一文掌握Java注解和反射-你总该用过@Override吧？

2022-05-08 09:25:40 浏览数 (1)

文章目录

  • 注解
    • 概述
    • 内置注解
    • 元注解
    • 自定义注解
  • 反射
    • 概述
    • Class类及获取Class实例
    • 类加载机制
    • 获取方法、属性和构造器
    • 动态创建对象
    • 获取泛型
    • 获取注解与ORM实操

注解

概述

注解（Annotation）是从JDK5.0开始引入的新技术。注解不是程序本身，可以对程序作出解释说明(这一点和注释(comment)没什么区别)。但注解可以被其他程序(比如：编译器等)读取。所以如果说注释是给人看的话，注解还是可以给机器看的。注解本身就是一个接口，里面的就是抽象方法。比如最常见的注解@override是声明重写方法的注解。

注解可以在很多地方使用，比如附加在package、class、method、field等上面，相当于给他们添加了额外的辅助信息，我们可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问。

格式： 注解是以“@注释名"在代码中存在的;还可以添加一些参数值，例如：@SuppressWamings(value=“unchecked”)。

内置注解

  • @Override 定义在java.lang.Overide中，只适用于修辞方法，表示一个方法声明打算重写超类中的另一个方法声明。
  • @Deprecated 定义在java.lang.Deprecated中，用于修辞方法、属性、类，表示不鼓励程序员使用这样的元素，通常是因为它很危险或者存在更好的选择。执意调用后也可运行，但会存在删除线提示。
  • @SuppressWarnings 定义在java.lang.SuppressWarnings中，用来抑制编译时的警告信息。与前两个注解有所不同，需要添加一个参数才能正确使用，参数如下：

参数

说明

all

所有类型的警告

unchecked

执行了未检查的转换时的警告

unused

未使用的变量

resource

有泛型未指定类型

path

不存在的路径

deprecation

使用了不推荐使用的类或方法

fallthrough

swith语句中直接通往下一种情况而没有break

serial

序列号没有定义serialVersionUID

rawtypes

没有传递带有泛型的参数

finally

finally子句不能正常完成

try

没有catch

可以使用一个：@SuppresWaningl(“all”)或者多个：@SuppressWarnings(value={“unchecked” “deprecation”})。

元注解

元注解（meta annotation）可以理解成注解的注解，负责解释说明定义其他注解，通过元注解来完成自定义注解。Java定义了4个标准的元注解类型他们被用来提供对其他注解类型作说明。

这些类型和它们所支持的类在java.lang.annotation包中可以找到(即@Target、@Retention、@Documented、@Inherited)

  1. @Target 用于描述注解的使用范围(即:被描述的注解可以用在什么地方)
  1. @Retention 表示需要在什么级别保存该注释信息，用于描述注解的生命周期(SOURCE < CLASS < RUNTIME)
  1. @Document 说明该注解将被包含在javadoc文档中。
  1. @Inherited 说明子类可以继承父类中的该注解。

自定义注解

使用@interface来自定义注解，自动继承了java.lang anntation.Annotation接口。

格式：@interface注解名{定义内容}

其中的每一个方法实际上是声明了一个配置参数，方法的名称就是参数的名称。返回值类型就是参数的类型(返回值只能是基本类型如Class、String、enum等)。 可以通过default来声明参数的默认值（如用空字符串，0作为默认值）。

如果只有一个参数成员，一般参数名为value，这样可以省略参数名。

反射

概述

动态语言VS静态语言

  • 动态语言（如C#、JavaScript、 PHP、 Python等） 在运行时可以改变其结构的语言，例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。即在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。
  • 静态语言（如如Java、 C、C 等） 与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。

Java不是动态语言，但Java有一定的动态性，即利用反射机制获得类似动态语言的特性，让编程的更灵活。

反射（Reflection）机制允许程序在执行期借助于Reflection API取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。

代码语言：javascript复制
Class c Class. forName("java.lang .String")

加载完类之后，在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象(一个类只有一个Class对象) ，这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以形象的称之为反射。

  • 正常方式 引入需要的“包类”名称=》通过new实例化对象=》取得实例化对象
  • 反射方式 实例化对象=》getClass()方法=》得到完整的“包类”名称

优缺点： 可以实现动态创建对象和编译，灵活方便。但对性能有影响，因为使用反射基本上是一种解释操作，告诉JVM我们希望做什么并满足我们的要求，这总是慢于直接执行相同的操作。

获取反射对象Demo：

代码语言：javascript复制
package Reflection;
public class Test {
    String name;
    public Test() {
    }
    public Test(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

Class类及获取Class实例

Class类： 在Object类中定义了方法public final Class getClass()，此方法将被所有子类继承。其返回值的类型是一个Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即可以通过对象反射求出类的名称。

对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void/[])的有关信息。注意：

  • Class 本身也是一个类且Class对象只能由系统建立对象
  • 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例，一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
  • 每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成，即getClass()方法。
  • 通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
  • Class类 是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的 Class对象

常用方法：

方法

说明

static ClassforName(String name)

返回指定类名name的Class对象

Object newInstance()

调用缺省构造函数，返回Class对象的一-个实例

getName()

返回此Class对象所表示的实体(类、接口、数组类或void)的名称。

Class getSuperClass()

返回当前Class对象的父类的Class对象

Class[] getinterfaces()

获取当前Class对象的接口

ClassLoader getClassL oader()

返回该类的类加载器

Constructor[] getConstructors()

返回一个包含某些Constructor对象的数组

Method getMothed(String name,Class… T)

返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType

Field[] getDeclaredFields()

返回Field对象的一个数组

获取Class实例：

  1. 若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠,程序性能最高。
  2. 已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
  3. 已知一个类的全类名且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取
  4. 内置基本数据类型可以直接用类名Type
  5. 利用ClassLoader后面介绍
代码语言：javascript复制
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Test test = new Test("测试");
        System.out.println(test.name);

        //方式1.通过类名.class获取
        Class c1 = Test.class;
        System.out.println(c1.hashCode());

        //方式2.通过对象getClass()获取
        Class c2 = test.getClass();
        System.out.println(c2.hashCode());

        //方式3.通过包类名forName获取
        Class c3 = Class.forName("Reflection.Test");
        System.out.println(c3.hashCode());

        //方式4.内置类型.Type
        Class c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);

        //获取父类类型,其余表中方法不一一赘述
        Class c5 =c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);
    }
}

附：几乎所有类型都有class对象。

代码语言：javascript复制
public class Client {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(Object.class); //类
        System.out.println(Comparable.class); //接口
        System.out.println(String[].class); //一维数组
        System.out.println(int[][].class); //二维数组
        System.out.println(Override.class); //注解
        System.out.println(ElementType.class); //枚举
        System.out.println(Integer.class); //基本数据类型
        System.out.println(void.class); //void
        System.out.println(Class.class); //Class

        //特别注意，一个元素类型(同类型同维度)只有一个class对象在内存中
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());
    }
}

类加载机制

类加载内存分析： 首先Java可以分为堆、栈、方法区：

  • 堆 存放new的对象和数组、可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用。
  • 栈 存放基本变量类型和引用对象的变量。
  • 方法区 包含所有的class和static对象，可以被所有的线程共享。

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤对类进行初始化：

  1. 类的加载(Load) 将类的class文件读入内存，并将这些数据转换为方法区的运行时数据结构，然后为之创建一个Class对象（此过程由类加载器完成）。
  2. 类的链接(Link) 将类的二进制数据合并到JRE中（验证、准备、解析） ①验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题。 ②准备：正式为类变量(static) 分配内存并设置类变量默认初始值的阶段,这些内存都将在方法区中进行分配。 ③解析：虚拟机常量池内的符号引用(常量名)替换为直接引用(地址)的过程。
  3. 类的初始化(Initialize) JVM负责对类进行初始化。 ①执行类构造器<clinit>()方法的过程。类构造器< clinit> ()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的(类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器)。 ②当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。 ③虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。
代码语言：javascript复制
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(a.value);
        /*
        1.加载到内存，会产生一个类对应Class对象
        2.链接，链接结束后m=0(默认值)
        3.初始化
            <clinit>(){
            system. out. println("A类静态代码块初始化") ;
            value = "关注点赞收藏";
            value = "一键三连";
            }
        */
    }
}
class A{
    static {
        System.out.println("A类静态代码块初始化");
        value = "关注点赞收藏";
    }
    static String value = "一键三连";
    public A() {
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}

类初始化分析： 类的主动引用(一定会发生类的初始化)

  • 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类。
  • new一个类的对象。
  • 调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法。
  • 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用 。
  • 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化它的父类。

类的被动引用(不会发生类的初始化)

  • 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化（如子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化）。
  • 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化。
  • 引用常量不会触发此类的初始化(常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了)。

类加载器：

类加载的作用：将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。

类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类 被加载到类加载器中，它将维持加载(缓存) 一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。

双亲委派机制：当某个类加载器需要加载某个.class文件时，它首先把这个任务委托给他的上级类加载器，递归这个操作，如果上级的类加载器没有加载，自己才会去加载这个类。 比如说你自己定义了一个java.lang.String类，但是向上委派后加载的是根加载器的系统原来定义好的包，你自己定义的重名String不会加载。 如下图：向上级委托检查是否加载，上级自顶向下优先去加载类。

代码语言：javascript复制
package Reflection;
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);

        //获取系统类加载器的父类加载器-->扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

        //获取办展类加载器的父类加载器-->根加载器(c/c  )
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println (parent1);

        //测试当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("Reflection.Test").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //测试JCDK内置的类是谁加载的
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //获得系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path")) ;
    }
}

获取方法、属性和构造器

先自定义一个User类

代码语言：javascript复制
package Reflection;

public class User {
    public String name;
    private int age;
    public User() {
    }
    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    private void tips(){
        System.out.println("记得一键三连");
    }
}

示范（获取属性、方法、构造器）：

代码语言：javascript复制
package Reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c1 = Class.forName ("Reflection.User");
        System.out.println("=====获取类的名字=====");
        System.out.println(c1.getName()); //获取包名 类名
        System.out.println(c1.getSimpleName()); //获取类名

        System.out.println("=====获取类的属性=====");
        Field[] fields = c1.getFields(); //只能找到public属性
        for (Field field : fields)
            System.out.println(field);
        fields = c1.getDeclaredFields(); //找到全部的属性
        for (Field field : fields)
            System.out.println(field);

        System.out.println("=====获取指定属性的值=====");
        Field name = c1.getDeclaredField("name") ;
        System.out.println(name) ;

        System.out.println("=====获取类的方法=====");
        Method[] methods = c1.getMethods(); //本类及其父类的public方法
        for (Method method : methods)
            System. out . println("本来及父类：" method);
        methods = c1.getDeclaredMethods(); //本类的所有方法
        for (Method method : methods)
            System.out.println("只有本类：" method) ;

        System.out.println("=====获取指定方法=====");
        Method getName = c1.getMethod("getName",null) ;
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName) ;
        System.out.println(setName);

        System.out.println("=====获取构造器=====");
        Constructor[] constructors = c1 .getConstructors() ;
        for (Constructor constructor : constructors)
            System.out.println(constructor) ;

        System.out.println("=====获取指定构造器=====");
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
        System.out.println(declaredConstructor);

    }
}
/*输出结果如下
=====获取类的名字=====
Reflection.User
User
=====获取类的属性=====
public java.lang.String Reflection.User.name
public java.lang.String Reflection.User.name
private int Reflection.User.age
=====获取指定属性的值=====
public java.lang.String Reflection.User.name
=====获取类的方法=====
本来及父类：public java.lang.String Reflection.User.getName()
本来及父类：public void Reflection.User.setName(java.lang.String)
本来及父类：public int Reflection.User.getAge()
本来及父类：public void Reflection.User.setAge(int)
本来及父类：public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
本来及父类：public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
本来及父类：public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
本来及父类：public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
本来及父类：public java.lang.String java.lang.Object.toString()
本来及父类：public native int java.lang.Object.hashCode()
本来及父类：public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
本来及父类：public final native void java.lang.Object.notify()
本来及父类：public final native void java.lang.Object.notifyAll()
只有本类：public java.lang.String Reflection.User.getName()
只有本类：public void Reflection.User.setName(java.lang.String)
只有本类：private void Reflection.User.tips()
只有本类：public int Reflection.User.getAge()
只有本类：public void Reflection.User.setAge(int)
=====获取指定方法=====
public java.lang.String Reflection.User.getName()
public void Reflection.User.setName(java.lang.String)
=====获取构造器=====
public Reflection.User()
public Reflection.User(java.lang.String,int)
=====获取指定构造器=====
public Reflection.User(java.lang.String,int)
*/

动态创建对象

上面已经通过反射成功获取到了类的方法、属性和构造器，但是我们最重要的目的，还是创建对象并执行对象方法，有了构造器就可调用newInstance()方法来创造一个对象。 划重点：

  • Object invoke(Object obj, Object …args) ①Object对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回nul! ②若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null ③若原方法形参列表为空，则Object[] args为null ④若原方法声明为private,则需要在调用此invoke()方法前，显式调用方法对象的setAccessible(true方法，将可访问private的方法。
  • setAccessible() ①Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法，作用是启动和禁用访问安全检查的开关。 ②提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为true。 ③使得原本无法访问的私有成员也可以访问

上示范代码：

代码语言：javascript复制
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("Reflection.User");
        
        //通过构造器创建对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
        User user = (User)constructor.newInstance("反射对象",18);
        System.out.println(user) ;

        //通过反射调用一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.invoke (user,"方法调用成功");//激活并调用方法，invoke(对象，"方法的值")
        System.out.println(user.getName());//也可直接使用对象的punlic方法

        //通过反射调用一个private方法
        Method tips = c1.getDeclaredMethod("tips");
        tips.setAccessible(true); //设置访问权限为true
        tips.invoke(user);//激活并调用方法

        //通过反射操作属性
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        name.set(user, "属性设置成功");
        System.out.println(user.getName()) ;

        //通过反射操作private属性
        Field age = c1.getDeclaredField("age");
        age.setAccessible(true);
        age.set(user,18);
        System.out.println(user.getAge());
    }
}
/*输出结果如下
Reflection.User@49e4cb85
方法调用成功
记得一键三连
属性设置成功
18
*/

性能分析： 普通>关闭检测的反射>开启检测的反射

获取泛型

Java采用泛型擦除的机制来引入泛型，Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换问题，但是一旦编译完成,所有和泛型有关的类型全部擦除了。

为了通过反射操作这些类型, Java新增了ParameterizedType、GenericArrayType、TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原 始类型齐名的类型.

  • ParameterizedType：表示一种参数化类型,比如Collection
  • GenericArrayType：表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
  • TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口
  • WildcardType：代表一种通配符类型表达式
代码语言：javascript复制
public class Test {
    public void test1(Map<String,User>map,List<User>list){
        System.out.println("test1");
    }
    public Map<String,User> test2(){
        System.out.println("test2");
        return null;
    }
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Method method = Test.class.getMethod("test1", Map.class, List.class);//反射获取方法test1
        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();//反射获取方法的参数泛型
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println("#"   genericParameterType);
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType) { //递归获取参数里的所有实际泛型
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments)
                    System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
        System.out.println("===============");
        method = Test.class.getMethod("test2");//反射获取方法test2
        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) {
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
        //获取到泛型后也是可以进行一些约束或修改
    }
}
/*输出结果如下：
#java.util.Map<java.lang.String, Reflection.User>
class java.lang.String
class Reflection.User
#java.util.List<Reflection.User>
class Reflection.User
===============
class java.lang.String
class Reflection.User
*/

获取注解与ORM实操

ORM（Object relationship Mapping）对象关系映射，即类和表结构对应，属性和字段对应，对象和记录对应，利用注解和反射完成类和表结构的映射，即Spring的底层原理。

详见代码，注释很清晰。

代码语言：javascript复制
package Reflection;

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c = Class.forName("Reflection.Student");
        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c.getAnnotations() ;
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }
        //获得注解的value的值
        MyTable table = (MyTable)c.getAnnotation(MyTable.class) ;
        String value = table.value() ;
        System. out . println(value);
        //获得类指定的注解
        Field f = c.getDeclaredField("age");
        MyField annotation = f.getAnnotation(MyField.class);
        System.out.println(annotation.columnName()) ;
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());
    }
}

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyTable { //定义类名注解
    String value();
}

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention (RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyField{//定义属性的注解
    String columnName() ;
    String type();
    int length();
}

@MyTable("db_student")
class Student{ //定义一个学生类

    @MyField(columnName = "db_id",type = "int",length = 5)
    private int id;

    @MyField(columnName = "db_name",type = "String",length = 10)
    private String name;

    @MyField(columnName = "db_age",type = "String",length = 3)
    private int age;

    public Student() {
    }
    public Student(int id, String name, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}
/*输出结果如下
@Reflection.MyTable(value="db_student")
db_student
db_age
String
3
*/
java jvm 编程算法

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