注解与反射

1、注解

1.0、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（这一点和注释（comment）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“@注释名”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数据的访问

1.1、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
@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，这些参数都是定义好了的，我们选择使用就好了）
  - @SuppressWarnings("all")
  - @SuppressWarnings("unchecked")
  - @SuppressWarnings(value={"unchecked","deprecation"})
  - 等等.....

1.2、元注解

元注解的作用就是负责注解其它注解，Java定义了4个标准的meta-annotation类型，他们被用来提供其它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，用于描述注释的生命周期
  - （SOUREC < CLASS <RUNTIME）
- @Document：说明该注释将被包含在javadoc中
- @Inherited：说明子类可以继承父类中的该注解

 //测试元注解
 @MyAnnotation
 public class Test {
     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
 @Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
 
 //Retention 表示我们的注解在什么地方好有效
 //runtime > class > sources
 @Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
 
 //Documented 表示是否我们的注解生成在Javadoc中
 @Documented
 
 //Inherited 子类可以继承父类的注解
 @Inherited
 @interface MyAnnotation{
     
 }

1.3、自定义注解

使用@interface自定义注解时，自动继承了java.lang.annotation.Annotation接口
分析：
- @interface用来声明一个注解，格式：public @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，Class，String，enum）
- 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（此时赋值时可以省略参数名）
- 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 Test01 {
 
     @MyAnnotation1(age= 18,name= "xie")
     public void test(){}
 
     @MyAnnotation2("xie")
     public void test2(){}
 }
 
 @Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
 @interface MyAnnotation1{
     //注解的参数 ：参数类型 +参数名 ();
     String name() default "";
     int age();
     int id() default -1;
     String[] school() default {"nchu","asd"};
 }
 
 @Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
 @interface MyAnnotation2{
     String value();
 }

2、反射机制

2.1、Java反射机制概述

静态 VS 动态语言
- 动态语言：是一类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它结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构（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，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、C++。
  
  Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制获得类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活
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，在堆内存的方法区域中就产生了一个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，我们形象的称之为：反射
Java反射机制提供的功能
- 在运行时判断任意一个对象所属的类
- 在运行时构造任意一个类的对象
- 在运行时判断一个类所具有的成员变量和方法
- 在运行时获取泛型信息
- 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
- 在运行时处理注解
- 生成动态代理
Java反射优点和缺点
- 优点：可以实现动态创建对象和编译，体现出很大灵活性
- 缺点：对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作

2.2、理解Class类并获取Class实例

Class类
- 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、某个类到底实现类哪些接口。对于没个类而言，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可以完整的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
- 获取Class类的实例
  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，程序性最高
```
 Class clazz = Person.class;
```
  2. 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();
```
  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，可能抛出ClassNotFoundException
```
 Class clazz = Class.forName("demo01.Student");
```
  4. 内置基本数据类型可以直接使用类名.Type
  5. 还可以利用ClassLoader
- 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[] getinterdfaces()`	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`paramType`
`Filed[] getDeclaredFields()`	返回Field对象的一个数组

 //测试Class类的创建方式有哪些
 public class Test02 {
     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("com.xie.reflection.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());
 
         //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.hashCode());
 
         //获得父类类型
         Class c5 = c1.getSuperclass();
         System.out.println(c5);
     }
 }
 
 class Person{
     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";
     }
 }

哪些类型可以有Class对象？（Alt 可以同时选中多行）
- 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@interface
- primitive type ：基本数据类型
- void

 //所有类型的Class
 public class Test03 {
     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
 
         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);
     }
 }

2.3、类的加载与ClassLoader

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）分配内存并设置初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配
- 初始化：
  - 执行类构造器<clinit>()方法的过程。类构造器<clinit>()方法是由编译器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）
  - 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<clinit>()方法在多线程环境中被正确的加锁和同步

Java内存分析
- 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（会包含这个基本类型的具体数值）
  - 引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）
- 方法区：
  - 可以被所有的线程共享
  - 包含了所有的class和static变量
什么时候会发生类初始化
- 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，不会导致子类的初始化
  - 通过数组定义类的引用，不会触发类的初始化
  - 引用常量（final）不会触发类的初始化（常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了）
类加载器的作用
- 类加载器的作用：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运行时的数据结构，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

JVM规范定义了如下类型的类加载器
- 引导类加载器：用C++编写的，是JVM自带的类加载器，负责Java平核心类库（rt）。该加载器无法直接获取
- 扩展类加载器：负责jre/lib/ext目录下的jar包或-D java.ext.dirs指定目录下的jar包装入工作库
- 系统类加载器：负责java -classpath 或 -D java.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作，是最常用的加载器

public class Test04 {
    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);

        //获取系统类的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("com.xie.reflection.Test04").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //测试JDK内置的类的谁加载的
        ClassLoader classLoader1 = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);

        //如何获得系统加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
        /*
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\charsets.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\deploy.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\dnsns.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\jaccess.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\localedata.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\nashorn.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\sunec.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\ext\zipfs.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\javaws.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\jce.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\jfr.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\jfxswt.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\jsse.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\management-agent.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\plugin.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\resources.jar;
        D:\Environment\java\jdk1.8\jre\lib\rt.jar;
        D:\CODE\注解与反射\out\production\注解与反射;
        D:\IntelliJ IDEA 2019.3.3\lib\idea_rt.jar
         */
    }
}

2.4、创建运行时类的对象

通过反射获取运行时类的完整结构
- Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

//获得类的信息
public class Test05 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c1 = Class.forName("com.xie.reflection.User");

        //获得类的名字
        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

        fields = c1.getDeclaredFields();    //找到所有的属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);

        //获得类的方法
        System.out.println("===================");
        Method[] methods = c1.getMethods(); //获得本类及其父类的全部public方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("no declared"+method);
        }
        Method[] declaredMethods = c1.getDeclaredMethods(); //获得本类的所有方法
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            System.out.println("declared"+declaredMethod);
        }

        //获得指定的方法
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);

        //获得类的构造器
        System.out.println("==============");
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();//public
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }

        Constructor[] constructors1 = c1.getDeclaredConstructors();//全部
        for (Constructor constructor : constructors1) {
            System.out.println(constructor);
        }

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

2.5、获取运行时类的完整结构

有了Class对象，能做什么
- 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要足够
- 步骤：
  - 通过Class类的getDeclaredConstructor(Class...parameterTypes)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，里面包含了构造器所需的各个参数
  - 通过Constructor实例化对象

//动态创建对象，通过反射
public class Test06 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.xie.reflection.User");

        //构造一个对象
        //User user = (User) c1.newInstance();//本质上是调用了类的无参构造器
        //System.out.println(user);

        //通过构造器创建对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        System.out.println(constructor.newInstance("xie", 001, 18));

        //通过反射调用方法
        User user = (User) c1.newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        //invoke 激活
        //(对象,"方法的值")
        setName.invoke(user,"xmc");
        System.out.println(user.getName());

        //通过反射操作属性
        User user2 = (User) c1.newInstance();
        Field name = c1.getField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(user2,"xie2");
        System.out.println(user2.getName());
    }
}

2.6、通过反射获取注释信息

public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("com.xie.reflection.Student2");

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

        //获得注解的value的值
        Tablexie tablexie = (Tablexie)c1.getAnnotation(Tablexie.class);
        String value = tablexie.value();
        System.out.println(value);

        //获得类的指定的注解
        Field f = c1.getDeclaredField("name");
        Fieldxie annotation = f.getAnnotation(Fieldxie.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());
    }
}
@Tablexie("db_student")
class Student2{
    @Fieldxie(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @Fieldxie(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @Fieldxie(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
    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)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Tablexie{
    String value();
}

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

posted on 2022-11-18 15:25 SNOWi 阅读(156) 评论(0) 编辑收藏举报

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注解与反射

1、注解

1.0、什么是注解

1.1、内置注解

1.2、元注解

1.3、自定义注解

2、反射机制

2.1、Java反射机制概述

2.2、理解Class类并获取Class实例

2.3、类的加载与ClassLoader

2.4、创建运行时类的对象

2.5、获取运行时类的完整结构

2.6、通过反射获取注释信息

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