Java注解与反射
注解 Annotation
- 什么是注解
JDK5.0开始引入的技术 - 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元数据的访问 - 注解举例
public class Test01 extends Object {
//@Override 重写的注解
@Override
public String toString() {
return "Test01{}";
}
}
内置注解
- @Overpfide:定义在java.lang.Override中,此注释只适用于修辞方法,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
- @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,这些参数都是已经定义好了的,我们选择性的使用就好了
@SuppressWarnings("ll")
@SuppressWarnings("unchecked")
@SuppressWarnings(value={"unchecked","deprecation"})
等等.....
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,他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)
➢@Document: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
import java.lang.annotation.*;
@MyAnnotation
public class Test02 {
@MyAnnotation
public void test(){}
}
//定义一个注解
//Target表示注解能用在哪些地方
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE}) //表示在方法和类上有效
//Retention表示我们的注解在什么地方还有效 runtime>class>sources
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME) //运行时有效
//Documented表示是否将我们的注解生成到JavaDoc中
@Documented
//Inherited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.Annotation接口
- 分析
- @interface用来声明一个注解,格式:public @ jinterface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
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
//自定义注解
public class Test03 {
//注解可以显示赋值,如果没有默认值,我们必须给注解赋值
@MyAnnotation2(age = 25)
public void test(){}
@MyAnnotation3("peng") //只有value能省略
public void test2(){}
}
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
//注解的参数格式: 参数类型 参数名();
String name() default "";
int age() default 18;
int id() default -1; //默认值为-1,代表不存在
String[] schools() default {"清华","北大"};
}
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3{
String value(); //只有value能省略,([value=]"peng")
}
反射机制 Reflection
- 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他结构上的变化。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。
//js
function f() {
var x = "var a=3;var b=5;alert(a+b)";
eval(x); //运行时执行了x
}
-
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! -
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。
Class c = Class forName("java.lang.String");
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
➢在运行时判断任意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,我们可以告诉JVM,我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。
public class Test02 extends Object{
public static void main(String[] args) throws Exception{
//通过反射获取类的class对象
Class c1 = Class.forName("reflection.User");
System.out.println(c1);
Class c2 = Class.forName("reflection.User");
Class c3 = Class.forName("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到class对象中
System.out.println(c1.hashCode());
System.out.println(c2.hashCode());
System.out.println(c3.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 void setName(String name) {
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;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", id=" + id +
", age=" + age +
'}';
}
}
-
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。
➢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类常用方法
-
获取Class类的实例
a)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,程序性能最高。
Class clazz = Persun.class;
b) 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();
c) 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");
d)内置基本数据类型可以直接用类名.Type
e)还可以利用ClassLoader
我们之后讲解 -
哪些类型可以有Class对象
- class 各种类
- interface 接口
- [] 数组
- enum 枚举
- annotation 注解
- primitive type 基本数据类型
- void
public class Test04 {
public static void main(String[] args) {
Class c1 = Object.class;
Class c2 = Comparable.class; //接口类型
Class c3 = String[].class;
Class c4 = int[][].class;
Class c5 = Override.class; //注解类型
Class c6 = ElementType.class; //枚举类型
Class c7 = Integer.class; //基本数据类型
Class c8 = void.class;
Class c9 = 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);
}
}
输出
class java.lang.Object
interface java.lang.Comparable
class [Ljava.lang.String;
class [[I
interface java.lang.Override
class java.lang.annotation.ElementType
class java.lang.Integer
void
class java.lang.Class
类加载内存分析
- 类加载三步
- 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加锁和同步
public class Test05 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println(A.m); //100,因为后执行的 m=100
/*
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>(){ //JVM做的
System.out.println("A类静态代码块初始化");
m = 300;
m = 100;
}
初始化之后,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");
}
}
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 Test06 {
static {
System.out.println("main被加载");
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1.主动引用
//Son son = new Son();
//2.反射也会产生主动引用
//Class.forName("reflection.Son");
//不会产生类的引用的方法
//1.通过子类引用父类的值,子类不被加载
//System.out.println(Son.b);
//2.通过数组定义类引用,不会触发此类的初始化
//Son[] array = new Son[5];
//3.调用常量
System.out.println(Son.M);
}
}
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;
}
类加载器
- 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(提高效率)
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 - 三种类加载器
- 引导类加载器:用C++编写的,是JVM自带的类加载器,负责Java平台核心库(rt.jar),用来装载核心类库。该加载器无法直接获取
- 扩展类加载器:负贵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
3.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 Test07 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//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); //null 无法获取
//测试当前类是哪个加载器加载的
ClassLoader classLoader = Class.forName("reflection.Test07").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
System.out.println(classLoader); //null
//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
//自己写的类会到标准类中检查,如果重复的就用系统原来的
/*
D:\jdk181\jre\lib\charsets.jar;
D:\jdk181\jre\lib\deploy.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\dnsns.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\jaccess.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\localedata.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\nashorn.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\sunec.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
D:\jdk181\jre\lib\ext\zipfs.jar;
D:\jdk181\jre\lib\javaws.jar;
D:\jdk181\jre\lib\jce.jar;
D:\jdk181\jre\lib\jfr.jar;
D:\jdk181\jre\lib\jfxswt.jar;
D:\jdk181\jre\lib\jsse.jar;
D:\jdk181\jre\lib\management-agent.jar;
D:\jdk181\jre\lib\plugin.jar;
D:\jdk181\jre\lib\resources.jar;
D:\jdk181\jre\lib\rt.jar;
F:\project\annotation\out\production\annotation;
D:\IntelliJ IDEA 2016.1.2\lib\idea_rt.jar
*/
}
}
获取类的运行时结构
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
public class Test08 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
User user = new User();
Class c1 = user.getClass();
//获得类的名字
System.out.println(c1.getName()); //包名+类名
System.out.println(c1.getSimpleName()); //类名
//获得类的属性
//Field[] fields = c1.getFields(); //只能找到public属性
Field[] 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);
//获得类的方法
Method[] methods = c1.getMethods(); //获得本类和父类的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("加Declared的:"+method);
}
//获得指定方法
//因为有重载,所以必须有方法名
Method getName = c1.getMethod("getName",null);
Method setName = c1.getMethod("setName",String.class);
System.out.println(getName);
System.out.println(setName);
//获得指定的构造器
System.out.println("================================");
Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
constructors = c1.getDeclaredConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
//获得指定的构造器
Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
System.out.println("指定:"+declaredConstructor);
}
动态创建对象 方法 属性
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
//动态的创建对象,通过反射
public class Test09 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//获得class对象
Class c1 = Class.forName("reflection.User");
//构造一个对象,本质是调用了类的无参构造器
User user = (User) c1.newInstance(); //如果User类没有无参构造器,则会报错
System.out.println(user);
//通过构造器创建对象,有参构造
Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
User user2 = (User) declaredConstructor.newInstance("peng",1,25);
System.out.println(user2);
//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
//(对象,"方法的值")
Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName",String.class);
setName.invoke(user3,"pengpeng");
System.out.println(user3.getName());
//通过反射操作属性
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
name.setAccessible(true); //true 跳过安全检测
name.set(user4,"peng250");
System.out.println(user4.getName());
}
}
性能对比分析
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
//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("普通方法执行10亿次时间"+(endTime-startTime)+"ms");
}
//反射方式调用
public static void test02() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
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10亿次时间"+(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);
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
getName.invoke(user,null);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("关闭检测后反射方式执行10亿次时间"+(endTime-startTime)+"ms");
}
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
test01();
test02();
test03();
}
}
结果
普通方法执行10亿次时间4ms
反射方式执行10亿次时间3451ms
关闭检测后反射方式执行10亿次时间1344ms
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,所有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-种通配符类型表达式
import java.lang.reflect.Method;
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
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 {
//打印泛型参数类型
Method method = Test11.class.getMethod("test01",Map.class,List.class);
Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
System.out.println("#"+genericParameterType); //打印泛型类型
if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){
Type[] actualTpyeArguments = ((ParameterizedType)genericParameterType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTpyeArgument : actualTpyeArguments) {
System.out.println(actualTpyeArgument); //打印泛型内的真实类型
}
}
}
System.out.println("========================");
//打印泛型返回值类型
method = Test11.class.getMethod("test02",null);
Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
System.out.println(genericReturnType); //打印泛型类型
if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){
Type[] actualTpyeArguments = ((ParameterizedType)genericReturnType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTpyeArgument : actualTpyeArguments) {
System.out.println(actualTpyeArgument); //打印泛型内的真实类型
}
}
}
}
反射获取注解信息
- 练习:ORM
Object Relationship Mapping 对象关系映射
◆类和表结构对应
◆属性和字段对应
◆对象和记录对应
◆要求:利用注解和反射完成类和表结构的映射关系
package reflection;
import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;
/**
* Created by peng on 2020/5/7.
*/
public class Test12 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
Class c1 = Class.forName("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值
Tablekuang tablekuang = (Tablekuang)c1.getAnnotation(Tablekuang.class);
String value = tablekuang.value();
System.out.println(value);
//获得类指定的注解
Field f = c1.getDeclaredField("age");
Fieldkuang annootation = f.getAnnotation(Fieldkuang.class);
System.out.println(annootation.columnName());
System.out.println(annootation.type());
System.out.println(annootation.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 = 5)
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 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;
}
}
//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Tablekuang{
String value();
}
//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Fieldkuang{
String columnName();
String type();
int length();
}