Java-注解

Java-注解

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• 最通俗易懂的java注解讲解
  作者：frank909
  来源：腾讯云
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摘要

Annotation中文译过来就是注解、标释的意思，在 Java 中注解是一个很重要的知识点，但经常还是有点让新手不容易理解。

我个人认为，比较糟糕的技术文档主要特征之一就是：用专业名词来介绍专业名词。
比如：

Java 注解用于为 Java 代码提供元数据。作为元数据，注解不直接影响你的代码执行，但也有一些类型的注解实际上可以用于这一目的。Java 注解是从 Java5 开始添加到 Java 的。

以上是大多数网站上对于 Java 注解，解释确实正确，但很难理解。

标签是一张便利纸，标签上的内容可以自由定义。常见的如货架上的商品价格标签、图书馆中的书本编码标签、实验室中化学材料的名称类别标签等等。并且，往抽象地说，标签并不一定是一张纸，它可以是对人和事物的属性评价。也就是说，标签具备对于抽象事物的解释。所以，基于如此，我完成了自我的知识认知升级，我决定用标签来解释注解。

0x01 引子-注解如同标签

之前某新闻客户端的评论有盖楼的习惯，于是 “乔布斯重新定义了手机，老L重新定义了傻X” 就经常极为工整地出现在了评论楼层中，在某些网友眼中，老L就成了XX的代名词。

广大网友给乔布斯贴了一个名为“傻X”的标签，他们并不真正了解老L，但是因为“傻X”这样的标签存在，这有助于他们直接快速地对这个人做出评价。然后基于此，老L就可以成为茶余饭后的谈资，这就是标签的力量。

而在网络的另一边，老L靠他的人格魅力自然收获一大批忠实的拥泵，他们贴的又是另一种标签。

老L还是老L，但是由于人们对于它贴上的标签不同，所以造成对于他的看法大相径庭，不喜欢他的人整天在网络上评论抨击嘲讽，而崇拜欣赏他的人则会愿意挣钱购买锤子手机的发布会门票。

我们可以抽象概括一下，标签是对事物行为的某些角度的评价与解释。

到这里，终于可以引出本文的主角注解了。

初学者可以这样理解注解：想像代码具有生命，注解就是对于代码中某些鲜活个体的贴上去的一张标签。简化来讲，注解如同一张标签。

0x02 注解语法

2.1 概述

同 classs 和interface一样，注解也属于一种类型，它是在 Java SE 5.0 版本中开始引入的概念。

2.2 注解的定义

注解通过 @interface 关键字进行定义:

public @interface TestAnnotation {}

它的形式跟接口很类似，不过前面多了一个 @符号。上面的代码就创建了一个名字为 TestAnnotaion 的注解。

你可以简单理解为创建了一张名字为 TestAnnotation 的标签。

2.3 注解的应用

上面创建了一个注解，那么注解的的使用方法是什么呢。

@TestAnnotation
public class Test {
}

创建一个类 Test,然后在类定义的地方加上 @TestAnnotation 就可以用 TestAnnotation 注解这个类了。

你可以简单理解为将 TestAnnotation 这张标签贴到 Test 这个类上面。

不过，要想注解能够正常工作，还需要介绍一下一个新的概念那就是元注解。

2.4 元注解

2.4.1 基本概念

元注解是可以注解到注解上的注解，或者说元注解是一种基本注解，但是它能够应用到其它的注解上面。

如果难于理解的话，你可以这样理解。元注解也是一张标签，但是它是一张特殊的标签，它的作用和目的就是给其他普通的标签进行解释说明的。

元标签有 @Retention、@Documented、@Target、@Inherited、@Repeatable5 种，位于java.lang.annotation。

2.4.2 @Retention

Retention的英文意为保留期的意思。顾名思义，当 @Retention 应用到一个注解上的时候，它解释说明了这个注解的的存活时间。取值如下：

• RetentionPolicy.SOURCE
  注解只在源码阶段保留，在编译时它将被编译器丢弃。
• RetentionPolicy.CLASS （默认）
  注解被编译器在编译阶段写入字节码文件，但它并不会在运行时被加载到 JVM 中。
• RetentionPolicy.RUNTIME
  注解被编译器在编译阶段写入字节码文件，而且会在运行时加载到 JVM 中，所以在程序运行时可以获取到它们。

我们可以这样的方式来加深理解，@Retention 去给一张标签解释的时候，它指定了这张标签张贴的时间。@Retention 相当于给一张标签上面盖了一张时间戳，时间戳标明了标签张贴的时间周期。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface TestAnnotation {
}

上面的代码中，我们指定 TestAnnotation标签 可以在程序运行期被获取。

2.4.3 @Documented

顾名思义，这个元注解肯定是和文档有关。它的作用是能够将注解中的元素包含到 Javadoc 中去。

2.4.4 @Target

Target 是目标的意思，@Target指定了注解运用的范围。 如果@Target元注解不存在，那么该注解就可以使用在任何程序元素之上。

类比到标签，原本标签是你想张贴到哪个地方就到哪个地方，但是因为 @Target 的存在，它张贴的地方就非常具体了，比如只能张贴到方法上、类上、方法参数上等等。

@Target 有下面的取值

• ElementType.ANNOTATION_TYPE 可以给一个注解进行注解
• ElementType.CONSTRUCTOR 可以给构造方法进行注解
• ElementType.FIELD 可以给属性进行注解
• ElementType.LOCAL_VARIABLE 可以给本地变量进行注解
• ElementType.METHOD 可以给方法进行注解
• ElementType.PACKAGE 可以给一个包进行注解
• ElementType.PARAMETER 可以给一个方法内的参数进行注解
• ElementType.TYPE 可以给一个类型进行注解，如类，接口或枚举
• ElementType.TYPE_PARAMETER 表示该注解能写在类型变量的声明语句中
• ElementType.TYPE_USE 表示该注解能写在使用类型的任何语句中（eg：声明语句、泛型和强制转换语句中的类型）

2.4.5 @Inherited

Inherited是继承的意思，但是它并不是说注解本身可以继承，而是说如果一个超类使用了 @Inherited 注解过的注解，那么如果它的子类没有被任何注解应用的话，那么这个子类就继承了超类的注解。
说的比较抽象，代码来解释：

@Inherited
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Test {}
@Test
public class A {}
public class B extends A {}

注解 Test 被 @Inherited 修饰，之后类 A 被 Test 注解，类 B 继承 A，则类 B 也拥有继承自类A 的 Test 这个注解。

对应到标签，可以这样理解：
老子非常有钱，所以人们给他贴了一张标签叫做富豪。
老子的儿子长大后，只要没有和老子断绝父子关系，虽然别人没有给他贴标签，但是他自然也是富豪。
老子的孙子长大了，自然也是富豪。
这就是人们口中戏称的富一代，富二代，富三代。虽然叫法不同，好像好多个标签，但其实事情的本质也就是他们都有一张共同的标签，也就是继承自老子身上的那张富豪标签。

2.4.6 @Repeatable

Repeatable 自然是可重复的意思。@Repeatable 是 Java 1.8 才加进来的，所以算是一个新的特性。

什么样的注解会多次应用呢？通常是注解的值可以同时取多个。

举个例子，一个人他既是程序员又是产品经理,同时他还是个画家。

@interface Persons {
    Person[]  value();
}

@Repeatable(Persons.class)
@interface Person{
    String role default "";
}

@Person(role="artist")
@Person(role="coder")
@Person(role="PM")
public class SuperMan{
}

注意上面的代码，@Repeatable 注解了 Person。而 @Repeatable 后面括号中的类相当于一个容器注解。

什么是容器注解呢？就是用来存放其它注解的地方。它本身也是一个注解。

我们再看看代码中的相关容器注解。

@interface Persons {
    Person[]  value();
}

按照规定，它里面必须要有一个 value 的属性，属性类型是一个被 @Repeatable 注解过的注解数组，注意它是数组。

如果不好理解的话，可以这样理解。Persons 是一张总的标签，上面贴满了 Person 这种同类型但内容不一样的标签。把 Persons 给一个 SuperMan 贴上，相当于同时给他贴了程序员、产品经理、画家的标签。

我们可能对于 @Person(role=”PM”) 括号里面的内容感兴趣，它其实就是给 Person 这个注解的 role 属性赋值为 PM ，大家不明白正常，马上就讲到注解的属性这一块。

2.5 注解的属性

注解的属性也叫做成员变量。注解只有成员变量，没有方法。注解的成员变量在注解的定义中以无形参的方法形式来声明，其方法名定义了该成员变量的名字，其返回值定义了该成员变量的类型。

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface TestAnnotation {
    int id();
    String msg();
}

上面代码定义了 TestAnnotation 这个注解中拥有 id 和 msg 两个属性。在使用的时候，我们应该给它们进行赋值。

赋值的方式是在注解的括号内以 属性名=value 形式，多个属性之前用,隔开:

@TestAnnotation(id=3,msg="hello annotation")
public class Test {
}

需要注意的是，在注解中定义属性时它的类型必须是 8 种基本数据类型外加 类、接口、注解及它们的数组。

注解中属性可以有默认值，默认值需要用 default 关键值指定。比如：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface TestAnnotation {
    public int id() default -1;
    public String msg() default "Hi";
}

即规定TestAnnotation 中 id 属性默认值为 -1，msg 属性默认值为 Hi。

因为有默认值，所以无需要再在 @TestAnnotation 后面的括号里面进行赋值了:

@TestAnnotation()
public class Test {}

另外，还有一种情况。如果一个注解内仅仅只有一个名字为 value 的属性时，应用这个注解时可以直接将属性值填写到括号内。比如Spring的@Component注解：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Component {
	String value() default "";
}

上面代码中，Component 这个注解只有 value 这个属性。所以可以这样使用，不需加value：

@Component("test")
public class Test
{}

最后，还需要注意的一种情况是一个注解没有任何属性。比如

public @interface Perform {}

那么在应用这个注解的时候，括号都可以省略。

@Perform
public void testMethod(){}

0x03 Java预置注解

学习了上面相关的知识，我们已经可以自己定义一个注解了。其实 Java 语言本身已经提供了几个现成的注解。

3.1 @Deprecated

这个元素是用来标记过时的元素，想必大家在日常开发中经常碰到。编译器在编译阶段遇到这个注解时会发出提醒警告，告诉开发者正在调用一个过时的元素比如过时的方法、过时的类、过时的成员变量。

public class DeprecatedTest {
    @Deprecated
    public void say(){
        System.out.println("Noting has to say!");
    }
    public void speak(){
        System.out.println("I have a dream!");
    }
}

定义了一个 DeprecatedTest 类，它有两个方法 say() 和 speak()，其中 say() 被 @Deprecated 注解。然后我们在 IDE 中分别调用它们。

可以看到，say() 方法上面被一条直线划了一条，这其实就是编译器识别后的提醒效果。

3.2 @Override

这个大家应该很熟悉了，提示该方法是子类复写的父类方法

3.3 @SuppressWarnings

阻止警告的意思。之前说过调用被 @Deprecated 注解的方法后，编译器会警告提醒，而有时候开发者会忽略这种警告，他们可以在调用的地方通过 @SuppressWarnings 达到目的。

@SuppressWarnings("deprecation")
public void test1(){
    DeprecatedTest dt = new DeprecatedTest();
    dt.say();
    dt.speak();
}

具体用法列表如下：

名称	含义
all	to suppress all warnings （抑制所有警告）
boxing	to suppress warnings relative to boxing/unboxing operations（抑制装箱、拆箱操作时候的警告）
cast	to suppress warnings relative to cast operations （抑制映射相关的警告）
dep-ann	to suppress warnings relative to deprecated annotation（抑制启用注释的警告）
deprecation	to suppress warnings relative to deprecation（抑制过期方法警告）
fallthrough	to suppress warnings relative to missing breaks in switch statements（抑制确在switch中缺失breaks的警告）
finally	to suppress warnings relative to finally block that don’t return （抑制finally模块没有返回的警告）
hiding	to suppress warnings relative to locals that hide variable（）
incomplete-switch	to suppress warnings relative to missing entries in a switch statement (enum case)(忽略没有完整的switch语句)
nls	to suppress warnings relative to non-nls string literals(忽略非nls格式的字符)
null	to suppress warnings relative to null analysis(忽略对null的操作)
rawtypes	to suppress warnings relative to un-specific types when using generics on class params(使用generics时忽略没有指定相应的类型)
restriction	to suppress warnings relative to usage of discouraged or forbidden references
serial	to suppress warnings relative to missing serialVersionUID field for a serializable class(忽略在serializable类中没有声明serialVersionUID变量)
static-access	to suppress warnings relative to incorrect static access（抑制不正确的静态访问方式警告)
synthetic-access	to suppress warnings relative to unoptimized access from inner classes（抑制子类没有按最优方法访问内部类的警告）
unchecked	to suppress warnings relative to unchecked operations（抑制没有进行类型检查操作的警告）
unqualified-field-access	to suppress warnings relative to field access unqualified （抑制没有权限访问的域的警告）
unused	to suppress warnings relative to unused code （抑制没被使用过的代码的警告）

3.4 @SafeVarargs

参数安全类型注解。它的目的是提醒开发者不要用参数做一些不安全的操作,它的存在会阻止编译器产生 unchecked 这样的警告。它是在 Java 1.7 的版本中加入的。

@SafeVarargs // Not actually safe!
static void m(List… stringLists) {
Object[] array = stringLists;
List tmpList = Arrays.asList(42);
array[0] = tmpList; // Semantically invalid, but compiles without warnings
String s = stringLists[0].get(0); // Oh no, ClassCastException at runtime!
}
上面的代码中，编译阶段不会报错，但是运行时会抛出 ClassCastException 这个异常，所以它虽然告诉开发者要妥善处理，但是开发者自己还是搞砸了。

Java 官方文档说，未来的版本会授权编译器对这种不安全的操作产生错误警告。

3.5 @FunctionalInterface

函数式接口注解，这个是 Java 1.8 版本引入的新特性。函数式编程很火，所以 Java 8 也及时添加了这个特性。

函数式接口 (Functional Interface) 就是一个具有一个方法的普通接口。
比如

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    /**
     * When an object implementing interface Runnable is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * run method to be called in that separately executing
     * thread.
     * 

     * The general contract of the method run is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see     java.lang.Thread#run()
     */
    public abstract void run();
}

我们进行线程开发中常用的 Runnable 就是一个典型的函数式接口，上面源码可以看到它就被 @FunctionalInterface 注解。

可能有人会疑惑，函数式接口标记有什么用，这个原因是函数式接口可以很容易转换为 Lambda 表达式。这是另外的主题了，有兴趣的同学请自己搜索相关知识点学习。

0x04 注解与反射

4.1 基本概念

博文前面的部分讲了注解的基本语法，现在是时候检测我们所学的内容了。

我通过用标签来比作注解，前面的内容是讲怎么写注解，然后贴到哪个地方去，而现在我们要做的工作就是检阅这些标签内容。 形象的比喻就是你把这些注解标签在合适的时候撕下来，然后检阅上面的内容信息。

要想正确检阅注解，离不开一个手段，那就是反射。注解通过反射获取。

4.2 类注解示例

1.首先可以通过 Class 对象的 isAnnotationPresent() 方法判断它是否应用了某个注解：

public boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) {}

2.然后通过 getAnnotation() 方法来获取指定类型的注解对象：

 public <A extends Annotation> A getAnnotation(Class<A> annotationClass) {}

或者是 getAnnotations() 方法返回注解到这个元素（当前类）上的所有注解。

public Annotation[] getAnnotations() {}

3.如果获取到的 Annotation 如果不为 null，则就可以调用它们的属性方法了。比如

@TestAnnotation(message = "apple")
public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        if(Test.class.isAnnotationPresent(TestAnnotation.class)){
            TestAnnotation testAnnotation = Test.class.getAnnotation(TestAnnotation.class);
            System.out.println("id:"+testAnnotation.id());
            System.out.println("msg:"+testAnnotation.message());
        }
    }

}

程序的运行结果是：

id:1
message:apple

其中id=1为TestAnnotation默认值，message:apple为我们在使用@TestAnnotation注解时指定的值。

4.3 方法和属性注解示例

上面的例子中，只是检阅出了注解在类上的注解，其实属性、方法上的注解照样是可以的。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Check {
    String value();
}

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Perform {}

@TestAnnotation(msg="hello")
public class Test {
    @Check(value="hi")
    int a;
    @Perform
    public void testMethod(){}
    @SuppressWarnings("deprecation")
    public void test1(){
        Hero hero = new Hero();
        hero.say();
        hero.speak();
    }
    public static void main(String[] args) {
        boolean hasAnnotation = Test.class.isAnnotationPresent(TestAnnotation.class);
        if ( hasAnnotation ) {
            TestAnnotation testAnnotation = Test.class.getAnnotation(TestAnnotation.class);
            //获取类的注解
            System.out.println("id:"+testAnnotation.id());
            System.out.println("msg:"+testAnnotation.msg());
        }
        try {
            Field a = Test.class.getDeclaredField("a");
            a.setAccessible(true);
            //获取一个成员变量上的注解
            Check check = a.getAnnotation(Check.class);
            if ( check != null ) {
                System.out.println("check value:"+check.value());
            }
            Method testMethod = Test.class.getDeclaredMethod("testMethod");
            if ( testMethod != null ) {
                // 获取方法中的注解
                Annotation[] ans = testMethod.getAnnotations();
                for( int i = 0;i < ans.length;i++) {
                    System.out.println("method testMethod annotation:"+ans[i].annotationType().getSimpleName());
                }
            }
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
            System.out.println(e.getMessage());
        } catch (SecurityException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
            System.out.println(e.getMessage());
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

它们的结果如下：

id:1
message:chengc
check value:hi
method testMethod annotation:Perform

需要注意的是，如果一个注解要在运行时被成功运用，那么 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)是必须的。

0x05 注解的使用场景

用标签来类比注解只是手段，而不是目的。为的是让大家在初次学习注解时能够不被那些抽象的新概念搞懵。既然现在，我们已经对注解有所了解，我们不妨再仔细阅读官方最严谨的文档：

注解是一系列元数据，它提供数据用来解释程序代码，但是注解并非是所解释的代码本身的一部分。注解对于代码的运行效果没有直接影响。

注解有许多用处，主要如下：

• 提供信息给编译器： 编译器可以利用注解来探测错误和警告信息
• 编译阶段时的处理： 软件工具可以用来利用注解信息来生成代码、Html文档或者做其它相应处理。
• 运行时的处理： 某些注解可以在程序运行的时候接受代码的提取

值得注意的是，注解不是代码本身的一部分。

如果难于理解，可以这样看。老L还是老L，不会因为某些人对于他“傻x”的评价而改变。也就是说，标签只是某些人对于其他事物的评价，但是标签不会改变事物本身。所以，注解同样无法改变代码本身，注解只是某些工具的的工具。

还是回到官方文档的解释上，注解主要针对的是编译器和其它工具软件(SoftWare tool)。当开发者使用了Annotation 修饰了类、方法、Field 等成员之后，这些 Annotation 不会自己生效，必须由开发者提供相应的代码来提取并处理 Annotation 信息。这些处理提取和处理 Annotation 的代码统称为 APT（Annotation Processing Tool)。

现在，我们可以给自己答案了，注解有什么用？给谁用？
答：给编译器或者 APT 用的。

0x06 注解完整例子

我要写一个测试框架，测试程序员的代码有无明显的异常。

6.1 引子

—— 程序员 A : 我写了一个类，它的名字叫做 NoBug，因为它所有的方法都没有错误。
—— 我：自信是好事，不过为了防止意外，让我测试一下如何？
—— 程序员 A: 怎么测试？
—— 我：把你写的代码的方法都加上 @Jiecha 这个注解就好了。
—— 程序员 A: 好的。

6.2 例子

6.2.1 注解类Jiecha

import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Jiecha {
}

6.2.2 用户代码

public class NoBug {
    @Jiecha
    public void suanShu(){
        System.out.println("1234567890");
    }
    @Jiecha
    public void jiafa(){
        System.out.println("1+1="+1+1);
    }
    @Jiecha
    public void jiefa(){
        System.out.println("1-1="+(1-1));
    }
    @Jiecha
    public void chengfa(){
        System.out.println("3 x 5="+ 3*5);
    }
    @Jiecha
    public void chufa(){
        System.out.println("6 / 0="+ 6 / 0);
    }
    @Jiecha
    public void ziwojieshao(){
        System.out.println("我写的程序没有 bug!");
    }
}

6.2.3 测试代码

import java.lang.reflect.Method;
public class TestTool {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        NoBug testobj = new NoBug();
        Class clazz = testobj.getClass();
        Method[] method = clazz.getDeclaredMethods();
        //用来记录测试产生的 log 信息
        StringBuilder log = new StringBuilder();
        // 记录异常的次数
        int errornum = 0;
        for ( Method m: method ) {
            // 只有被 @Jiecha 标注过的方法才进行测试
            if ( m.isAnnotationPresent( Jiecha.class )) {
                try {
                    m.setAccessible(true);
                    m.invoke(testobj, null);
                } catch (Exception e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    //e.printStackTrace();
                    errornum++;
                    log.append(m.getName());
                    log.append(" ");
                    log.append("has error:");
                    log.append("\n\r  caused by ");
                    //记录测试过程中，发生的异常的名称
                    log.append(e.getCause().getClass().getSimpleName());
                    log.append("\n\r");
                    //记录测试过程中，发生的异常的具体信息
                    log.append(e.getCause().getMessage());
                    log.append("\n\r");
                } 
            }
        }
        log.append(clazz.getSimpleName());
        log.append(" has  ");
        log.append(errornum);
        log.append(" error.");
        // 生成测试报告
        System.out.println(log.toString());
    }
}

6.2.4 运行结果

3 x 5=15
1-1=0
1+1=11
1234567890
我写的程序没有 bug!
chufa has error:
  caused by ArithmeticException
/ by zero
NoBug has  1 error.

提示 NoBug 类中的 chufa() 这个方法有异常，这个异常名称叫做 ArithmeticException，原因是运算过程中进行了除 0 的操作。

所以，我们通过测试得出结论，NoBug 这个类有 Bug。

这样，通过注解我完成了我自己的目的，那就是对别人的代码进行测试。

所以，再问我注解什么时候用？我只能告诉你，这取决于你想利用它干什么用。

0x07 注解应用实例

注解运用的地方太多了，如：
JUnit 这个是一个测试框架，典型使用方法如下：

public class ExampleUnitTest {
    @Test
    public void addition_isCorrect() throws Exception {
        assertEquals(4, 2 + 2);
    }
}

@Test 标记了要进行测试的方法 addition_isCorrect().

还有例如ssm框架等运用了大量的注解。

0x08 总结

• 如果注解难于理解，你就把它类同于标签，标签为了解释事物，注解为了解释代码
• 注解的基本语法，创建如同接口，但是多了个 @ 符号
• 注解的元注解
• 注解的属性
• 注解主要给编译器及工具类型的软件用的
• 注解的提取需要借助于 Java 的反射技术，反射比较慢，所以注解使用时也需要谨慎计较时间成本
• 注解生效周期：在javac运行的注解处理阶段会对注解进行分析，根据注解的作用将其还原成具体的指令集。
  JDK1.6之前注解是在运行期起作用，JDK1.6提供了插入式注解处理器在编译期处理注解，相当于编译器插件，会按需修改抽象语法树，所以一旦修改了AST，会回到第一步重复词法语法分析生成抽象语法树（AST）、生成符号表、注解处理三步，直到注解处理不再修改AST。