Java之注解与反射

什么是注解(annotation)

Annotation的作用

1.不是程序,但是可以对程序作出解释,与注释(comment)类似

2.可以被其他程序读取(例如编译器)

Annotation的格式

注解是以“@注释名”在代码中存在的,可以添加数值,如@SupperessWarnings(value="unchecked")

Annotation在哪里使用?

可以附加在packet,class,method,field等的上方,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

常用内置注解

@Override        重写的注解

@Deprecated        不推荐程序员使用,但是可以使用,或存在更好的方式的方法

@SuppressWarnings        用于一直编译时的警告信息,与前面两个不同,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,选择性使用即可


元注解(meta-annotation)

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

他们支持的类在Java.lang.annotation包中可以找到

1.@Target:用于描述注解的使用范围(即可以用在说明地方)

2.@Retention:表示需要在说明级别保存该注释的信息,用于描述注解的生命周期

(SOURCE  <  CLASS  <  RUNTIME)

3.@Document:表示注解将生成在javadoc

4.@Inherited:说明子类可以继承父类中的注解

import java.lang.annotation.*;

//测试元注解
@MyAnnotation
public class Demo {

    @MyAnnotation
    public void test(){

    }
}

//定义一个注解
//Target表示在何处可以使用
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})

//Retention表示注解在什么地方还有效
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)

//Documented表示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

定义:使用@interface定义注解类,自动继承了java.lang.annotation.Annotation接口

注意:

1.注释类中的每一个方法其实就是配置了一个参数

2.方法名就是参数名

3.方法返回值类型就是参数类型(返回值只能是基本类型,class,String,enum)

4.可以通过default来声明参数的默认值

5.注解元素必须要有值

6.当只有一个参数时可以隐式代参,多个只能显式代参

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

public class Demo {
    //注解可以显式赋值,如果没有默认值,我们必须给注解赋值
    @MyAnnotation(name = "wyh",schools = "哈工大")
    public void test(){

    }
}

//自定义注解
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation{
    //注解的参数:参数类型 + 参数名()default + 默认值
    String name() default "";
    int age() default 0;
    int id() default -1; //默认值为-1,如果之后的值也是-1,代表不存在,可以提醒他人

    String[] schools() default {"北京大学"};
}

@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
    String value();
}

反射概述

简而言之就是在程序运行期间改变对象的数据结构

Java之注解与反射_第1张图片

反射可以直接读取private类型的数据


获取反射对象

一个类在内存中只有一个Class对象,一个类加载后,类的整个结构都会被封装在Class对象中

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

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

        //方式二:forName获得
        Class c2 = Class.forName("JavaAnnotation.$7得到class类的几种方式.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";
    }
}

方式一:通过用该类创建的对象,使用getClass方法就可获得

方式二:使用Class.getName("包名.类名")获取Class对象

方式三:直接使用类名.class获取

获取父Class对象的方式

子Class引用变量.getSuperclass()


类加载内存分析

运行程序时内存三步走:

1.加载:先将类的文件字节码内容加载到内存中,然后将这些静态数据转换成方法区运行时的数据结构(如同模板),然后在堆区生成一个代表这个类的Class对象

2.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

一、验证:确保加载的类信息符合JVM规范,没有安全问题

二、正式为类变量(static)分配内存并赋初始值,这些内存将在方法区中进行分配

三、解析:常量池内的常量名替换为直接引用(地址)的过程

3.初始化

一、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变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的

二、当初始化一个类时,若父类没有初始化,先初始化父类

三、虚拟机会爆炸一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步

Java之注解与反射_第2张图片

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

class A{
    static {
        System.out.println("静态代码块开始加载!");
        m = 300;
    }
    static int m = 100;

    public A(){
        System.out.println("A类开始加载");
    }
}

m的值与语句位置有关,自动收集合并是按照顺序来的,先收集静态类型数据,再收集合并赋值语句


分析类的初始化

1.类的主动引用(一定会发生类的初始化)

一、new一个类的对象

二、当虚拟机启动,先初识化main方法所在的类

三、调用类的静态成员(处理final常量)和静态方法

四、反射调用

五、初识化一个子类,父类没有初始化,先初始化父类

2.类的被动调用(不会发生类的初始化)

一、当访问一个静态域时,只有正真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

二、引用常量

三、定义类数组引用

public class Demo {
    static{
        System.out.println("main类被加载");
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1.主动引用
        //Son son = new Son();

        //反射也会产生主动引用
        //Class.forName("JavaAnnotation.$10分析类的初始化.Son");

        //不会产生类的引用的方法,子类不会初始化
        //System.out.println(Son.b);

        //Son[] array = new Son[5];

        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

类加载器的作用是将Class装入内存的

Java之注解与反射_第3张图片

Java之注解与反射_第4张图片


获得类运行时的结构

获得属性

要定义一个Field类数组以接收返回的属性

方法一、getFields()        只能获取public类型的属性

方法二、getDeclaredFields()        获取全部属性包括私有

括号内可以传入属性名获取指定属性

获得方法

定义一个Method类数组以接收返回的方法

方法一、getMethod()        获得本类及父类全部的public方法

方法二、getDeclaredMethod()        获得本类的所有方法包括私有

括号内可以写出方法名+参数的类型.class获取指定方法(方法的重载,根据参数来判断)

获得构造器

方法一、getConstructors        获得本类public构造器

方法二、getDeclaredConstuctors        获得本类构造器

例子

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class c1 = Class.forName("JavaAnnotation.$6获取反射对象.User");

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

        //获得类的属性
        System.out.println("===================");
        Field[] fields = c1.getFields();

        fields = c1.getDeclaredFields();
        for (Field field:fields){
            System.out.println(field);
        }

        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);

        //获得类的方法
        System.out.println("====================");
        Method[] method = c1.getMethods();
        for (Method method1:method){
            System.out.println(method1);
        }

        System.out.println("=====================");
        Method[] methods = c1.getDeclaredMethods();
        for (Method method1:methods){
            System.out.println(method1);
        }

        //获得指定方法
        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);
        }
    }
}

动态创建对象

newInstance

使用方法:Class类.newInstance()

后会返回一个该class类的实例,类型为Object,一般需要强制转换类型*(类名)Class类.newInstance

Invoke

激活使用方法

Method对象.invoke(实例对象,"参数值"),若参数列表为空写null即可,为静态方法

调用实例对象中的Method方法

Method可以使用getMethod从Class类中获取

setAccessible

Method  Field  Constructor  对象都有setAccessible方法

一般私有属性/方法无法被直接操控,将方法/属性设置可访问性即可操作

使用方法:属性/方法/构造器-对象.setAccessible(true)

例子

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("JavaAnnotation.$13动态创建对象.User");

        //创建一个对象
        User user = (User)c1.newInstance();  //本质上是调用类的无参构造器
        System.out.println(user);

        //通过构造器创建对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        User wyh = (User) constructor.newInstance("彭于晏", 1, 18);
        System.out.println(wyh);

        //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.getMethod("setName", String.class);
        //invoke激活使用方法 (对象,“value”)
        setName.invoke(user3,"彭于晏");
        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,属性或者方法的setAccessible
        name.setAccessible(true);
        name.set(user4,"江西彭于晏");
        System.out.println(user4.getName());
    }
}

性能对比分析

setAccessible可以关闭系统安全检测提高效率

import java.lang.reflect.Method;

public class Test {
    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");
    }

    public static void Test02() throws Exception{
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method method = c1.getDeclaredMethod("getName",null);

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            method.invoke(user,null);
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方法执行10亿次:"+(endTime-startTime)+"ms");
    }

    public static void Test03() throws Exception{
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method method = c1.getDeclaredMethod("getName",null);

        method.setAccessible(true);
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            method.invoke(user,null);
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("关闭检测执行10亿次:"+(endTime-startTime)+"ms");
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Test01();
        Test02();
        Test03();
    }
}

反射操作泛型

Java之注解与反射_第5张图片

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 Test {
    public void test01(Map map, List list){
        System.out.println("test01");
    }

    public Map test02(){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Method method = Test.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);

        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments){
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }

        method = Test.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);
            }
        }
    }
}

获取注解信息

1.通过反射获得注解

getAnnotation

2.获取注解的value值

注解类名  引用变量  =  (注解类名)  Class类.getAnnotation(注解类名.class)

然后使用value()方法获取注解的value值

3.获取类指定的注解

一、先要获取指定方法/属性/构造器对象

二、对该对象使用getAnntation方法,回返回一个注解类的对象,可以调用其方法来获取value值

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

//练习反射操作注解
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException,NoSuchFieldException{
        Class c1 = Class.forName("JavaAnnotation.$16获取注解信息.Student");

        //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
        Table table = (Table) c1.getAnnotation(Table.class);
        String value = table.value();
        System.out.println(value);

        //获得类指定的注解
        Field f = c1.getDeclaredField("name");
        Fieldw annotation = f.getAnnotation(Fieldw.class);
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());
        System.out.println(annotation.columName());
    }
}

@Table("db_student")
class Student{
    @Fieldw(columName ="db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @Fieldw(columName ="db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @Fieldw(columName ="db_name",type = "String",length = 3)
    private String name;

    public Student(){}

    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 "Student{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}


//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Table{
    String value();
}

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

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