注解与反射

注解与反射

  • 注解与反射Spring基础，核心在与class理解
  • 个人理解：class类唯一，相关对象由class创建，所以class可以代理创建对象，这就是Spring中的IOC(inversion of Control)
  • IOC又叫控制反转，容器的依赖注入，本质是Set方法进行注入创建对象

注解

1、注解

1.1、Annotation 基本概念

  • 作用
  • 不是程序本身，是对程序的解释
  • 可以被其他程序读取，一般是编译器读取
  • 格式
@注释名（参数值）
ps：不一定有参数

使用场景

  • 包、类、方法、属性
  • 通过反射机制编程实现对这些元数据的访问

1.2，内置注解

@Override	           //重写注解
@Deprecated	           //不推荐使用注解，表示危险或有更好的选择
@SuppressWarnings	   //抑制警告信息。需要加参数

1.3、元注解

  • 作用：注解其他注解。
  • 主要有4个：
  1. @Target：用于描述注解的使用范围（用在哪）
  2. @Retention：用于表示需要在什么级别保存注解信息，用于描述注解的声明周期，（SOURCE < CLASS < RUNTIME）
  3. @Document：说明该注解将被包含在 javadoc 中
  4. @Inherited：说明子类可以继承父类中的该注解

元注解测试

package com.kuang.annotation;

import java.lang.annotation.*;

//测试元注解
public class Test01 {
    @MyAnnotation
    public void test(){

    }
}

//定义一个注解
//Target 表示我们的注解可以用在哪些地方
//ElementType.TYPE表示能在类级别的生效
@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 表示是否将我们的注解生成在 Javadoc中
@Documented

//Inherited 子类可以继承父类的注解
@Inherited
@interface MyAnnotation{

}

自定义注解测试

package com.kuang.annotation;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

/**
 * @注解chen-2022.07.14
 */

//自定义注解
public class Test03 {
    //注解可以显示赋值，如果没有赋值，我们必须给注解赋值
    @MyAnnotation2(age = 18,name="张学友")
    public void test(){
        
    }

    @MyAnnotation3("")
    public void test2(){

    }
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})//规定作用域
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)           //规定运行时间
@interface MyAnnotation2{
    //注解的参数：参数类型+参数名（）,设置默认没给参数直接是默认值；
    String name() default "";
    int age() default 0;
    int id() default -1;//如果默认值为-1，代表不存在
    String[] schools() default {"斗破苍穹","斗罗大陆"};

}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//
@interface MyAnnotation3{
    String value();

}

反射机制

2.1、静态 VS 动态语言

动态语言

  • 运行时可以改变其结构 ：运行时代码可以根据一些条件来改变自身的结构。
  • 主要动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等。

静态语言

  • 与动态语言相对应的，运行时结构不可变，如Java、C、C++
  • ava不是动态语言，但是java可以称为是“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动态语言的特性。Java的动态性使得编程时更加灵活。

2.2、反射

  • 动态性就是反射：反射机制允许程序在执行期间借助于 Reflection API 获取任何类的内部信息，并且能够直接操作任意对象的内部属性及方法。

    Class c = Class.forName(“java.lang.String”)

  • 加载完类之后，在堆内存中的方法区中间产生了一个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，故形象地称之为：反射

​ 正常方式：包的名称--------->new实例化----------->获得对象

​ 反射方式：实例化对象------>getClass方法--------->得到包类的名称

  • 优点：可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性。
  • 缺点：对性能有影响。因为反射基本上是一种解释操作，比较慢

2.3，Class 类的常用方法

2.4，反射的例子

package com.kuang.reflection;

//什么叫反射
public class Test02 extends Object{
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //通过反射获取类的Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.kuang.reflection.User");
        Class c2 = Class.forName("com.kuang.reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("com.kuang.reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("com.kuang.reflection.User");

        //一个类在内存中只有一个Class对象
        //一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在Class对象中
        System.out.println(c1.hashCode());
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());

    }
}

//实体类：pojo,entity
class User{
    private String name;
    private int id;
    private int age;

    public User(){

    }

    public User(String name, int id, int age) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", id=" + id +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

2.5、获取 Class 类的实例：

  • 已知具体的类，通过类的class属性获取，最安全可靠、性能最高

Class clazz = Person.class;

  • 已知某个类的实例，调用该实例的 getClass() 方法获取Class对象

Class clazz = person.getClass();

  • 已知一个类的全名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法 forName() 获取，可能抛出 ClassNotFoundException

Class clazz = Class.forName(“demo01.Student”);

  • 内置基本数据类型可以直接用：类名.Type
  • 还可以利用 ClassLoader

获取方式

package com.kuang.reflection;

//测试class类的创建方式有哪些
public class Test03 {
    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 类名.class 获得
        Class c1 = Student.class;
        System.out.println(c1.hashCode());

        //方式二：通过对象（实例）获得-getClass
        Class c2 = person.getClass();
        System.out.println(c2.hashCode());

        //方式三：forname 获得
        Class c3 = Class.forName("com.kuang.reflection.Student");
        System.out.println(c3.hashCode());
        //三个hashcode都相等

        //方式四：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";
    }
}

2.6,有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。
interface：接口
[]：数组
enum：枚举
annotation：注解
primitive type：基本数据类型
void

示范：

package com.kuang.reflection;

import java.lang.annotation.ElementType;

//所有类型的Class
public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;        //类
        Class c2 = Comparable.class;    //接口
        Class c3 = String[].class;      //一维数组
        Class c4 = int[][].class;       //二维数组
        Class c5 = Override.class;      //注解
        Class c6 = ElementType.class;   //枚举
        Class c7 = Integer.class;       //基本数据类型
        Class c8 = void.class;          //void
        Class c9 = Class.class;         //Class

        //快捷键：使用 Alt + 鼠标左键
        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);
        System.out.println(c3);
        System.out.println(c4);
        System.out.println(c5);
        System.out.println(c6);
        System.out.println(c7);
        System.out.println(c8);
        System.out.println(c9);

        //只要元素类型与维度一样，就是同一个Class
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());
    }
}

结果：

2.6、类的加载

clinit会合并所有static里的变量

package com.kuang.reflection;

public class Test05 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
        
        /*
        1.加载到内存，会产生一个类对应的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;
    }

    static int m = 100;

    public A(){
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}

2.7、类的初始化

package com.kuang.reflection;

/**
 * 流程：栈存放主函数 <--> 堆中存放类初始的Class类  <-->方法区存放类的数据（静态变量、静态方法、常量池、代码）
 * 核心：方法区加载堆时产生java.lang.class对象！！！
 * 1，加载到内存,产生一个类对应的class对象
 * 2，链接，链接结束了m=0
 * 3,初始化
 *        <clinit>(){
 *         System.out.println("A类的静态代码快");
 *         m = 300;
 *         m = 100;
 *        }
 */
public class Test05 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);

    }
}

class A{
    static {//1，静态代码块初始化
        System.out.println("A类的静态代码快");
        m = 300;
    }
    static int m = 100;

    public A(){//2，无参构造初始化
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}

2.8、类加载器

package com.kuang.reflection;

/**
 * 从上至下：根加载器-->扩展类加载器-->系统的类加载器
 * 双亲委派机制  检测安全性 你写的类和跟加载器一样的不会用你写的类
 */
public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {

        //获取系统的类加载器
        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);

        //获取扩展类加载器父类加载器-->根加载器(c/c++),无法获取会返回null
        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("com.kuang.reflection.Test07").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //测试JDK内置的类是谁加载的  (内部类都是根加载器)
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

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

        //双亲委派机制  检测安全性 你写的类和跟加载器一样的不会用你写的类
        //java.lang.String -->往上推

    }

}

2.9、获取运行时类的完整结构

  • 通过反射获取运行时类的完整结构

Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

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

/**
 * 获取类的信息 -- java.lang.reflect方法的重载存在  别导错包！！！
 * 增强循环快捷方式   类型.for
 * Declared代表全部，没有只能获得public
 */
public class Test08 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c1 = Class.forName("com.kuang.reflection.User");

        //获取类的名字
        System.out.println(c1.getName()); //获取包名com.kuang.reflection+类名User
        System.out.println(c1.getSimpleName());//获得类名User

        System.out.println("===================================================");
        //获取类的属性
        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);
        }

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

        System.out.println("===================================================");
        //获取类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();//本类和父类的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("getDeclaredMethods:" + method);
        }

        //获得指定方法
        //重载存在
        Method getName = c1.getMethod("getName",null);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);

        System.out.println("===================================================");
        //获取指定构造器
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor:constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor:constructors) {
            System.out.println("全部构造器："+constructor);
        }

        //获得指定构造器
        Constructor declaredConstruct = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
        System.out.println(declaredConstruct);

    }
}

2.10、动态创建对象执行方法

有了Class对象能做什么

  • 创建类的对象，调用Class对象的 newInstance() 方法
    1. 类必须要有一个无参数的构造器
    2. 类的构造器的访问权限要足够
  • 如果没有无参构造器则：明确调用类中的构造器并传递参数，才可以实例化操作
    1. 通过Class对象的getDeclaredConstructor()方法获取本类指定参数类型的构造器
    2. 向构造器传递一个对象数组进去，里面包含此构造器所需要的各个参数
    3. 通过Constructor实例化对象
package com.kuang.reflection;

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

/**
 * 通过反射来创建对象
 * 获取到class后，创建对象 -- 核心：模板代替程序员new实时的创建对象，控制反转IOC
 * 错误分析：反射中构造对象没写toString()会直接返回地址
 * 通过反射调用普通方法---注意：Test02 User中先把无参构造改回来，不然出不来对象
 */
public class Test09 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {

        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.kuang.reflection.User");


        //构建一个对象
        User user = (User) c1.newInstance();//本质上调用无参构造器
        System.out.println(user);


        //反射中构造对象：先获取Class构造器再传入对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
        User user2 = (User) constructor.newInstance("刘德华",001,18);
        System.out.println(user2);


        //通过反射调用普通方法---注意：Test02 User中先把无参构造改回来，不然出不来对象
        //invoke:激活的意思     （对象，方法值）
        User user3 = (User)c1.newInstance();
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.invoke(user3,"郭富城");//【注意】任意传递方法名和参数，实现动态化
        System.out.println(user3.getName());


        //通过反射操作权限
        User user4 = (User)c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");


        //默认对私有属性操作为false,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,"狂神2");
        System.out.println(user4.getName());


    }
}

2.11、性能对比分析

  • 如果需要使用反射，关闭检测可以加速
  • 时间：普通方式 < 反射关闭检测 < 反射
package com.kuang.reflection;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 分析程序的性能
 */
//分析性能问题
public class Test10 {
    //普通方式调用
    public static void test01() {
        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 test02() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("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 test03() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
        getName.setAccessible(true);//关闭检测
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("关闭检测后执行10亿次,关闭检测:" + (endTime - startTime) + "ms");
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        test01();
        test02();
        test03();
    }
}

2.12、反射操作泛型

package com.kuang.reflection;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Parameter;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

/**
 * 通过反射获取泛型
 * generic:泛型
 */

public class Test11 {

    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 {

        Method method = Test11.class.getMethod("test01",Map.class,List.class);
        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        for (Type genericParameterType:genericParameterTypes) {
            System.out.println("#"+genericParameterType);
            //输出参数化类型 ParameterizedType
            //#java.util.Map<java.lang.String, com.kuang.reflection.User>
            //#java.util.List<com.kuang.reflection.User>
            if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                System.out.println("真实的泛型参数信息："+actualTypeArguments);
            }
        }

        method = Test11.class.getMethod("test02",null);
        Type genericReturnType = method.getReturnType();
        if(genericReturnType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType)genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument:actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }

    }

}

2.13、反射操作注解

package com.kuang.reflection;

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

/**
 * 【重中之重】反射操作注解！！！！！
 * ORM（Object relationship Mapping:对象关系映射）
 * 数据库有张表，使用注解对应类型，然后通过数据库的语句进行功能的对应
 * 这里拿一张表和3个属性举例，class对象可以对应任何表和其下的任意属性。-->这就是注解的强大
 */

public class Test12 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1= Class.forName("com.kuang.reflection.Student2");

        //通过反射获取注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation:annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }

        //获取注解中的value值
        Tablekuang tablekuang = (Tablekuang)c1.getAnnotation(Tablekuang.class);//任何表
        String value = tablekuang.value();
        System.out.println(value);

        //获得类属性的注解
        //获取属性name对应的注解，可以是id、age、name其中一个
        Field f = c1.getDeclaredField("name");//任何表下对应的属性
        Fieldkuang annotation = f.getAnnotation(Fieldkuang.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());

    }
}

@Tablekuang("db_student")
class Student2{
    @Fieldkuang(columnName = "db_id",type = "int",length=10)
    private int id;
    @Fieldkuang(columnName = "db_age", type = "int", length = 3)
    private int age;
    @Fieldkuang(columnName = "db_name", type = "varchar", length = 200)
    private String name;


    public Student2() {
    }

    public Student2(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student2{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)//注解作用域
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//获取级别，运行中
@interface Tablekuang{//类似接口，故属性是方法
    String value();
}

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

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