【浅谈Java】注解
浅谈Java注解
什么是注解
注解(Annotation)是放在Java源码的类、方法、字段、参数前的一种特殊“注释”。注释会被编译器直接忽略,注解则可以被编译器打包进入class文件,因此,注解是一种用作标注的“元数据”。
@Resource("hello")
public class Hello {
@Inject
int n;
@PostConstruct
public void hello(@Param String name) {
System.out.println(name);
}
@Override
public String toString() {
return "Hello";
}
}
注解的作用
从JVM的角度看,注解本身对代码逻辑没有任何影响,如何使用注解完全由工具决定。
Java的注解可以分为三类:
第一类是由编译器使用的注解,例如:
@Override
:让编译器检查该方法是否正确地实现了覆写;@SuppressWarnings
:告诉编译器忽略此处代码产生的警告。
这类注解不会被编译进入.class
文件,它们在编译后就被编译器扔掉了。
第二类是由工具处理.class
文件使用的注解,比如有些工具会在加载class的时候,对class做动态修改,实现一些特殊的功能。这类注解会被编译进入.class
文件,但加载结束后并不会存在于内存中。这类注解只被一些底层库使用,一般我们不必自己处理。
第三类是在程序运行期能够读取的注解,它们在加载后一直存在于JVM中,这也是最常用的注解。例如,一个配置了@PostConstruct
的方法会在调用构造方法后自动被调用(这是Java代码读取该注解实现的功能,JVM并不会识别该注解)。
定义一个注解时,还可以定义配置参数。配置参数可以包括:
- 所有基本类型;
- String;
- 枚举类型;
- 基本类型、String、Class以及枚举的数组。
因为配置参数必须是常量,所以,上述限制保证了注解在定义时就已经确定了每个参数的值。
注解可以配置参数,没有指定配置的参数使用默认值;
注解的配置参数可以有默认值,缺少某个配置参数时将使用默认值。
此外,大部分注解会有一个名为value
的配置参数,对此参数赋值,可以只写常量,相当于省略了value参数。
如果只写注解,相当于全部使用默认值:
public class Hello {
@Check(min=0, max=100, value=55)
public int n;
@Check(value=99)
public int p;
@Check(99) // @Check(value=99)
public int x;
@Check
public int y;
}
@Check
就是一个注解。第一个@Check(min=0, max=100, value=55)
明确定义了三个参数,第二个@Check(value=99)
只定义了一个value参数,它实际上和@Check(99)
是完全一样的。最后一个@Check
表示所有参数都使用默认值。
常用注解
Java语言使用@interface
语法来定义注解,格式如下:
public @interface Report {
int type() default 0;
String level() default "info";
String value() default "";
}
注解的参数类似无参数方法,可以用default
设定一个默认值(强烈推荐)。最常用的参数应当命名为value
。
元注解
有一些注解可以修饰其他注解,这些注解就称为元注解(meta annotation)。Java标准库已经定义了一些元注解,我们只需要使用元注解,通常不需要自己去编写元注解。
@Target
必须设置@Target
来指定注解可以应用的范围;
使用@Target可以定义注解能够被应用于源码的哪些位置:
- 类或接口:ElementType.TYPE;
- 字段:ElementType.FIELD;
- 方法:ElementType.METHOD;
- 构造方法:ElementType.CONSTRUCTOR;
- 方法参数:ElementType.PARAMETER。
例如,定义注解@Report
可用在方法上,我们必须添加一个@Target(ElementType.METHOD)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface Report {
int type() default 0;
String level() default "info";
String value() default "";
}
定义注解@Report
可用在方法或字段上,可以把@Target
注解参数变为数组{ ElementType.METHOD, ElementType.FIELD }
@Target({
ElementType.METHOD,
ElementType.FIELD
})
public @interface Report {
...
}
实际上@Target
定义的value
是ElementType[]
数组,只有一个元素时,可以省略数组的写法。
@Retention
@Retention 定义了注解的生命周期,应当设置@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
便于运行期读取该注解。
- 仅编译期:RetentionPolicy.SOURCE;
- 仅class文件:RetentionPolicy.CLASS;
- 运行期:RetentionPolicy.RUNTIME。
如果@Retention不存在,则该Annotation默认为CLASS。因为通常我们自定义的Annotation都是RUNTIME,所以,务必要加上@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)这个元注解:
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Report {
int type() default 0;
String level() default "info";
String value() default "";
}
@Repeatable
@Repeatable 这个元注解可以定义注解是否可重复。该注解应用较少。
@Repeatable(Reports.class)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface Report {
int type() default 0;
String level() default "info";
String value() default "";
}
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface Reports {
Report[] value();
}
经过@Repeatable修饰后,在某个类型声明处,就可以添加多个@Report注解:
@Report(type=1, level="debug")
@Report(type=2, level="warning")
public class Hello {
}
@Inherited
@Inherited 定义子类是否可继承父类定义的注解。@Inherited仅针对@Target(ElementType.TYPE)类型的annotation有效,并且仅针对class的继承,对interface的继承无效:
@Inherited
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface Report {
int type() default 0;
String level() default "info";
String value() default "";
}
在使用的时候,如果一个类用到了@Report:
@Report(type=1)
public class Person {
}
则它的子类默认也定义了该注解:
public class Student extends Person {
}
定义注解
第一步,用@interface
定义注解:
public @interface Report {
}
第二步,添加参数、默认值,把最常用的参数定义为value(),推荐所有参数都尽量设置默认值:
public @interface Report {
int type() default 0;
String level() default "info";
String value() default "";
}
第三步,用元注解配置注解:
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Report {
int type() default 0;
String level() default "info";
String value() default "";
}
其中,必须设置@Target和@Retention,@Retention一般设置为RUNTIME,因为我们自定义的注解通常要求在运行期读取。一般情况下,不必写@Inherited和@Repeatable。
处理注解
Java的注解本身对代码逻辑没有任何影响。根据@Retention
的配置:
- SOURCE类型的注解在编译期就被丢掉了;
- CLASS类型的注解仅保存在class文件中,它们不会被加载进JVM;
- RUNTIME类型的注解会被加载进JVM,并且在运行期可以被程序读取。
如何使用注解完全由工具决定。SOURCE
类型的注解主要由编译器使用,因此我们一般只使用,不编写。CLASS类型的注解主要由底层工具库使用,涉及到class的加载,一般我们很少用到。只有RUNTIME类型的注解不但要使用,还经常需要编写。
因此,我们只讨论如何读取RUNTIME类型的注解。
因为注解定义后也是一种class,所有的注解都继承自java.lang.annotation.Annotation,因此,读取注解,需要使用反射API。
Java提供的使用反射API读取Annotation的方法包括:
判断某个注解是否存在于Class、Field、Method或Constructor:
- Class.isAnnotationPresent(Class)
- Field.isAnnotationPresent(Class)
- Method.isAnnotationPresent(Class)
- Constructor.isAnnotationPresent(Class)
例如:
// 判断@Report是否存在于Person类:
Person.class.isAnnotationPresent(Report.class);
使用反射API读取Annotation:
- Class.getAnnotation(Class)
- Field.getAnnotation(Class)
- Method.getAnnotation(Class)
- Constructor.getAnnotation(Class)
例如:
// 获取Person定义的@Report注解:
Report report = Person.class.getAnnotation(Report.class);
int type = report.type();
String level = report.level();
使用反射API读取Annotation有两种方法。方法一是先判断Annotation是否存在,如果存在,就直接读取:
Class cls = Person.class;
if (cls.isAnnotationPresent(Report.class)) {
Report report = cls.getAnnotation(Report.class);
...
}
第二种方法是直接读取Annotation,如果Annotation不存在,将返回null:
Class cls = Person.class;
Report report = cls.getAnnotation(Report.class);
if (report != null) {
...
}
读取方法、字段和构造方法的Annotation和Class类似。但要读取方法参数的Annotation就比较麻烦一点,因为方法参数本身可以看成一个数组,而每个参数又可以定义多个注解,所以,一次获取方法参数的所有注解就必须用一个二维数组来表示。例如,对于以下方法定义的注解:
public void hello(@NotNull @Range(max=5) String name, @NotNull String prefix) {
}
要读取方法参数的注解,我们先用反射获取Method实例,然后读取方法参数的所有注解:
// 获取Method实例:
Method m = ...
// 获取所有参数的Annotation:
Annotation[][] annos = m.getParameterAnnotations();
// 第一个参数(索引为0)的所有Annotation:
Annotation[] annosOfName = annos[0];
for (Annotation anno : annosOfName) {
if (anno instanceof Range) { // @Range注解
Range r = (Range) anno;
}
if (anno instanceof NotNull) { // @NotNull注解
NotNull n = (NotNull) anno;
}
}
使用注解
注解如何使用,我们来看一个@Range注解,我们希望用它来定义一个String字段的规则:字段长度满足@Range的参数定义:可以在运行期通过反射读取RUNTIME类型的注解,注意千万不要漏写@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME),否则运行期无法读取到该注解。
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.FIELD)
public @interface Range {
int min() default 0;
int max() default 255;
}
在某个JavaBean中,我们可以使用该注解对JavaBean的属性值按规则进行检查;
public class Person {
@Range(min=1, max=20)
public String name;
@Range(max=10)
public String city;
}
但是,定义了注解,本身对程序逻辑没有任何影响,可以通过程序处理注解来实现相应的功能。我们必须自己编写代码来使用注解。这里,我们编写一个Person实例的检查方法,它可以检查Person实例的String字段长度是否满足@Range的定义:
void check(Person person) throws IllegalArgumentException, ReflectiveOperationException {
// 遍历所有Field:
for (Field field : person.getClass().getFields()) {
// 获取Field定义的@Range:
Range range = field.getAnnotation(Range.class);
// 如果@Range存在:
if (range != null) {
// 获取Field的值:
Object value = field.get(person);
// 如果值是String:
if (value instanceof String) {
String s = (String) value;
// 判断值是否满足@Range的min/max:
if (s.length() < range.min() || s.length() > range.max()) {
throw new IllegalArgumentException("Invalid field: " + field.getName());
}
}
}
}
}
这样一来,我们通过@Range注解,配合check()方法,就可以完成Person实例的检查。注意检查逻辑完全是我们自己编写的,JVM不会自动给注解添加任何额外的逻辑。
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