注解与反射

注解和反射

注解和反射是框架的一个底层，比如Mybatis和SpringBoot

注解

注释（comment）是给人看的，注解（annotation）是给人和程序看到，还能被程序读取。

作用：
- 不是程序本身，可以对程序作出解释
- 可以被其他程序读取，例如编译器
格式：
- 注解是以@注解名在代码中存在的，可以添加参数值，如：@SuppressWarnings(value="unchecked")。
使用：
- 附加在package，class，method，field等上面，给它们添加额外的辅助信息，可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问

public class Test01 {
//  例如 @Override 就是重写的注解
    @Override
    public String toString() {
        //如果把toString写成tostring，注解就会报错
        //注解有检查和约束的作用
        return super.toString();
    }
}

内置注解

@Override：定义在java.lang.Override中，此注解只适用于修辞方法，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。此注释可以用于修辞方法，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（但是可以使用）。
@SuppressWarnings：定义在java.lang.SuppressWarnings中，用来抑制编译时的警告信息。
- 与前两个注释不同是，需要添加一个定义好的参数才可以正常使用。
  - @SuppressWarnings("all")
  - @SuppressWarnings("unchecked")
  - @SuppressWarnings(value={"unchecked","deprecation})
  - ……

元注解

元注解的作用是负责注解其他注解，Java定义了4额标准的meta-annotation类型，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：用于描述注解的使用范围，即被描述的注解可以使用在什么地方
- @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

package com.company.TestAnnotation;

import java.lang.annotation.*;

public class Test01 {
    @MyAnnotation
    public void test(){
    }
}
//定义一个注解
//注解可以用在方法和类上
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
//注解在运行时有效（包含源码和class）
@Retention( value = RetentionPolicy.RUNTIME)
//是偶将注解生成在javadoc中
@Documented
//子类可以继承
@Inherited
@interface MyAnnotation{
}

自定义注解

使用@interface自定义注释，自动继承java.lang.annotation.Annotation接口，格式：@interface 注解名{定义内容}，其中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，返回值的类型就是参数的类型，返回值的类型只能是基本类型（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，常用空字符串，0作为默认值。

package com.company.TestAnnotation;

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

public class Test01 {
    //注解可以显式赋值，如果没有默认值，一定要给注解赋值
    @MyAnnotation(name = "小王",schools = {"学校"})
    public void test(){}

    //用value命名可以省略写value =
    @MyAnnotation2("小王")
    public void test2(){}
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface  MyAnnotation{
    //注解的参数：参数类型 参数名();不是方法！！！
    //default默认值
    String name() default "";
    int age() default 0;
    int id() default -1;//-1 代表不存在

    String[] schools();
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
    String value();//只有一个值的时候建议用value命名
}

反射

动态语言 VS 静态语言

动态语言

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者是其他结构上发生变化。
主要动态语言有：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等。

静态语言

与动态语言对应的，就是静态语言，运行时结构不可变，例如Java、C、C++。

Java不是动态语言，但是可以称之为“准动态语言”，就是说Java具有一定的动态性，可以利用反射机制获得类似动态语言的特性，在编程的时候更加灵活。

Java反射机制

Java 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间借助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。

理解Class对象

Class c = Class.forName("java.lang.String")

加载完类之后，在堆内存的方法区中产生了一个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。通过这个对象可以看到类的结构。这个对象就像一面镜子，通过这个镜子看到类的结构，所以称之为反射。

正常方式：引入包》new实例化》取得实例化对象

反射方式：实例化对象》getClass()方法啊》得到完整的“包类”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，使用反射基本上是一种解释操作，可以告诉JVM，需要做什么并且满足什么要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

哪些类型可以有Class对象：

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

package com.company.TestAnnotation;

import java.lang.annotation.ElementType;

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);

        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());
        //长度不一样，但是hashCode还是一样
        //只要元素类型与维度一样，就是同一个Class
    }
}

获取Class实例

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

如何获取Class：

已知具体的类，通过类的class属性获取，这个方法最安全可靠，程序性能最高。
```
Class clazz = Preson.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.TestClazz");
```
内置基本数据类型可以直接用类名.Type。
利用ClassLoader。

package com.company.TestAnnotation;

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Man();
        System.out.println("这是个"+person.name);

        //通过对象获得
        Class c1 = person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());

        //forname获得
        Class c2 = Class.forName("com.company.TestAnnotation.Man");
        System.out.println(c2.hashCode());

        //通过类名.class
        Class c3 = Man.class;
        System.out.println(c3.hashCode());
        //一个类在内存中只有一个Class对象，所以hashCode都是一样的
        //一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在这个Class对象中

        //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 Man extends Person{
    public Man(){
        this.name = "男人";
    }
}
class Woman extends Person{
    public Woman(){
        this.name = "女人";
    }
}

通过内存了解什么是Class

Java内存
- 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
  - 可以被所有线程共享
  - 包含了所有class和static变量

类的加载过程：
程序主动使用某个类时，如果该类还没有被加载到内存中，系统会通过以下三个步骤对类进行初始化。

类的加载Load
将类的class文件读入内存，并为其创建一个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。
类的初始化Initialize
JVM负责对类进行初始化。

类的加载与ClassLoader

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化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()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

package com.company.TestAnnotation;

public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
        /*
        1.加载到内存，产生一个类对应的Class对象
        2.链接，链接结束后m = 0（m是一个静态变量，static类型的变量,默认的初始化值是 0）
        3.初始化
        <clinit>(){
        System.out.println("A类静态代码块初始化");
        m=300;
        m=100;
        }
        System.out.println("A类静态代码块初始化"); 
        m=100；
        */
    }
}
class A{
    static {
        System.out.println("A类静态代码块初始化");
        //这个先，因为static是类加载时就有，执行顺序很前面，会先执行静态代码块
        m=300;
    }
    static int m=100;
    public A(){
        System.out.println("A类的无参构造初始化");//这个后
    }
}

A类静态代码块初始化
A类的无参构造初始化
100

方法区（特殊的堆）中有Test04类和A类的数据，例如静态变量，静态方法，常量池，代码等等，两个类的内容分别指向了堆中的“java.lang.Class对象代表Test04类”和“java.lang.Class对象代表A类”，类加载的时候就已经形成了堆中的这两个对象。

形成之后，开始执行main()方法。在连接link中的准备阶段，分配内存并设置类变量初始值，链接完以后m有个初始值0。链接完确定所有代码没有问题以后，在堆里面new A，就会产生A类的对象，这个对象就会指向A类的Class，能拿到方法区中A类所有的数据。通过这些数据，给A类显式赋值，开始初始化，()方法会把类变量的赋值动作和静态代码块的初始值都合并了，也就是说m=300和m=100会合并，所以100把300覆盖了。

类的初始化在什么时候

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
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

package com.company.TestAnnotation;

public class Test05 {
    static {
        System.out.println("Main类被加载");
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//        Son son = new Son();
        //父类没new，new子类的情况下，会先初始化父类，再初始化子类，是主动引用的过程
        //反射也会主动引用
        Class.forName("com.company.TestAnnotation.Son");
    }
}
class Father{
    static int b =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;
}

Main类被加载
父类被加载
子类被加载

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）

package com.company.TestAnnotation;

public class Test05 {
    static {
        System.out.println("Main类被加载");
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//        System.out.println(Son.b);
        //子类引用父类的静态变量，不会导致子类的初始化
        /*
        Main类被加载
        父类被加载
        2
         */

//        Son[] array = new Son[5];
        //通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
        //一个给开辟的这五个空间命名，并不会加载类
        /*
        Main类被加载
         */

        System.out.println(Son.M);
        //final常量
        /*
        Main类被加载
        1
         */
    }
}
class Father{
    static int b =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;
}

类的加载器

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的加载器中，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个Class对象。

类加载器作用是用来把类（class）装载进内存的。JVM规范定义了如下类型的类的加载器。

引导类加载器：用C++编写，是JVM自带的类的加载器，负责Java平台核心库，用来装载核心类库。该加载器无法直接获取。
扩展类加载器：负责jre/lic/ext，目录下单jar包或-D java.class.path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

package com.company.TestAnnotation;

public class Test06 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获得系统类的加载器
        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);
        //当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader classLoader1 = Class.forName("com.company.TestAnnotation.Test06").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);
        //jdk内置的类是哪个加载的
        ClassLoader classLoader2 = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader2);
    }
}

jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@63947c6b jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@776ec8df
null
jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@63947c6b
null

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

创建运行时类的对象

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

package com.company.TestAnnotation;

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

public class Test06 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        //获得类的信息
        Class c1 = Class.forName("com.company.TestAnnotation.Person");
//        Man man = new Man();
//        c1 = man.getClass();
        //名字
        System.out.println(c1.getName());//包名+类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());//类名
        System.out.println("=================");
        //属性
        Field[] fields = c1.getFields();//只能找到public属性
        fields = c1.getDeclaredFields();//能找到所有属性
        for (Field field : fields){
            System.out.println(field);
        }
        //获得指定属性的值
        System.out.println("=================");
        Field name = c1.getField("name");
        System.out.println(name);
        //获得类的方法
        System.out.println("=================");
        Method[] methods = c1.getMethods();
        for (Method method : methods){
            System.out.println("getMethods:"+method);//获得本类及其父类的public
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods){
            System.out.println("getDeclaredMethods:"+method);//获得本类的所有方法
        }
        //获得指定方法
        Method method = c1.getMethod("getName",null);
        Method method2 = c1.getMethod("getName",String.class);
        System.out.println(method);
        //获得指定构造器
        //.getConstructors
    }
}

动态创建对象执行方法

package com.company.TestAnnotation;

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

//通过反射动态创建对象
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.company.TestAnnotation.Person");

        //构造一个对象
        //本质上是调用了无参构造器
//        Person person1 = (Person)c1.newInstance();
//        System.out.println(person);

        //通过构造器创建对象(参数类型)
//        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class);
//        Person person2 = (Person) constructor.newInstance("小李");
//        System.out.println(person2);

        //通过反射调用方法
//        Person person3 = (Person)c1.newInstance();
//        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName",String.class);
//        setName.invoke(person3,"小张");
        //invoke 激活（对象，“方法的值”）

        //通过反射创造属性
        Person person4 = (Person)c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);//true关掉安全监测（因为不能直接操作私有属性）/false是开
        name.set(person4,"小李");
        System.out.println(person4.getName());
    }
}

posted @ 2022-09-23 14:52 饺子少蘸醋阅读(21) 评论(0) 编辑收藏举报

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