什么是注解
- Annotation是从JDK5.0开始引入的新技术.
- Annotation的作用:
- 不是程序本身,可以对程序作出解释.(这一点与注释没什么区别)
- 可以被其他程序(比如:编译器等)读取.
- Annotation的格式:
- 注解是以 “@注解名” 在代码中存在的,还可以添加一些参数值,例如:@SuppressWarnings(value="unchecked").
- Annotation在哪里使用?
- 可以附加在package、class、method、field等上面,相当于给它们添加了额外的辅助信息,可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问.
- 注解还有检查和约束作用.
内置注解
@Override:定义在java.lang.Override中,此注释只适用于修饰方法,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,此注释可以用于修饰方法,属性,类,表示不鼓励程
员使用这样的元素,通常是因为它很危险或还有更好的选择.
SuppressWarning:定义在java.lang.SuppressWarning中,用来抑制编译时的警告信息.
与前两个注释有所不同,你需要添加一个参数才能正确使用,这些参数都是已经定义好的了,选择性使用即可.如:
@SuppressWarning("all"); @SuppressWarning("unchecked"); @SuppressWarning(value={"unchecked","deprecation"}) 等...
public class Demo01 { @Override //重写注解 public String toString() { return super.toString(); } @Deprecated //不推荐使用注解,但依旧可以使用。 public static void test(){ System.out.println("照样执行!!"); } @SuppressWarnings("all") //抑制注解 public static void main(String[] args) { test(); } }
元注解
元注解的作用就是负责注解其他注解,Java定义了4个标准的meta-annotation类型,它们被用来提供
对其他annotation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.(@Target,@Retention,
@Documented,@Inherited)
- @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)
- @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)
- @Documented:说明该注解将被包含在javadoc中
- @Inherited:说明子类可以继承父类中的该注解
//测试注解 public class Demo02 { @MyAnnotation public void test(){ } } //自定义一个注解 //@Target 表示我们的注解可以用在什么地方. @Target(value ={ElementType.METHOD,ElementType.TYPE} ) //@Retention 表示我们的注解在什么地方还有效 RUNTIME>CLASS>SOURCES @Retention(value =RetentionPolicy.RUNTIME) //@Documented 表示将我们的注解生成在JAVAdoc中 @Documented //@inherited 表示子类可以继承父类的注解 @Inherited @interface MyAnnotation { }
自定义注解
- 使用@interface自定义注解时,自动继承了java.lang.annotation.Annottation接口
- 分析:
- @interface用来说明一个注解,格式:public @interface 注解名
- 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,Class、String、enum).
- 可以通过default来声明参数的默认值.
- 如果只有一个参数成员,一般参数名为value.
- 注解元素必须要有值,我们定义注解元素时,经常使用空字符串,0作为默认值.
//自定义注解 public class Demo03 { //注解可以显示赋值,如果没有默认值,我们就必须给注解赋值. @MyAnnotation1(name="牛逼克拉斯") public void test(){ } } @Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD}) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @interface MyAnnotation1 { //注解的参数:参数类型 + 参数名 (); 这并不是一个方法 String name(); int age() default -1; //如果默认值为-1,代表不存在 String[] schools() default {"家里蹲大学","荒野求生大学"}; }
反射
Java Reflection
Reflection(反射)是Java被视为动态语言的关键,反射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。
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
,透过镜子看到类的结构,所以形象称之为:反射。
反射相关 API
- java.lang.Class:代表一个类
- java.lang.reflect.Method:代表类的方法
- java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量
- java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器...
Class类
在Object类中定义了以下的方法,此方法将被所有子类继承
public final Class getClass() 以上的方法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。
对象照镜子哦可以得到的信息: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。
- Class 本身也是一个类
- 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
- 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
Class类的常用方法
方法名 | 功能说明 |
---|---|
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 getClassLoader() | 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Param Type |
Field[] getDeclaredFields() | 返回Field对象的一个数组 |
public class Demo04 { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { Person person = new Student(); System.out.println("这个人是: "+person.name); //方式一:通过对象获得 Class c1 = person.getClass(); System.out.println(c1.hashCode()); //方式二:forName获得 Class c2 = Class.forName("annotation_reflect.Student"); System.out.println(c2.hashCode()); //方式三:通过类名.class获得 Class c3 = Student.class; System.out.println(c3.hashCode()); //基本内置类型的包装类都有一个Type属性 Class c4 = Integer.TYPE; System.out.println(c4); //获得父类类型 Class c5 = c1.getSuperclass(); System.out.println(c5); } } class Person { public String name; public Person(){ } public Person(String name) { this.name = name; } @Override public String toString() { return "Person{" + "name='" + name + '\'' + '}'; } } class Student extends Person{ public Student(){ this.name="学生"; } } class Teacher extends Person { public Teacher() { this.name="老师"; } }
类加载内存分析
java内存分析
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,则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。
类的加载与ClassLoader的理解
加载: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
后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象。
链接:将 Java 类的二进制代码合并到 JVM 的运行状态之中的过程。
验证:确保加载的类的信息符合 JVM 规范,没有安全方面的问题
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
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.
初始化:
执行类构造器
()方法的过程,类构造器 ()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。(类构造器是构造类的信息的,不是构造该
类对象的构造器)
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。
虚拟机会保证一个类的
()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。 理解例:
public class Demo { public static void mian(String[] args) { A a = new A(); System.out.println(a.m); /* 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 3.初始化 <clinit>(){ System.out.println("A类静态代码块初始化"); m=300; m=100; } m=100; */ } } class A { static { System.out.println("A类静态代码块初始化"); m=300; } /* m = 300 m = 100 */ static int m=100; public A() { System.out.println("A类的无参构造初始化"); } }
什么时候会发生类的初始化?
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:当通过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)
public class Demo07 { static { System.out.println("Main类被加载"); } public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { // 1.主动引用 // Son son = new Son(); //反射也会产生主动引用 // Class.forName("annotation_reflect.Son"); //不会产生类的引用的方法 //System.out.println(Son.a); //Son[] arry = new Son[5]; System.out.println(Son.M); } } class Father { static int a = 2; static { System.out.println("父类被加载"); } } class Son extends Father { static { System.out.println("子类被加载"); m = 300; } static int m=100; static final int M=1; }
类加载器的作用
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。
类加载器作用是用来把类的(class)装载进内存的。JVM规范定义了如下类型的类的加载器。
public class Demo08 { 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); //获取扩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("annotation_reflect.Demo08").getClassLoader(); System.out.println(classLoader); //测试JDK内置的类是谁加载的 classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader(); System.out.println(classLoader); //任何获得系统类加载器可以加载的路径 System.out.println(System.getProperty("java.class.path")); /** C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\charsets.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\deploy.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\cldrdata.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\dnsns.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\jaccess.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\jfxrt.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\localedata.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\nashorn.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\sunec.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\sunmscapi.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext\zipfs.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\javaws.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\jce.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\jfr.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\jfxswt.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\jsse.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\management-agent.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\plugin.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\resources.jar; C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\rt.jar; rt.jar是java核心库 C:\Users\零\IdeaProjects\exercise\out\production\exercise; C:\Program Files\Java\IDEA\IntelliJ IDEA Community Edition 2020.3\lib\idea_rt.jar */ } }
获取运行时类的完整结构
//获取Class对象信息 //分清楚getFields()方法与getDeclaredFields()方法的区别,其他类似。 public class Demo10 { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException { //通过forName获得User类的Class对象 Class c1 = Class.forName("annotation_reflect.User"); //获得类名 System.out.println(c1.getName()); //获得包名 + 类名 System.out.println(c1.getSimpleName()); //获得类名 //获得类的属性 System.out.println("==================================================="); Field[] fields = c1.getFields(); //只能找到public属性 fields = c1.getDeclaredFields(); //找到全部属性 for (Field field : fields) { System.out.println(field); } //获得指定属性 Field name = c1.getDeclaredField("name"); System.out.println(name); System.out.println("================================================="); //获得类的方法 Method[] methods = c1.getMethods(); //获得本类极其父类的全部public方法 for (Method method : methods){ System.out.println("正常的: "+method); } methods = c1.getDeclaredMethods(); //获得本类的所有方法 for (Method method : methods){ System.out.println(method); } //获得指定方法 //为什么需要参数? 因为方法有重载,必须传入参数确定方法 Method getName = c1.getMethod("getName",null); Method setName = c1.getMethod("setName", String.class); System.out.println("==========================================================="); //获得指定的构造器 Constructor[] constructors = c1.getConstructors(); for (Constructor constructor : constructors) { System.out.println(constructor); } constructors = c1.getDeclaredConstructors(); for (Constructor constructor : constructors) { System.out.println("# "+constructor); } //获得指定构造器 Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class); System.out.println("指定: "+declaredConstructor); } }
动态创建对象执行方法
- 创建类的对象:调用Class对象的newInstance()方法
- 类必须有一个无参数的构造器
- 类的构造器的访问权限需要足够
思考?没有无参的构造器就不能创建对象了吗?只要在操作的时候明确的调用类中的构造器,并将参数传递进去之后,才可以实例化操作。
步骤如下:
通过Class类的getDeclaredConstructor(Class....parameterType)取得本类的指定形参类型的构造
器
向构造器的形参中传递一个对象数组进去,里面包含了构造器中所需的各个参数
通过Constructor实例化对象
调用指定的方法
通过反射,调用类中的方法,通过Method类完成。
通过Class类的getMethod(String name,Class....parameterType)方法取得一个Method对象,并设置
此方法操作时所需要的参数类型
之后使用Object invoke(Object obj,Object[] args)进行调用,并向方法中传递要设置的obj对象的参数
信息。
Object invoke (Object obj,Object...args)
Object 对应原方法的返回值,若原方法无返回值,此时返回null
若原方法为静态方法,此时形参Object obj可为null
若原方法形参列表为空,则Object[] args为null
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
setAccwssible
- Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法
- setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关
- 参数值为true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查
- 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
- 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
- 参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查
public class Demo11 { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException { Class c1 = Class.forName("annotation_reflect.User"); //构造一个对象 //User user = (User) c1.newInstance(); //本质是调用了类的无参构造器 //System.out.println(user); //通过构造器创建对象 解决思考问题 //Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class); //User user1 = (User) constructor.newInstance("沙雕",01,20); //System.out.println(user1); //通过反射调用普通方法 User user3 = (User) c1.newInstance(); //通过反射获取一个方法 Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class); //incoke : 激活的意思 //(对象,“方法值”) setName.invoke(user3,"黄毛"); System.out.println(user3.getName()); //通过反射操作属性 System.out.println("=============================================="); User user4 = (User) c1.newInstance(); Field name = c1.getDeclaredField("name"); //不能直接操作私有属性,我们需要关闭程序的安全检测,属性或方法的setAccessible(true). name.setAccessible(true); name.set(user4,"叼毛"); System.out.println(user4.getName()); } }
性能对比分析
//分析性能问题 public class Demo12 { //普通方式调用 public static void test1(){ User user = new User(); long starttime = System.currentTimeMillis(); for (int i=0;i<1000000000;i++) { user.getName(); } long endtime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("普通方式执行10亿次:"+(endtime-starttime)+"ms"); } //反射方式调用 public static void test2() throws ClassNotFoundException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException { User user = new User(); Class c1 = user.getClass(); Method getName = c1.getMethod("getName",null); long starttime = System.currentTimeMillis(); for (int i=0;i<1000000000;i++) { getName.invoke(user,null); } long endtime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("反射方式执行10亿次:"+(endtime-starttime)+"ms"); } //反射方式调用 关闭检测 public static void test3() throws ClassNotFoundException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException { User user = new User(); Class c1 = user.getClass(); Method getName = c1.getMethod("getName",null); getName.setAccessible(true); long starttime = System.currentTimeMillis(); for (int i=0;i<1000000000;i++) { getName.invoke(user,null); } long endtime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("关闭检测执行10亿次:"+(endtime-starttime)+"ms"); } public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException { test1(); test2(); test3(); } }
反射操作泛型
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,使用和泛型有关的类型全部擦除
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
public class Demo13 { public void test01(Map<String,User> map, List<User> list) { System.out.println("test01"); } public Map<String,User> test02() { System.out.println("test02"); return null; } public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException { //获取test01方法 Method method = Demo13.class.getMethod("test01", Map.class, List.class); //通过方法的getGenericParameterTypes()获取方法的参数化类型 Type[] genericParameterTypes =method.getGenericParameterTypes(); for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) { //打印参数类型 System.out.println("#"+genericParameterType); //判断泛型的参数类型是否等于结构化参数类型 if (genericParameterType instanceof ParameterizedType) { //强转出来,调用getActualTypeArguments()方法获得真实参数信息 Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments(); //打印 for ( Type actualTypeArgument : actualTypeArguments){ System.out.println(actualTypeArgument); } } } //获取test02方法 method = Demo13.class.getMethod("test02",null); //获取方法的返回值类型 Type genericReturnType = method.getGenericReturnType(); //判断泛型的参数类型是否等于结构化参数类型 if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) { Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments(); for ( Type actualTypeArgument : actualTypeArguments){ System.out.println(actualTypeArgument); } } } }
获取注解信息
public class Demo14 { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException { Class c1 = Class.forName("annotation_reflect.Student1"); //通过反射获得注解 Annotation[] annotations = c1.getAnnotations(); for (Annotation annotation : annotations) { System.out.println(annotation); } //获取注解的value的值 Tableli tableli = (Tableli) c1.getAnnotation(Tableli.class); String value = tableli.value(); System.out.println(value); //获得类指定的注解 Field f = c1.getDeclaredField("name"); Fieldli annotation = f.getAnnotation(Fieldli.class); System.out.println(annotation.columnName()); System.out.println(annotation.type()); System.out.println(annotation.length()); } } @Tableli("db_student") class Student1 { @Fieldli(columnName = "db_id",type = "int",length = 10) private int id; @Fieldli(columnName = "db_age",type = "int",length = 10) private int age; @Fieldli(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3) private String name; public Student1() { } public Student1(int id, int age, String name) { this.id = id; this.age = age; this.name = name; } public int getId() { return id; } public void setId(int id) { this.id = id; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } @Override public String toString() { return "Student1{" + "id=" + id + ", age=" + age + ", name='" + name + '\'' + '}'; } } //类的注解 @Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @interface Tableli { String value(); } //属性的注解 @Target(ElementType.FIELD) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @interface Fieldli { String columnName(); String type(); int length(); }
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