注解和反射

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title: 注解和反射
date: 2020-06-12 18:43:27
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- Java

注解和反射笔记

注解

什么是注解

java.Annotation包

• Annotation是从JDK5.0开始引入的新技术

• Annotation的作用：

  • 不是程序本事，可以对程序做出解释（这一点和注释comment没什么区别）
  • 可以被其他程序（比如编译器）读取

• Annotation的格式

  • 注解是以"@注释名"在代码中存在的，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，filed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，此注解只适合用于修辞方法，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.Deprecated中，此注解可以用于修辞方法，属性，类，表示不鼓励程序员使用这样的元素，通常是因为他们很危险或者存在更好的选择

@SuppressWarnings:定义在java.lang.SuppressWarning中，用来抑制编译时的警告信息。

元注解

• 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，他们被用来提供给对其他annotation类型做说明
  • @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
    • （SOURCE
  • @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

自定义注解

使用@interface自定义注解时，自动继承了java.lang.anntation.Anntation接口

分析：

1. @interface用来声明一个注解，格式：public @interface 注解名 {定义内容}
2. 其中每一个方法实际上是声明了一个配置参数
3. 方法的名称就是参数的名称
4. 返回值的类型就是参数的类型（返回值只能是基本类型，Class，String，enum）
5. 可以通过default来声明参数的默认值
6. 如果只有一个参数成员，一般参数名为value
7. 注解元素必须有值，我们定义注解元素时，经常使用空字符串，0作为默认值

/**
 * @author zhang
 * @date 2020/6/10 19:05
 */
public class Demo3 {
    @MyAnnotation2(name = "张三",schools = {"黑龙江八一农垦大学"})
    public void test(){}
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
    //注解的参数
    String name() default "";
    int age() default 0;
    int id() default 1;

    String[] schools() default {"清华大学"};
}

反射

反射概述

• Reflection(反射)时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获取任何类的内部信息，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")

• 加载完类之后，在堆内存的方法去中就产生了一个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。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射

Java反射的优缺点

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，我们可以告诉JVM，我们希望做什么兵器它满足我们的需求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

获得反射对象

Class类

对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE都为其保留了一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定的某个结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void[])的有关信息。

• 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，支队任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象

Class的常用方法

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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，返回一个Class对象的实例
getName()	返回此Class对象表示的实体(类、接口、数组类或void)的名称
Class getSuperClass	返回当前Class对象的父类Class对象
Class[] getinterfaces	返回当前Class对象的接口
ClassLoader getClassLoader	返回该类的类加载器
Constructor[] getConstructors()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
Method getMethod(String name,Class… T)	返回一个Method对象，此对象的参数类型为paramType
Field[] getDeclaredFields()	返回Field对象的一个数组

Java内存分析

类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。

• 加载：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运行时的数据结构，然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象
• 链接：将java类的二进制文件合并到JVM的运行状态之中的过程
  • 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题
  • 准备：正式为变量(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
  • 解析：虚拟机常量池内的符号引用(常量名)替换为直接引用（地址）的过程
• 初始化：
  • 执行类构造器()方法的过程。类构造器()方法由编译器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。（类构造器时构造类信息的，不是构造该类对象的构造器）
  • 当初始化一个类的时候，如果发现器父类没有进行初始化，则需要先触发器父类的初始化
  • 虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

什么时候会发生类的初始化？

• 类的主动引用（一定会发生类的初始化）
  • 当虚拟机启动时，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，则先会初始化它的父类
• 类的被动引用（不会发生类的初始化）
  • 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。如：当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化
  • 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（常量在链接阶段就已经存入调用类的常量池了）

类加载器

类加载器的作用：将class文件的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类可以按照要求查找类，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

获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构

Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

• 实现类的全部接口
• 所继承的父类
• 全部的构造器
• 全部的方法
• 全部的Field
• 注解
• 。。。

package reflect;

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

/**
 * @author zhang
 * @date 2020/6/12 15:59
 */
public class Demo6 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        Class<?> c1 = Class.forName("reflect.User");
        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());
        System.out.println(c1.getSimpleName());

        //获得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields();//只能获得public修饰的
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        Field[] fields1 = c1.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields1) {
            System.out.println(field);
        }

        //获得类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();//获得本类机器父类的全部public方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }

        //获得构造器
        Constructor<?>[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }

        //获得指定的构造器
        Constructor<?> constructor = c1.getConstructor(String.class,int.class,int.class);
        System.out.println(constructor);
    }
}

有了class对象，能做什么？

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

调用指定的方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。

1. 通过Class类的getMethod(String name,Class…parameterTypes)方法取得一个Method对象，并设置此方法操作是锁需要的参数类型
2. 之后使用Object invoke(Object obj,Object[] args)进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息。

Object invoke(Object obj,Object...args)

• Object对应原方法的返回值，若方法无返回值，此时返回null
• 若原方法为静态方法，此时形参Object obj可为null
• 若原方法参数列表为空，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(true)方法，将可访问private的方法。