Java注解和反射

# 注解和反射

1.注解

1.1什么是注解

• Annotation是从JAK5.0引入的新技术
• Annotation的作用

​ 不是程序的本身，可以对程序作出解释

​ 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
• 注解可以附加在package,class,method,field等上面，相当于给他们添加额外的辅助信息

​

1.2 内置注解

• @Override：修辞方法，重写方法
• @Deprecated：修辞方法，类 ，属性，已过时，不建议使用
• @SuppressWarnings：抑制编译时的警告信息

1.3 元注解

• 元注解的作用就是负责注释其他注解
• java.lang.annotation

​ @target：描述注解的使用范围

​ @Retention：描述注解的生命周期(source<class<runtime)

​ @Document：注解被包含javadoc中

​ @Inherited：子类可以继承父类中的该注解

package com.peng.annotation;

import java.lang.annotation.*;

//测试元注解
public class Test02 {

    @MyAnnotation
    public  void test(){

    }
}

//Target表示注解可以用在哪些地方
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
//表示注解在什么地方还有效 runtime>class>source
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
//是否将我们的注解生成在Javadoc中
@Documented
//子类可以继承父类的注解
@Inherited
@interface  MyAnnotation{

}

1.4 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

package com.peng.annotation;

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

public class Test03 {
    @MyAnnotation2(name = "peng")
    public void test() {
    }
     @MyAnnotation3("")
    public void test2() {
    }
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface  MyAnnotation2{
    //可以有默认值
    String name() default "";
    int age() default 0;
    int id() default -1; //默认值-1代表不存在

    String[] schools() default {"school1","school2"};
}


@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3{
    //只有一个值 可以省略value
    String value();
}

2.反射

2.1 反射机制

动态语言：是一类在运行时可以改变其结构的语言。在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。例如：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等

静态语言：运行时结构不可变的语言就是静态语言。例如：Java、C、C++。Java不是动态语言，但Java可以称之为"准动态语言"

Java反射

• 反射机制允许程序在执行期借助于Reflection API取的任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法。
• 加载完类之后，在堆内存的方法区就产生了一个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。

2.2获得反射对象

package com.peng.reflection;

public class Test02 extends Object {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
       Class c1 = Class.forName("com.peng.reflection.User");
       System.out.println(c1);

        Class c2 = Class.forName("com.peng.reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("com.peng.reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("com.peng.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(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(String name, int id, int age) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.age = age;
    }

    public User() {

    }

    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 +
                '}';
    }
}

2.3Class类

Class类：在Object中定义getClass()，此方法被所有子类继承

getClass()返回值类型是一个Class类，此类是Java反射的源头，可以通过对象反射求出类的名称

package com.peng.reflection;

public class Test03 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person p = new Student();
        System.out.println("这个人是：" + p.name);


        //方式一：通过对象获得
        Class c1 = p.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());

        //方式二：forNmae获得
        Class c2 = Class.forName("com.peng.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);

        //获得父类
        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="学生";
    }
}

2.4所有类型的Class兑现发给

• class：外部内，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

        Class c1 = Object.class;
        Class c2 = Comparable.class;
        Class c3 = String[].class;
        Class c4 = int[][].class;
        Class c5 = Override.class;
        Class c6 = ElementType.class;
        Class c7 = Integer.class;
        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);

        //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());

2.5 内存加载分析

Java内存分析

类的加载过程

package com.peng.reflection;

public class Test05 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
    }
}


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类的无参构造函数初始化");
    }
}

2.6类的初始化

• 类的主动引用(一定会发生类的初始化)

  (1)虚拟机启动，先初始化main方法所在的类

  (2)new一个类的对象

  (3)调用类的静态还成员(除了final常量)和静态方法

  (4)使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用

  (5)当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化他的父类

• 类的被动引用(不会发生类的初始化)

​ (1)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

​ (2)通过数据定义类引用，不会触发此类的初始化

​ (3)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的常量池)

package com.peng.reflection;

public class Test06 {
    static {
        System.out.println("main类被加载");
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //主动引用
        //Son son = new Son();

        //反射也会产生主动引用
        //Class.forName("com.peng.reflection.Son");

        //被动引用

        //调用父类静态变量或方法
        System.out.println(Son.b);
        //只声明类数组
        Son[] arr = new Son[5];
        //调用类的常量
        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 = 30;
    }

    static int m = 100;
    static final int M = 1;
}

2.7类加载器的作用

• 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.lab.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。
• 类魂村：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。不够JVM垃圾回机制可以回收这些Class对象。

类加载器有哪些？

• 引导类加载器：负责Java平台核心库，用来装载核心类库。
• 扩展类加载器：负责jre/lib/ext目录下的jar包或-D java.ext.dires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

//获取系统类的加载器
ClassLoader loader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(loader);

//获取系统类加载器的父类加载器 --->扩展类加载器
ClassLoader parent = loader.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);

//测试当前类是那个类加载的
ClassLoader classLoader = Class.forName("com.peng.reflection.Test07").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);

//测试JDK内置类是谁加载的
classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);

//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
//如果你写的和自带jar包一致 只会加载rt.jar包的

2.8创建运行时类的完整结构

Class c1 = Class.forName("com.peng.reflection.User");

/*
User user = new User();
c1 = user.getClass();
 */

//获得包名+类名
System.out.println(c1.getName());
//获得类名
System.out.println(c1.getSimpleName());

//获得类的属性
//只能找到public
Field[] fields = c1.getFields();

//找到全部的属性
fields = c1.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
    System.out.println(fields);
}

//获得指定属性的值
Field name1 = c1.getField("name");
Field name2 = c1.getDeclaredField("name");

//获得类的方法
//本类及其父类的所有方法
Method[] methods = c1.getMethods();
for (Method method : methods) {
    System.out.println("getMethods：" + method);
}
//获得本类的及私有所有方法
methods = c1.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
    System.out.println("getDeclaredMethods：" + method);
}


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

Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
System.out.println(setName);

//获得指定的构造器
Constructor[] constructors = c1.getConstructors() ();
for (Constructor constructor : constructors) {
    System.out.println(constructor);
}

constructors = c1.getDeclaredConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
    System.out.println(constructor);
}

//获得指定的构造器
Constructor declareConstructor = c1.getConstructor(String.class, int.class, int.class);
System.out.println("指定getConstructor：" + declareConstructor);

2.9 动态创建对象执行方法

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

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

//通过构造器创建对象
Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
User user2 = (User) constructor.newInstance("peng", 1, 18);
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
Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);

//invoke：激活的意思
//(对象,"方法的值")
setName.invoke(user3, "peng");
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，需要关闭程序的安全检测，属性或者方法的
name.setAccessible(true);
name.set(user4,"peng");
System.out.println(user4.getName());

2.10 性能对比分析

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1000000000次：" + (endTime - startTime) + "ms");
}


public static void test02() throws Exception {
    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1000000000次：" + (endTime - startTime) + "ms");
}

public static void test03() throws Exception {
    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("关闭检测执行1000000000次：" + (endTime - startTime) + "ms");
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
    test01();
    test02();
    test03();
}

2.11反射操作泛型

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[] types = method.getGenericParameterTypes();
        for (Type type : types) {
            System.out.println("getGenericParameterTypes:" + type);
            if (type instanceof ParameterizedType) {
                Type[] actualTypes = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();
                for (Type actualType : actualTypes) {
                    System.out.println(actualType);
                }
            }
        }

        Method method1 = Test11.class.getMethod("test02",null);
        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) {
            Type[] actualTypes = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualType : actualTypes) {
                System.out.println(actualType);
            }
        }
    }
}

2.12获得注解信息

package com.peng.reflection;

import com.sun.xml.internal.ws.api.client.WSPortInfo;

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

public class Test12 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {

        Class c1 = Class.forName("com.peng.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
        TableName tableName = (TableName)c1.getAnnotation(TableName.class);
        String value =tableName.value();
        System.out.println(value);

        //获得类指定的注解
        Field f = c1.getDeclaredField("name");
        FieldName fieldNameAnnotation = f.getAnnotation(FieldName.class);
        System.out.println(fieldNameAnnotation.columnName());
        System.out.println(fieldNameAnnotation.type());
        System.out.println(fieldNameAnnotation.length());
    }
}
@TableName("db_student")
class Student2{
    @FieldName(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private  int id;
    @FieldName(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private  int age;
    @FieldName(columnName = "db_name",type = "int",length = 3)
    private  String name;

    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  TableName{
    String value();
}

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