Java进阶--注解与反射
注解(Annotation)
注解入门
Annotation是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
可以被其它程序(比如编译器)读取。
Annotation的格式:
注解是以"@注释名"在代码中存在,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,我们还可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问
内置注解
@Override 重写注解
@Deprecated 不推荐使用的注解,存在更好的方式
@SuppressWarnings("all") 镇压警告注解
package 注解与反射;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Test01 extends Object {
@Override
public String toString() {
return super.toString();
}
@Deprecated
public static void test01(){
System.out.println("Deprecated");
}
@SuppressWarnings("all")
public static void test02(){
List list = new ArrayList();
}
public static void main(String[] args) {
test01();
test02();
}
}
元注解
元注解的作用是负责注解其它注解,java定义了4个标准的meta-annotation类型,他们被用来提供对其他annotation类型作说明。
这些类型和他们所支持的类在java.lang.annotation包中可以找到。
- @Target() 用于描述注解的使用范围
- @Retention() 表示需要什么级别保存该注释信息,用于描述注解的生命周期
- SOURCE < CLASS < RENTIME
- @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注解
package 注解与反射;
import java.awt.*;
import java.lang.annotation.*;
//测试元注解
@MyAnnotation
public class Test02 {
@MyAnnotation
public static void test(){
}
public static void main(String[] args) {
test();
}
}
@Inherited //表示子类可以继承父类的注解
@Documented //表示是否将我们的注解生成在Javadoc中
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME) //表示我们的注解在什么阶段有效
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE}) //表示注解可以用在什么地方
@interface MyAnnotation{
}
自定义注解
@interface自定义注解,自动继承了Java.lang.annotation.Annotation接口
package 注解与反射;
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 {
@MyAnnotation2(age=18)
public static void test(){
}
//@MyAnnotation3(value = "Java")
@MyAnnotation3( "Java")
public static void test2(){
}
}
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
//注解的参数 参数类型 参数名() 不是方法
String name() default ""; //默认为空,不设默认值,一定要给注解赋值
int age();
int id() default -1; //默认值为-1表示不存在
String[] schools() default {"清华大学","北京大学"};
}
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3{
String value();
}
反射(Reflection)
Java反射机制概述
Java的反射机制是指在程序运行时可以判断任意一个对象的所属类、可以构造任意一个类的对象、可以判断任意一个类所具有的成员变量以及方法、可以调用任意一个类的成员变量和方法。反射机制被视为动态语言的关键。
动态语言 vs 静态语言
1、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、 Erlang。
2、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、 字节码操作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反射机制提供的功能
反射相关的主要API
package AnnotationReflection.Reflection;
//测试什么是反射
public class Test01 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//通过反射获取类的Class对象
Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
System.out.println(c1);
Class c2 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
Class c3 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
Class c4 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
System.out.println(c2.hashCode());
System.out.println(c3.hashCode());
System.out.println(c4.hashCode());
}
}
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 +
'}';
}
}
理解Class类并获取Class实例
Class类
Class类的常用方法
获取Class类的实例
package AnnotationReflection.Reflection;
// 测试Class类的创建方式
public class Test02 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Person person = new Student();
Person person1 = new Teacher();
System.out.println(person.name);
//方式一:通过对象获得
Class c1 = person.getClass();
System.out.println(c1.hashCode());
//方式二:通过forName
Class c2 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.Student");
System.out.println(c2.hashCode());
//方式三: 通过类名.class
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(作为了解)
// 这里的对象就和上面的不一样了,这里是 Integer,上面是 Student
// public static final Class<Integer> TYPE = (Class<Integer>) Class.getPrimitiveClass("int");
Class c4 = Integer.TYPE;
System.out.println(c4);
// 获得父类类型
// Student 的一个父类类型(通过获得这个类,在通过这个类的Class对象去获得其它属性(例如:父类))
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 Student extends Person{
public Student() {
this.name = "学生";
}
}
class Teacher extends Person{
public Teacher() {
this.name = "老师";
}
}
那些类型可以有Class对象
package AnnotationReflection.Reflection;
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; // 空类型
Class c9 = Class.class; // Class本身
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
// 同一个元素同一个类只有一个Class对象
// 一个类只有一个Class对象
int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
System.out.println(a.getClass().hashCode());
System.out.println(b.getClass().hashCode());
}
}
//输出结果
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
381259350
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类的加载与ClassLoader
Java内存分析
类加载过程
类的加载与ClassLoader的理解
package AnnotationReflection.Reflection;
public class Test05 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println(A.m);
/*
* 1、加载到内存,会产生一个类对应的 Class对象
* 2、链接 ,链接结束后 m = 0(刚开始赋值默认值为0)
* 3、初始化(调用 clinit 方法,并进行合并)
* 通过<clinit>(){
* System.out.println("A类静态代码块初始化");
m = 300;
m = 100;
* }方法初始化(拿代码进来(上面的三行代码拿进来))
*
* 此时 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");
}
}
1、刚开始加载类时()
2、类加载完成立马产生一个Class对象(生成一个Java.lang.Class对象 代表 Test05这个类、生成一个Java.lang.Class对象 代表 A这个类),在加载的时候就形成了这两个对象,这两个Class对象就包含了这个类所有的东西
3、下面开始准备执行main()方法了,此时首先 m 默认为0(m = 0)(这里匹配链接阶段的准备阶段: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)
链接阶段的 m为0(m = 0)
4、new A()在堆内存中,这个动作会产生一个A类新的对象(这个对象会去找它自己(A类)的那个Class类,无论创建多少个A类的对象,它的Class类只有一个),它会指向A类的Class,这时就能拿到A类的所有东西(它会去找A类的Class(在堆内存指向),因为 Class 拥有A类的所有数据,然后通过这些数据,就可以给A类显示赋值了,然后初始化,此时初始化时会执行一个方法()方法,它会把静态代码块的初始值合并了)
5、合并静态代码块(合并 m = 300 和 m = 100),这两句话相当于重新赋值给 m(第一次给m赋值为300第二次赋值为100,并把前面的值被覆盖了,于是上面的 A.m打印出来的为100,它是在初始化的时候执行的(把静态代码块合并起来),通过A类的具体对象给它赋值,赋值完通过 初始化,这次就有一个初始值,就可以打印出来了)
什么时候类会初始化
类的主动引用
如果在main()方法中去new一个子类的对象(子类继承了父类),那么JVM会自动初始化父类
由于这里是new子类(Son类),父类没有被初始化,所以JVM会先自动初始化父类
package AnnotationReflection.Reflection;
/**
* 测试类什么时候会初始化
*/
public class Test05 {
static {
System.out.println("Main类被加载");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// Son son = new Son();
// //反射也会产生主动引用
// Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.Son");
//不会产生类的引用方法
System.out.println(Son.b);
Son[] sons = new Son[10];
}
}
class Father{
static {
System.out.println("父类被加载");
}
}
class Son extends Father{
static int b = 2;
static {
System.out.println("子类被加载");
}
static int m = 100;
static final int M = 1;
}
//结果
Main类被加载
父类被加载
子类被加载
类主动引用(反射形式)
// 测试类什么时候会初始化
public class Test05 {
static {
System.out.println("Main类被加载");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 1、主动引用
// 由于这里是new子类(Son类),父类没有被初始化,所以JVM会自动初始化父类先
// Son son = new Son();
// 反射也会产生主动引用
Class.forName("com.lwm.reflection.Son");
}
}
class Father{
static int b = 2;
// 静态代码块
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;
}
通过反射也是会产生类的主动引用,它会把所有东西加载进来(Main类被加载、父类被加载、子类被加载),这样会极大的消耗资源
类的被动引用
通过子类去调用父类的静态方法或者静态变量,不会对子类产生任何影响,子类不会被加载
// 测试类什么时候会初始化
public class Test05 {
static {
System.out.println("Main类被加载");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 不会产生类的引用的方法
// 通过子类去调用父类的静态方法或者静态变量,不会对子类产生任何影响,子类不会被加载
System.out.println(Son.b);
}
}
class Father{
static int b = 2;
// 静态代码块
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;
}
//输出结果
Main类被加载
父类被加载
2
被动引用(通过数组形式)
数组占了一个空间,开辟了5个空间(如果没被加载说明什么都没干(此时只有main类被加载))
// 测试类什么时候会初始化
public class Test05 {
static {
System.out.println("Main类被加载");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 不会产生类的引用的方法
// 通过一个数组
// 数组占了一个空间,开辟了5个空间(如果没被加载说明什么都没干(此时只有main类被加载))
Son[] array = new Son[5];
}
}
class Father{
static int b = 2;
// 静态代码块
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;
}
为什么会加载Main类呢?
Son[] array = new Son[5];这行代码,这时没有任何类被加载
被动引用(通过调用常量形式)
// 测试类什么时候会初始化
public class Test05 {
static {
System.out.println("Main类被加载");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 不会产生类的引用的方法
// 调用子类的常量(常量并不会引起父类和子类的初始化)
System.out.println(Son.M);
}
}
class Father{
static int b = 2;
// 静态代码块
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
1
所有的常量和类的静态变量都是在链接阶段就被赋了一个值,在链接阶段就做了,初始化的时候就已经存在了
类加载器
package AnnotationReflection.Reflection;
public class Test06 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader);
ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
System.out.println(parent);
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("AnnotationReflection.Reflection.Test06").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
//测试JDK内置的类是谁加载的
ClassLoader classLoader1 = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
System.out.println(classLoader1);
//如何获取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:跟加载器和扩展加载器中的jar包有类,不会使用自己定义的
// java.lang.String-->
}
}
创建运行时类对象以及获取运行时类的完整结构
package AnnotationReflection.Reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
public class Test07 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
System.out.println(c1.getName()); //包名+类名
System.out.println(c1.getSimpleName()); //仅类名
User user = new User();
c1 = user.getClass();
System.out.println(c1.getName()); //包名+类名
System.out.println(c1.getSimpleName()); //仅类名
Field[] fields = c1.getFields(); //获得public属性
fields = c1.getDeclaredFields(); //获得全部属性
for(Field field: fields){
System.out.println(field);
}
Field name = c1.getDeclaredField("name");
System.out.println(name);
Method[] methods = c1.getMethods(); // 全部方法
for(Method method: methods){
System.out.println(method);
}
System.out.println("===================");
Method[] declaredMethods = c1.getDeclaredMethods(); //本类的所有方法:包括私有的方法
for(Method declaredMethod: declaredMethods){
System.out.println(declaredMethod);
}
System.out.println("===================");
Method getName = c1.getMethod("getName", null);
Method setName = c1.getMethod("setName",String.class);
System.out.println(getName);
System.out.println(setName);
System.out.println("===================");
Constructor constructor = c1.getConstructor();
Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
System.out.println(constructor);
System.out.println(declaredConstructor);
System.out.println("===================");
}
}
调用运行时类的指定结构
动态创建对象执行方法
通过c1.newInstance()动态创建对象执行方法。
package AnnotationReflection.Reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Test09 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 获得class对象
Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
// User user= (User)c1.newInstance(); //默认调用无参构造器
// System.out.println(user);
// 反射方式通过构造器创建对象
Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
User user1 = (User)constructor.newInstance("青梅",18,18);
System.out.println(user1);
//通过反射调用方法
User user3 = (User)c1.newInstance();
Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
setName.invoke(user3,"青梅"); //对象+方法参数值
System.out.println(user3.getName());
// 通过反射操作属性
User user4 = (User)c1.newInstance();
Field name = c1.getDeclaredField("name");
name.setAccessible(true); //不能直接操作私有属性,需要关闭程序的安全检测
name.set(user4,"青梅2");
System.out.println(user4.getName());
}
}
性能比较
package AnnotationReflection.Reflection;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
//分析性能问题
public class Test10 {
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
test();
test2();
test3();
}
//普通方式调用
public static void test(){
User user = new User();
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
user.getName();
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("普通方式10亿次:" + (end-start) + " ms");
}
//反射方式调用
public static void test2() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
User user = new User();
Class c1 = user.getClass();
Method getName = c1.getMethod("getName", null);
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
getName.invoke(user,null);
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("反射方式10亿次:" + (end-start) + " ms");
}
//反射方式调用 关闭检测
public static void test3() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
User user = new User();
Class c1 = user.getClass();
Method getName = c1.getMethod("getName", null);
getName.setAccessible(true);
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
getName.invoke(user,null);
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("关闭检测后反射方式10亿次:" + (end-start) + "ms");
}
}
获取泛型信息
package AnnotationReflection.Reflection;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;
public class Test11 {
public static void test01(Map<String,User> map, List<User> list){
System.out.println("test01");
}
public static Map<String,User> test02(){
System.out.println("test01");
return null;
}
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
Method method = Test11.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
for(Type genericParameterType:genericParameterTypes){
System.out.println("#"+ genericParameterType);
if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument:actualTypeArguments){
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
}
System.out.println("=================");
Method method2 = Test11.class.getMethod("test02", null);
Type genericReturnType = method2.getGenericReturnType();
if(genericReturnType instanceof ParameterizedType){
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType)genericReturnType ).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument:actualTypeArguments){
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
}
}
获取注解信息
package AnnotationReflection.Reflection;
import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;
//练习反射操作注解
public interface Test {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.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
TableStudent tableStudent = (TableStudent) c1.getAnnotation(TableStudent.class);
String value = tableStudent.value();
System.out.println(value);
//获得类指定的注解
System.out.println("----------------");
Field f1 = c1.getDeclaredField("id");
FieldStudent annotation1 = f1.getAnnotation(FieldStudent.class);
System.out.println(annotation1.columnName());
System.out.println(annotation1.type());
System.out.println(annotation1.length());
System.out.println("----------------");
Field f2 = c1.getDeclaredField("age");
FieldStudent annotation2 = f2.getAnnotation(FieldStudent.class);
System.out.println(annotation2.columnName());
System.out.println(annotation2.type());
System.out.println(annotation2.length());
System.out.println("----------------");
Field f3 = c1.getDeclaredField("name");
FieldStudent annotation3 = f3.getAnnotation(FieldStudent.class);
System.out.println(annotation3.columnName());
System.out.println(annotation3.type());
System.out.println(annotation3.length());
}
}
@TableStudent("db_student")
class Student2{
@FieldStudent(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
private int id;
@FieldStudent(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
private int age;
@FieldStudent(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 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 TableStudent{
String value();
}
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
//属性的注解
@interface FieldStudent{
String columnName();
String type();
int length();
}
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