。

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