06-注解和反射
注解
注解入门
注解（Annotation）是JDK5.0开始引入的新技术。
Annotation的作用：
- 不是程序本身，可以对程序做出解释（这一点和注释（comment）没什么区别）。
- 可以被其它程序（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"）
注解的作用：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
内置注解
- @Override：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.SupperssWarning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。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//什么是注解
public class Test01 extends Object{
@Override //重写的注解
public String toString() {
return super.toString();
}
@Deprecated //不推荐程序员使用，但是可以使用，或者存在更好的方式
public static void test(){
System.out.println("Deprecated");
}
public static void main(String[] args) {
test();
}
@SuppressWarnings("all") //引入可放入参数的注解,用来镇压警告
public void test02(){
List list = new ArrayList();
}
}
自定义注解与元注解
元注解
元注解的作用就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它annotation类型作说明。
- @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（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.*;
//测试元注解
@MyAnnotation
public class Test02 {
public void test(){
}
}
//定义一个注解
//Target 表示我们的注解可以用在哪些地方。
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
//Retention 表示我们的注解在什么地方还有效
//runtime > class > sources
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
//Documented 表示是否将我们的注解生成在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 @ interface 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，如果没用默认值，我们就必须给注解赋值
@MyAnnotation2(schools = {"重大","重邮"})
public void test(){}
@MyAnnotation3("张三")
public void test2(){}
}
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
//注解的参数：参数类型+参数名();
String name() default "";
int age() default 0;
int id() default -1;//如果默认值为-1，代表不存在
String[] schools();
}
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3{
String value();
}
反射
Java反射机制
动态语言：在运行时，代码可以根据某些条件改变自身结构的语言。
静态语言：运行时结构不可变的语言。Java不是动态语言，但Java具有一定的动态性，我们可以利用反射机制获得类似于动态语言的特性，让Java开发更加灵活。
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")
正常方式：引入需要的“包类”名称-->通过new实例化-->取得实例化对象
反射方式：实例化对象-->getClass()方法-->得到完整的“包类”名称
加载完类后，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。
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。这种操作总是慢于直接执行相同的操作。
反射相关的主要API：java.lang.Class：代表一个类
public final Class getClass()
//什么叫反射
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("com.wang.reflection.User");
System.out.println(c1);
Class c2 = Class.forName("com.wang.reflection.User");
Class c3 = Class.forName("com.wang.reflection.User");
Class c4 = Class.forName("com.wang.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 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，唯一先获得相应的Class对象
| 方法名 | 功能说明 |
|---|---|
| static ClassforName(String name) | 返回指定类名name的Class对象 |
| Object newInstance() | 调用缺省构造函数，返回Class对象的一个实例 |
| getName() | 返回此Class对象所表示的实体(类，接口，数组类或void)的名称 |
| Class getSuperClass() | 返回当前Class对象的父类的Class对象 |
| Class[] getinterfaces() | 获取当前Class对象的接口 |
| ClassLoader getClassLoader() | 返回该类的类加载器 |
| Classtructor[] getConstructors() | 返回一个包含某些Constructor |
| Method getMothed(String name,Class.. T) | 返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType |
| Field[] getDeclaredFields() | 返回Field对象的一个数组 |
获取Class类的实例
-
对已知具体的类，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 c1 = Person.class; -
已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
Class c2 = 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 c3 = Class.forName("demo01.Student"); -
内置基本数据类型可以直接用类名.Type
-
还可以利用ClassLoader
//测试class类的创建方法有哪些
public class Test02 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Person person = new Student();
System.out.println("这个人是："+person.name);
//方式1：通过对象获得
Class c1 = person.getClass();
//方式2：forname 获得
Class c2 = Class.forName("com.wang.reflection.Student");
System.out.println(c2.hashCode());
//方式3：通过类名.class获得
Class c3 = Student.class;
System.out.println(c3.hashCode());
//方式4：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 Student extends Person{
public Student(){
this.name = "学生";
}
}
class Teacher extends Person{
public Teacher(){
this.name = "老师";
}
}
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
import java.lang.annotation.ElementType;
//所有类型的class
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);
//只有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(a.getClass().hashCode());
}
}
类的加载与ClassLoader
Java内存分析
类的加载过程：
如果程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。
public class Test04 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println(A.m); //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");
}
}
类的初始化
- 类的主动引用
- 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，则会先初始化它的父类
- 类的被动引用（不会发送类的初始化）
- 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
- 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（常量在链接时就存入调用类的常量池中了）
//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
// Son son = new Son();
// System.out.println(son.m);
// //反射也会产生主动引用
// Class.forName("com.wang.reflection.Son");
//不会产生类的引用方法
System.out.println(Son.b);//父类被加载
Son[] array =new Son[5];
System.out.println(Son.M);//父类子类都没被加载
}
}
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。
JVM规范定义了如下类型的类加载器：
- 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，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/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
- 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 Test06 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//获取系统类的加载器
ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader);
//获取系统类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++）引导类加载器
ClassLoader parent1 = parent.getParent();
System.out.println(parent1); //null 无法得到
//测试当前类是哪个加载器加载的
ClassLoader classLoader = Class.forName("com.wang.reflection.Test06").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);//系统类加载器
//测试JDK内置的类是谁加载的
classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);//根加载器
//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"));
/*
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\charsets.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\deploy.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\dnsns.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\jaccess.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\localedata.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\nashorn.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\sunec.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\ext\zipfs.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\javaws.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\jce.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\jfr.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\jfxswt.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\jsse.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\management-agent.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\plugin.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\resources.jar;
D:\jdk1.8.0_111\jre\lib\rt.jar;
D:\JavaTest\JavaSE\out\production\基础语法;
D:\JavaTest\JavaSE\基础语法\src\com\lib\commons-io-2.11.0.jar;
D:\IntelliJ IDEA 2021.2\lib\idea_rt.jar
*/
}
}
创建运行时类的对象
创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法
- 类必须有一个无参数的构造器
- 类的构造器的访问权限需要足够
没用无参构造器时，需要在操作时明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。
- 通过Class类的getDeclaredConstructor（Class...parameterTypes）取得本类的指定形参类型的构造器
- 向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数
- 通过Constructor实例化对象
通过反射，调用类中的方法，通过Method完成。
Object invoke(Object obj,Object...args)
- Object对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null
- 若原方法为静态方法，此时形参Object obj 可为null
- 若原方法形参列表为空，则Object[] args为null
- 若原方法声明为private，则需要在调用此invoke（）方法前，显式调用方法对象的setAccessible(ture)方法，将可访问private的方法
- setAccessible
- Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法
- setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关
- 参数值为ture则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查
- 提供反射的效率，如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为ture
- 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
- 参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
//动态的创建对象，通过反射
public class Test07 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
//获得class对象
Class c1 = Class.forName("com.wang.reflection.User");
//构造一个对象
// User user = (User) c1.newInstance();//本质是调用了类的无参构造器
// 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("张三",001,18);
// 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,"张三");
// 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，属性或方法的setAccessible(true)
name.setAccessible(true);
name.set(user4,"张三");
System.out.println(user4.getName());
}
}
性能对比分析
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Test08 {
//普通方法调用
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("普通方式执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
}
//反射方法调用
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："+(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("关闭检查方式执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
}
public static void main(String[] args) throws InvocationTargetException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException {
test01();
test02();
test03();
}
}
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：代表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接口
WildcardType：代表一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 Test09 {
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 = Test09.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);
}
}
}
method = Test09.class.getMethod("test02",null);
Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
if(genericReturnType instanceof ParameterizedType){
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
}
}
反射操作注解
- getAnnotations
- getAnnotation
练习ORM（Object Relationship Mapping）--> 对象关系映射，利用注解和反射完成类和表结构的映射关系
import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;
//练习反射操作注解
public class Test10 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
Class c1 = Class.forName("com.wang.reflection.Student1");
//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
TableWang tablewang =(TableWang)c1.getAnnotation(TableWang.class);
String value = tablewang.value();
System.out.println(value);
//获得类指定的注解
Field f = c1.getDeclaredField("name");
Fileldwang annotation = f.getAnnotation(Fileldwang.class);
System.out.println(annotation.columnName());
System.out.println(annotation.type());
System.out.println(annotation.length());
}
}
@TableWang("db_student")
class Student1{
@Fileldwang(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
private int id;
@Fileldwang(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
private int age;
@Fileldwang(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
private String name;
public Student1() {
}
public Student1(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;
}
@Override
public String toString() {
return "Student1{" +
"id=" + id +
", age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableWang{
String value();
}
//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Fileldwang{
String columnName();
String type();
int length();
}
