JavaSE第24篇：反射、注解、单元测试
核心概述：在后面的JavaWeb篇幅中，我们将会学习到Web相关的框架，若想要更好的从底层理解框架，那么我们不得不深入学习Java的反射机制，本篇我们将学习反射、注解、单元测试以及lombok插件的使用。
第一章：类的加载器
1.1-类的加载器介绍（了解）
什么是类加载器
类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机。
类的加载器时机
- 创建类的实例。
- 类的静态变量，或者为静态变量赋值。
- 类的静态方法。
- 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象。
- 初始化某个类的子类。
- 直接使用java.exe命令来运行某个主类。
以上6个情况，只要有1个出现，那么类的加载器就会将这个类的class文件加载到内存中，我们就可以使用这个类了。java.lang.ClassLoader：是类的加载器的父类。
加载器的种类
- 引导类加载器BootstrapClassLoader。
- 扩展类加载器ExtClassLoader
- 应用类加载器AppClassLoader
1.2-引导类加载器（了解）
引导类加载器BootstrapClassLoader：是C++语言编写，负责加载JDK核心类库，核心类库位置\jdk\jre\lib\下的jar包。
由于引导类加载器器在JVM内部，开发人员是不能直接操作的。
ClassLoader loader = String.class.getClassLoader();
程序的输出结果是null，C++编写的加载器，根本就不是Java中的类。
1.3-扩展类加载器（了解）
扩展类加载器ExtClassLoader：Java语言编写的类加载器，负责加载JDK扩展类库，类库位置\jdk\lib\ext\下的jar包。
ClassLoader loader = DNSNameService.class.getClassLoader();
System.out.println(loader);
程序的输出结果是：sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@45ee12a7，ExtClassLoader类继承URLClassLoader，URLClassLoader继承SecureClassLoader，SecureClassLoader继承ClassLoader。
1.4-应用类加载器（了解）
应用类加载器AppClassLoader：Java语言编写的类加载器，负责加载我们定义的类和第三方jar包中的类。
ClassLoader loader = Test.class.getClassLoader();
System.out.println(loader);
程序的输出结果是：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2，AppClassLoader继承URLClassLoader，URLClassLoader继承SecureClassLoader，SecureClassLoader继承ClassLoader。
1.5-类加载器的双亲委派（了解）
ClassLoader类定义了方法 ClassLoader getParent()：返回父类加载器。
//获取自己定义类的加载器，结果为AppClassLoader
ClassLoader loader = Test.class.getClassLoader();
//获取AppClassLoader的父类加载器，结果为ExtClassLoader
System.out.println(loader.getParent());
//获取ExtClassLoader的父类加载器，结果为null
System.out.println(loader.getParent().getParent());
结论： AppClassLoader的父类加载器是ExtClassLoader，ExtClassLoader的父类加载器是Bootstrap。
注意：ExtClassLoader是AppClassLoader的父加载器，并不是父类，他们没有继承关系。
谁用谁加载：当A类中使用了B类，那么负责加载A类的加载器要去加载B类。
双亲委派机制：当AppClassLoader收到一个加载类的请求时，会先让他的父类加载器ExtClassLoader尝试加载，ExtClassLoader也会让他的父类加载器Bootstrap尝试加载，如果Bootstrap能加载，就加载该类。如果Bootstrap不能加载，则ExtClassLoader会进行加载，如果也不能加载，AppClassLoader会进行加载。
1.6-Class对象的创建（了解）
当一个类的class文件被类加载器加载到内存后，类的加载器会创建出此class文件的对象。class文件的对象是Class类的对象，是反射技术的基石。
第二章：反射
2.1-什么是反射（了解）
Java反射机制指的是在Java程序运行状态中，对于任何一个类，都可以获得这个类的所有属性和方法；对于给定的一个对象，都能够调用它的任意一个属性和方法。这种动态获取类的内容以及动态调用对象的方法称为反射机制。
Java的反射机制允许编程人员在对类未知的情况下，获取类相关信息的方式变得更加多样灵活，调用类中相应方法，是Java增加其灵活性与动态性的一种机制。
2.2-获取Class对象的方式（重要）
获取方式
示例
Student类
public class Student {
private String name;
private int age;
public Student(){
}
public Student(String name,int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public void study(){
System.out.println("学生在学习");
}
public void eat(String s,double d){
System.out.println("带参数方法:"+s+"::"+d);
}
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
获取Student类的class文件对象：
public static void main(String[] args)throws Exception{
Student student = new Student();
Class c1 = student.getClass();
System.out.println(c1);
Class c2 = Student.class;
System.out.println(c2);
Class c3 = Class.forName("com.it.communication.Student");
System.out.println(c3);
}
2.3-反射获取构造方法（重要）
获取Constructor类的方式
方式1：Constructor[] getConstructors(),获取所有的public修饰的构造方法。
方式2：Constructor getConstructor(Class... parameterTypes) ，根据参数类型获取构造方法对象，只能获得public修饰的构造方法。如果不存在对应的构造方法，则会抛出 java.lang.NoSuchMethodException 异常。参数是可变参数,调用此方法时,可以不写参数,获取的空参构造。比如：
参数 String name,int age
调用此方法: String.class,int.class
Constructor类常用方法
- T newInstance(Object... initargs) ，根据指定参数创建对象。
- T newInstance()，空参构造方法创建对象。
获取无参数的构造方法
public static void main(String[] args)throws Exception{
Class cla = Class.forName("com.it.communication.Student");
//获取无参数构造方法
Constructor constructor = cla.getConstructor();
//运行构造方法
Object object = constructor.newInstance();
System.out.println(object);
}
获取有参构造方法
public static void main(String[] args)throws Throwable{
Class cla = Class.forName("com.it.communication.Student");
//获取有参数构造方法
Constructor constructor = cla.getConstructor(String.class, int.class);
//运行构造方法，传递实际参数
Object object = constructor.newInstance("张三",20);
System.out.println(object);
}
反射获取构造方法的简单方式
Class类中定义了方法 T newInstance()，可以直接运行获取到的构造方法。
Class类中定义了方法 T newInstance()，可以直接运行获取到的构造方法。
要求：被反射的类中必须有public权限的无参数构造方法。
public static void main(String[] args)throws Throwable{
Class cla = Class.forName("com.it.communication.Student");
Object object = cla.newInstance();
System.out.println(object);
}
2.4-反射获取成员方法（重要）
获取Method的方式
方式1： Method[] getMethods()，获取所有的public修饰的成员方法，包括父类中的方法。
方式2：Method getMethod("方法名", 方法的参数类型... 类型) ，根据方法名和参数类型获得一个方法对象，只能是获取public修饰的
Method类中常用方法
方法：Object invoke(Object obj, Object... args)
- 返回值Object，表示调用方法后，该方法的返回值
- 根据参数args调用对象obj的该成员方法
- 如果obj=null，则表示该方法是静态方法
反射获取无参数方法
public static void main(String[] args)throws Throwable{
Class cla = Class.forName("com.it.communication.Student");
Object object = cla.newInstance();
//获取study方法
Method method = cla.getMethod("study");
//执行方法，传递对象
method.invoke(object);
}
反射获取有参数方法
public static void main(String[] args)throws Throwable{
Class cla = Class.forName("com.it.communication.Student");
Object object = cla.newInstance();
//获取有参数的方法eat
Method method = cla.getMethod("eat",String.class,double.class);
//调用eat方法，传递实际参数
method.invoke(object,"吃饭",9.9);
}
2.5-反射案例（练习）
需求
本案例目的，体验反射的灵活性。
需求：写一个"框架"，不能改变该类的任何代码的前提下，可以帮我们创建任意类的对象，并且执行其中任意方法。
实现方式和步骤
实现方式：配置文件 + 反射
实现步骤：
- 将需要创建的对象的全类名和需要执行的方法定义在配置文件中
- 在程序中加载读取配置文件
- 使用反射技术来加载类文件进内存
- 创建对象
- 执行方法
注意：需要将配置文件放在src目录下，放在src目录下的任何文件，都会被编译到classes目录下，这样做的目的是为了让配置文件跟随编译后的class文件一起，因为交付用户使用的是class文件，而不是源代码。
如何读取src目录下的文件：使用类的加载器ClassLoader类的方法 :InputStream getResourceAsStream(String name)
- 此方法返回输入流，该流从类目录下读取文件
- 参数传递文件名
配置文件
properties文件：pro.properties
className=com.it.domain.Student
methodName=sleep
学生类
Student类
package com.it.domain;
public class Student {
public void sleep(){
System.out.println("sleep...");
}
}
反射测试类
RefectTest类
public static void main(String[] args)throws Throwable{
//获取RefectTest类的加载器
ClassLoader classLoader = RefectTest.class.getClassLoader();
//加载器获取输入流，读取pro.properties文件
InputStream inputStream = classLoader.getResourceAsStream("pro.properties");
Properties properties = new Properties();
//集合IO关联
properties.load(inputStream);
//获取集合中的键值对，类名
String className = properties.getProperty("className");
//获取集合中的键值对，方法名
String methodName = properties.getProperty("methodName");
//反射获取指定类的class文件对象
Class cla = Class.forName(className);
Object object = cla.newInstance();
//获取指定的方法
Method method = cla.getMethod(methodName);
//运行方法
method.invoke(object);
}
第三章：单元测试
3.1-测试分类（了解）
- 黑盒测试：不需要写代码，给输入值，看程序是否能够输出期望的值。
- 白盒测试：需要写代码的。关注程序具体的执行流程。
3.2-Junit（了解）
概述
Junit是一个Java语言的单元测试框架，属于白盒测试，简单理解为可以用于取代java的main方法。Junit属于第三方工具，需要导入jar包后使用。
jar包下载
链接：https://pan.baidu.com/s/1XO4TZk5iVT0y2vNXOVyr9g
提取码：cmcq
使用步骤
步骤：
- 编写测试类，简单理解Junit可以用于取代java的main方法。
- 在测试类方法上添加注解 @Test。
- @Test修饰的方法要求：public void 方法名() {…} ，方法名自定义建议test开头，没有参数。
- 添加Junit库到lib文件夹中，然后进行jar包关联。
使用：点击方法左侧绿色箭头，执行当前方法（方法必须标记@Test）。执行结果红色：代表失败；执行结果绿色：代表成功。
哪个方法想使用单元测试,就在方法上,添加注解: @Test
注意:
- 该方法的返回值类型,必须写为void
- 该方法必须没有参数列表
运行:
- 方法上右键运行,运行的是含有@Test注解的方法
- 类上右键运行,运行的是类当中含有@Test注解的所有方法
- 绿条: 正常运行
- 红条: 出现问题,异常了
常用注解
- @Test，用于修饰需要执行的测试方法。
- @Before，修饰的方法会在测试方法之前被自动执行。
- @After，修饰的方法会在测试方法执行之后自动被执行。
第四章：注解
4.1-概述（了解）
什么是注解
注解（Annotation），也叫元数据。一种代码级别的说明。它是JDK1.5及以后版本引入的一个特性，与类、接口、枚举是在同一个层次。它可以声明在包、类、字段、方法、局部变量、方法参数等的前面，用来对这些元素进行说明，注释。
注解的作用
- 编写文档：通过代码里标识的注解生成文档【例如，生成文档doc文档】
- 代码分析：通过代码里标识的注解对代码进行分析【例如，注解的反射】
- 编译检查：通过代码里标识的注解让编译器能够实现基本的编译检查【例如，Override】
常见注解
- @author：用来标识作者名
- @version：用于标识对象的版本号，适用范围：文件、类、方法。
- @Override ：用来修饰方法声明，告诉编译器该方法是重写父类中的方法，如果父类不存在该方法，则编译失败。
4.2-自定义注解（重要）
定义格式
元注解
public @interface 注解名称{
属性列表;
}
注解本质上就是一个接口，该接口默认继承Annotation接口。
public @interface MyAnno extends java.lang.annotation.Annotation {}
任何一个注解，都默认的继承Annotation接口。
注解的属性
属性的作用：可以让用户在使用注解时传递参数，让注解的功能更加强大。
属性的格式：
- 格式1：数据类型 属性名();
- 格式2：数据类型 属性名() default 默认值;
示例
public @interface Student {
String name(); // 姓名
int age() default 18; // 年龄
String gender() default "男"; // 性别
}
// 该注解就有了三个属性：name，age，gender
属性适用的数据类型
- 八种基本数据类型（int,float,boolean,byte,double,char,long,short)。
- String类型，Class类型，枚举类型，注解类型。
- 以上所有类型的一维数组。
4.3-使用自定义注解（重要）
在程序中使用(解析)注解的步骤（获取注解中定义的属性值)
- 获取注解定义的位置的对象 （Class，Method,Field）
- 获取指定的注解
getAnnotation(Class) - 调用注解中的抽象方法获取配置的属性值
使用格式
@注解名(属性名=属性值,属性名=属性值,属性名=属性值...)
示例
首先，定义一个注解Book
- 包含属性：String value() 书名
- 包含属性：double price() 价格，默认值为 100
- 包含属性：String[] authors() 多位作者
代码实现
public @interface Book {
// 书名
String value();
// 价格
double price() default 100;
// 多位作者
String[] authors();
}
使用注解
/**
* @author itleilei
* @version 1.0
*/
public class BookShelf {
@Book(value = "西游记",price = 998,authors = {"吴承恩","白求恩"})
public void showBook(){
}
}
注意事项
- 如果属性有默认值，则使用注解的时候，这个属性可以不用赋值。
- 如果属性没有默认值，那么在使用注解时一定要给属性赋值。
特殊属性Value
当注解中只有一个属性且名称是value，在使用注解时给value属性赋值可以直接给属性值，无论value是单值元素还是数组类型。
// 定义注解Book
public @interface Book {
// 书名
String value();
}
// 使用注解Book
public class BookShelf {
@Book("西游记")
public void showBook(){
}
}
或
public class BookShelf {
@Book(value="西游记")
public void showBook(){
}
}
如果注解中除了value属性还有其他属性，且至少有一个属性没有默认值，则在使用注解给属性赋值时，value属性名不能省略。
// 定义注解Book
public @interface Book {
// 书名
String value();
// 价格
double price() default 100;
// 多位作者
String[] authors();
}
// 使用Book注解：正确方式
@Book(value="红楼梦",authors = "曹雪芹")
public class BookShelf {
// 使用Book注解：正确方式
@Book(value="西游记",authors = {"吴承恩","白求恩"})
public void showBook(){
}
}
// 使用Book注解：错误方式
public class BookShelf {
@Book("西游记",authors = {"吴承恩","白求恩"})
public void showBook(){
}
}
// 此时value属性名不能省略了。
4.4-注解之元注解（重要）
概述
默认情况下，注解可以用在任何地方，比如类，成员方法，构造方法，成员变量等地方。如果要限制注解的使用位置怎么办？那就要学习一个新的知识点：元注解。
- @Target
- @Retention
元注解之@Target
作用：指明此注解用在哪个位置，如果不写默认是任何地方都可以使用。
可选的参数值在枚举类ElemenetType中包括：
TYPE： 用在类,接口上
FIELD：用在成员变量上
METHOD： 用在方法上
PARAMETER：用在参数上
CONSTRUCTOR：用在构造方法上
LOCAL_VARIABLE：用在局部变量上
元注解之@Retention
作用：定义该注解的生命周期(有效范围)。
可选的参数值在枚举类型RetentionPolicy中包括
SOURCE：注解只存在于Java源代码中，编译生成的字节码文件中就不存在了。
CLASS：注解存在于Java源代码、编译以后的字节码文件中，运行的时候内存中没有，默认值。
RUNTIME：注解存在于Java源代码中、编译以后的字节码文件中、运行时内存中，程序可以通过反射获取该注解。
4.5-注解解析（重要）
通过Java技术获取注解数据的过程则称为注解解析。
与注解解析相关的接口
- Anontation：所有注解类型的公共接口，类似所有类的父类是Object。
- AnnotatedElement：定义了与注解解析相关的方法，常用方法以下四个：
boolean isAnnotationPresent(Class annotationClass); 判断当前对象是否有指定的注解，有则返回true，否则返回false。
T getAnnotation(Class<T> annotationClass); 获得当前对象上指定的注解对象。
Annotation[] getAnnotations(); 获得当前对象及其从父类上继承的所有的注解对象。
Annotation[] getDeclaredAnnotations();获得当前对象上所有的注解对象，不包括父类的。
获取注解数据的原理
注解作用在那个成员上，就通过反射获得该成员的对象来得到它的注解。
如注解作用在方法上，就通过方法(Method)对象得到它的注解。
// 得到方法对象
Method method = clazz.getDeclaredMethod("方法名");
// 根据注解名得到方法上的注解对象
Book book = method.getAnnotation(Book.class);
如注解作用在类上，就通过Class对象得到它的注解。
// 获得Class对象
Class c = 类名.class;
// 根据注解的Class获得使用在类上的注解对象
Book book = c.getAnnotation(Book.class);
使用反射获取注解的数据
需求说明：
- 定义注解Book，要求如下：
- 包含属性：String value() 书名
- 包含属性：double price() 价格，默认值为 100
- 包含属性：String[] authors() 多位作者
- 限制注解使用的位置：类和成员方法上
- 指定注解的有效范围：RUNTIME
- 定义BookStore类，在类和成员方法上使用Book注解
- 定义TestAnnotation测试类获取Book注解上的数据
代码实现：
注解Book
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Book {
// 书名
String value();
// 价格
double price() default 100;
// 作者
String[] authors();
}
BookStore类
@Book(value = "红楼梦",authors = "曹雪芹",price = 998)
public class BookStore {
}
测试类TestAnnotation类
public class TestAnnotation {
public static void main(String[] args) throws Exception{
System.out.println("---------获取类上注解的数据----------");
test();
}
/**
* 获取BookStore类上使用的Book注解数据
*/
public static void test(){
// 获得BookStore类对应的Class对象
Class c = BookStore.class;
// 判断BookStore类是否使用了Book注解
if(c.isAnnotationPresent(Book.class)) {
// 根据注解Class对象获取注解对象
Book book = (Book) c.getAnnotation(Book.class);
// 输出book注解属性值
System.out.println("书名：" + book.value());
System.out.println("价格：" + book.price());
System.out.println("作者：" + Arrays.toString(book.authors()));
}
}
4.6-模拟Junit（重要）
案例分析
- 模拟Junit测试的注释@Test，首先需要编写自定义注解@MyTest，并添加元注解，保证自定义注解只能修饰方法，且在运行时可以获得。
- 然后编写目标类（测试类），然后给目标方法（测试方法）使用 @MyTest注解，编写三个方法，其中两个加上@MyTest注解。
- 最后编写调用类，使用main方法调用目标类，模拟Junit的运行，只要有@MyTest注释的方法都会运行。
代码实现
注解MyTest
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyTest {
}
MyTestDemo
public class MyTestDemo {
@MyTest
public void test01(){
System.out.println("test01");
}
public void test02(){
System.out.println("test02");
}
@MyTest
public void test03(){
System.out.println("test03");
}
}
测试类
public class TestMyTest {
public static void main(String[] args) throws Exception{
// 获得MyTestDemo类Class对象
Class c = MyTestDemo.class;
// 获得所有的成员方法对象
Method[] methods = c.getMethods();
// 创建MyTestDemo类对象
Object obj = c.newInstance();
// 遍历数组
for (Method m:methods) {
// 判断方法m上是否使用注解MyTest
if(m.isAnnotationPresent(MyTest.class)){
// 执行方法m
m.invoke(obj);
}
}
}
}
第五章：lombok
5.1-概述
Lombok通过增加一些“处理程序”，可以让java变得简洁、快速。
Lombok能以注解形式来简化java代码，提高开发效率。开发中经常需要写的javabean，都需要花时间去添加相应的getter/setter，也许还要去写构造器、equals等方法，而且需要维护。
Lombok能通过注解的方式，在编译时自动为属性生成构造器、getter/setter、equals、hashcode、toString方法。出现的神奇就是在源码中没有getter和setter方法，但是在编译生成的字节码文件中有getter和setter方法。这样就省去了手动重建这些代码的麻烦，使代码看起来更简洁些。
5.2-使用
添加lombox的jar包：lombok-1.18.8.jar
链接：https://pan.baidu.com/s/1b5-WEiapXtr6ZkaW0c69fQ
提取码：ij77
IDE中安装lombox插件
搜索
下载安装
重启IDE，并设置注解配置
5.3-lombok常用注解
@Getter和@Setter
- 作用：生成成员变量的get和set方法。
- 写在成员变量上，指对当前成员变量有效。
- 写在类上，对所有成员变量有效。
- 注意：静态成员变量无效。
@toString
- 作用：生成toString()方法。
- 注解只能写在类上。
@NoArgsConstructor和@AllArgsConstructor
- @NoArgsConstructor：无参数构造方法。
- @AllArgsConstructor：满参数构造方法。
- 注解只能写在类上。
@EqualsAndHashCode
- 作用：生成hashCode()和equals()方法。
- 注解只能写在类上。
@Data
- 作用：生成get/set，toString，hashCode，equals，无参构造方法
- 注解只能写在类上。
