【Java 进阶】详细探究 Spring 框架中的注解与反射
注解（Annotation）不是程序，但可以对程序作出解释，也可以被其它程序（如编译器）读取。
注解的格式：以@注释名在代码中存在，还可以添加一些参数值例如@SuppressWarnings(value="unchecked")。
注解可在package、class、method、field等上面使用，作用是为它们添加了额外的辅助信息，从而可以通过反射机制实现对这些元数据的访问。
【进阶】Spring中的注解与反射
前言
注解（Annotation）不是程序，但可以对程序作出解释，也可以被其它程序（如编译器）读取。
注解的格式：以@注释名在代码中存在，还可以添加一些参数值例如@SuppressWarnings(value="unchecked")。
注解可在package、class、method、field等上面使用，作用是为它们添加了额外的辅助信息，从而可以通过反射机制实现对这些元数据的访问。
一、内置（常用）注解
1.1@Overrode
表示某方法旨在覆盖超类中的方法声明，该方法将覆盖或实现在超类中声明的方法。
1.2@RequestMapping
@RequestMapping注解的主要用途是将Web请求与请求处理类中的方法进行映射，注意有以下几个属性：
- value:映射的请求URL或者其别名
- value:映射的请求URL或者其别名
- params:根据HTTP参数的存在、缺省或值对请求进行过滤
1.3@RequestBody
@RequestBody在处理请求方法的参数列表中使用，它可以将请求主体中的参数绑定到一个对象中，请求主体参数是通过HttpMessageConverter传递的，根据请求主体中的参数名与对象的属性名进行匹配并绑定值。此外，还可以通过@Valid注解对请求主体中的参数进行校验。
1.4@GetMapping
@GetMapping注解用于处理HTTP GET请求，并将请求映射到具体的处理方法中。具体来说，@GetMapping是一个组合注解，它相当于是@RequestMapping(method=RequestMethod.GET)的快捷方式。
1.5@PathVariable
@PathVariable注解是将方法中的参数绑定到请求URI中的模板变量上。可以通过@RequestMapping注解来指定URI的模板变量，然后使用@PathVariable注解将方法中的参数绑定到模板变量上。
1.6@RequestParam
@RequestParam注解用于将方法的参数与Web请求的传递的参数进行绑定。使用@RequestParam可以轻松的访问HTTP请求参数的值。
1.7@ComponentScan
@ComponentScan注解用于配置Spring需要扫描的被组件注解注释的类所在的包。可以通过配置其basePackages属性或者value属性来配置需要扫描的包路径。value属性是basePackages的别名。
1.8@Component
@Component注解用于标注一个普通的组件类，它没有明确的业务范围，只是通知Spring被此注解的类需要被纳入到Spring Bean容器中并进行管理。
1.9@Service
@Service注解是@Component的一个延伸（特例），它用于标注业务逻辑类。与@Component注解一样，被此注解标注的类，会自动被Spring所管理。
1.10@Repository
@Repository注解也是@Component注解的延伸，与@Component注解一样，被此注解标注的类会被Spring自动管理起来，@Repository注解用于标注DAO层的数据持久化类。
二、元注解
4个元个元注解分别是：@Target、@Retention、@Documented、@Inherited 。
再次强调下元注解是java API提供，是专门用来定义注解的注解。
-
@Target
描述注解能够作用的位置，ElementType取值：
- ElementType.TYPE，可以作用于类上
- ElementType.METHOD，可以作用于方法上
- ElementType.FIELD，可以作用在成员变量上
-
@Retention
表示需要在什么级别保存该注释信息（生命周期）：
RetentionPolicy.RUNTIME：内存中的字节码，VM将在运行时也保留注解，因此可以通过反射机制读取注解的信息
-
@Documented
描述注解是否被抽取到api文档中。
-
@Inherited
描述注解是否被子类继承。
三、自定义注解
学习自定义注解对于理解Spring框架十分有好处，即使在实际项目中可能不需要使用自定义注解，但可以帮助我们掌握Spring的一些底层原理，从而提高对整体项目的把握。
/**
* 自定义注解
* @author Created by zhuzqc on 2022/5/31 23:03
*/
public class CustomAnnotation {
/**
* 注解中可以为参数赋值，如果没有默认值，那么必须为注解的参数赋值
* */
@MyAnnotation(value = "解释")
public void test(){
}
}
/**
* @author zhuzqc
*/
//自定义注解必须的元注解target，指明注解的作用域（此处指明的是在类和方法上起作用）
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
//元注解retention声明该注解在何时起作用（此处指明的是在运行时起作用）
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation{
//注解中需声明参数，格式为：参数类型 + 参数名();
String value() default "";
}
四、反射机制概述
4.1动态语言与静态语言
4.1.1动态语言
-
是一种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进行其它结构上的变化。
-
主要的动态语言有：Object-C、C#、PHP、Python、JavaScript 等。
-
以 JavaScript 语言举例：
/** * 由于未指定var的具体类型，函数在运行时间可以改变var的类型 * */ function f(){ var x = "var a = 3; var b = 5; alert(a+b)"; eval(x) }
4.2.2静态语言
- 与动态语言相对的、运行时结构不可变的语言就是静态语言，如 Java、C、C++ 等。
- Java 不是动态语言，但 Java 可以称为”准动态语言“。即 Java 有一定的动态性，可以利用反射机制获得类似于动态语言的特性，从而使得 Java 语言在编程时更加灵活。
4.2Java Reflection（Java 反射）
Reflection（反射）是 Java 被视为准动态语言的关键：反射机制允许程序在执行期间借助 Reflection API 获取任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。
Class c = Class.forName("java.lang.String")
加载完类后，在堆内存的方法区就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个类就包含了完整的类的结构信息。我没可以通过这个对象，像镜子一样看到类的结构，这个过程形象地被称之为反射。
通过代码更易于理解：
/**
* 反射的概念
* @author Created by zhuzqc on 2022/6/1 17:40
*/
public class ReflectionTest extends Object{
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//通过反射获取类的Class对象
Class c = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User");
//一个类在内存中只有唯一个Class对象
System.out.println(c.hashCode());
}
}
/**
* 定义一个实体类entity
* */
@Data
class User{
private String userName;
private Long userId;
private Date loginTime;
}
由于该类继承 Object，在 Object 类中有 getClass() 方法，该方法被所有子类继承：
@HotSpotIntrinsicCandidate
public final native Class<?> getClass();
注：该方法的返回值类型是一个 Class 类，该类是 Java 反射的源头。
反射的优点：运行期类型的判断、动态加载类、提高代码灵活度。
4.2.1反射机制主要功能
- 在运行时判断、调用任意一个类的对象信息（成员变量和方法等）；
- 在运行时获取泛型信息；
- 在运行时处理注解；
- 生成动态代理。
4.2.2主要API
-
java.lang.Class：代表一个类
-
java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
-
java.lang.reflect.Method：代表类的方法
-
java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造器
五、理解Class类并获取Class实例
5.1Class类
前面提到，反射后可以得到某个类的属性、方法和构造器、实现的接口。
- 对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的 Class 类型的对象；
- 一个加载的类在 JVM 中只会有一个 Class 实例；
- Class 类是Reflection的根源，想要通过反射获得任何动态加载的、运行的类，都必须先获取相应的 Class 对象。
5.2获取Class类实例
有以下5种方式可以获取Class类的实例：
-
若已知具体的类，可以通过类的class属性获取，该fang'shi最为安全可靠，且程序性能最高。
//类的class属性 Class classOne = User.class; -
已知某个类的实例，通过调用该实例的getClass方法获取Class对象。
//已有类对象的getClass方法 Class collatz = user.getClass(); -
已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可以通过静态方法forName()获取。
Class c = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User"); -
内置基本数据类型可以直接使用类名.Type获取。
//内置对象才有的TYPE属性，较大的局限性 Class<Integer> type = Integer.TYPE; -
利用ClassLoader（类加载器）获取。
5.3可获得Class对象的类型
-
class：外部类、成员（成员内部类，静态内部类），局部内部类，匿名内部类；
//类可以反射 Class c1 = Person.class; -
interface：所有接口；
//接口可以反射 Class c2 = Comparable.class; -
[]：数组；
//数组可以反射 Class c3 = String[].class; Class c4 = int[][].class; -
enum：枚举；
//枚举可以反射 Class c6 = ElementType.class; -
annotation：注解（@interface）;
//注解可以反射 Class c5 = Data.class; -
基本数据类型；
//基本数据类型(包装类)可以反射 Class c7 = int.class; Class c8 = Integer.class; -
void。
//void可以反射 Class c9 = void.class;
六、类的加载与ClassLoader
6.1类的加载过程
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3个步骤来对该类进行初始化。
-
类的加载（Load）：将类的 class 文件字节码内容读入内存，并将这些静态数据转换成方法区运行时的数据结构，同时创建一个java.lang.Class对象，此过程由类加载器完成；
-
类的链接（Link）：将类的二进制数据合并到 JRE 中，确保加载的类信息符合 JVM 规范，同时 JVM 将常量池内的引用替换为地址。
-
类的初始化（Initialize）：JVM 负责对类进行初始化，分为类的主动引用和被动引用。
-
类的主动引用
- 虚拟器启动时，先初始化main方法所在的类；
- new 类的对象；
- 调用类的静态（static）成员和静态（static）方法；
- 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用；
- 如果该类的父类没有被初始化，则会先初始化它的父类。
-
类的被动引用
- 当访问到一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化；
- 通过数组定义类的引用，不会触发此类的初始化；
- 引用常量不会触发此类的初始化
-
6.2类加载器
JVM支持两种类型的类加载器，分别为引导类加载器(BootstrapClassLoader)和自定义类加载器(User-Defined ClassLoader)。
从概念上来讲，自定义类加载器一般指的是程序中由开发人员自定义的一类,类加载器。
但是Java虚拟机规范却没有这么定义,而是将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器。
无论类加载器的类型如何划分，在程序中我们最常见的类加载器始终只有3个，具体如下图所示：
所以具体为引导类加载器(BootstrapClassLoader)和自定义类加载器（包括ExtensionClassLoader、Application ClassLoader（也叫System ClassLoader）、User Defined ClassLoader）。
public class Test03 {
public static void main(String[] args) {
//获取系统类的加载器
ClassLoader sysLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(sysLoader);
//获取系统类的父类加载器
ClassLoader parent = sysLoader.getParent();
System.out.println(parent);
}
}
七、获取运行时类的完整对象
通过反射获取运行时类的完整结构：Field、Method、Constructor、Superless、Interface、Annotation等。
即：实现的全部接口、所继承的父类、全部的构造器、全部的方法、全部的成员变量（局部变量）、注解等。
/**
* @author Created by zhuzqc on 2022/6/5 0:16
*/
public class Test04 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class c1 = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User");
//获取所有属性
Field field[];
field = c1.getDeclaredFields();
for (Field f:field){
System.out.println(f);
}
//获得类的方法
Method method[];
method = c1.getDeclaredMethods();
for (Method m:method){
System.out.println(m);
}
}
}
八、反射获取泛型信息
Java 中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，目的是确保数据的安全性以及免去强制类型转换的问题。一旦编译完成，所有和泛型相关的类型全部擦除。
在Java中可以通过反射获取泛型信息的场景有如下三个：
- （1）成员变量的泛型
- （2）方法参数的泛型
- （3）方法返回值的泛型
在Java中不可以通过反射获取泛型信息的场景有如下两个：
- （1）类或接口声明的泛型
- （2）局部变量的泛型
要获取泛型信息，必须要注意ParameterizedType类，该类中的getActualTypeArguments()方法可以有效获取泛型信息。
下面以获取成员方法参数的泛型类型信息为例：
public class Demo {
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, NoSuchFieldException {
// 获取成员方法参数的泛型类型信息
getMethodParametricGeneric();
}
/**
* 获取方法参数的泛型类型信息
*
* @throws NoSuchMethodException
*/
public static void getMethodParametricGeneric() throws NoSuchMethodException {
// 获取MyTestClass类中名为"setList"的方法
Method setListMethod = MyClass.class.getMethod("setList", List.class);
// 获取该方法的参数类型信息（带有泛型）
Type[] genericParameterTypes = setListMethod.getGenericParameterTypes();
// 但我们实际上需要获取返回值类型中的泛型信息，所以要进一步判断，即判断获取的返回值类型是否是参数化类型ParameterizedType
for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) genericParameterType;
// 获取成员方法参数的泛型类型信息
Type[] actualTypeArguments = parameterizedType.getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
Class realType = (Class) actualTypeArgument;
System.out.println("成员方法参数的泛型信息：" + realType);
}
}
}
九、反射获取注解信息
在开发中可能会遇到这样的场景：获取类的属性释义，这些释义定义在类属性的注解中。
/**
* 定义一个实体类entity
* */
@Data
class User{
@ApiModelProperty(value = "姓名")
private String userName;
@ApiModelProperty(value = "用户id")
private Long userId;
@ApiModelProperty(value = "登录时间")
private Date loginTime;
}
那么可以如何获取注解中的属性信息呢？
解决方案：
这里我们使用反射，以及java.lang下的两个方法：
//如果指定类型的注释存在于此元素上, 方法返回true
java.lang.Package.isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass)
//如果是该类型的注释, 方法返回该元素的该类型的注释
java.lang.Package.getAnnotation(Class< A > annotationClass)
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class c1 = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User");
if(User.class.isAnnotationPresent(ApiModel.class)){
System.out.println(User.class.getAnnotation(ApiModel.class).value());
}
// 获取类变量注解
Field[] fields = User.class.getDeclaredFields();
for (Field f : fields) {
if(f.isAnnotationPresent(ApiModelProperty.class)){
System.out.print(f.getAnnotation(ApiModelProperty.class).name() + ",");
}
}
}
-
拓展1：获取方法上的注解
@Bean("sqlSessionFactory") public String test(@RequestBody User user) throws ClassNotFoundException { Class c2 = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User"); // 获取方法注解： Method[] methods = User.class.getDeclaredMethods(); for(Method m : methods){ if (m.isAnnotationPresent((Class<? extends Annotation>) User.class)) { System.out.println(m.getAnnotation(ApiModelProperty.class).annotationType()); } } return "test"; } -
拓展2：获取方法参数上的注解
@Bean("sqlSessionFactory") public String test(@RequestBody User user) throws ClassNotFoundException { Class c2 = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User"); // 获取方法参数注解 Method[] methods2 = User.class.getDeclaredMethods(); for (Method m : methods2) { // 获取方法的所有参数 Parameter[] parameters = m.getParameters(); for (Parameter p : parameters) { // 判断是否存在注解 if (p.isAnnotationPresent(ApiModelProperty.class)) { System.out.println(p.getAnnotation(ApiModelProperty.class).name()); } } } return "test"; }
以上就是我学习 Java 注解与反射时候的笔记了，如有不足和错误，期待大家的指正和交流。
