注解和反射的简单学习

注解和反射

1.1 什么是注解

• Annotation是从JDK5.0开始引入的新技术.
• Annotation的作用:
  • 不是程序本身,可以对程序作出解释.(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”).
• Annotation在哪里使用?
  • 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

1.2 内置注解

• @Override:定义在java.lang.Override中,此注解只适用于修辞方法,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.Deprecated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,用于抑制编译时的警告信息.与前两个注释有所不同,你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,我们选择性的使用就好了.
  • @SuppressWarnings(“all”)
  • @SuppressWarnings(“unchecked”)
  • @SuppressWarnings(value={“unchecked”,“deprecation”})
  • 等等…

1.3 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,他们被用来提供对其他annotation类型作说明.

• 这些类型和它们所支持的类在java.lang.annotation包中可以找到.(@Target,@Retention,@Documented,@Inherited)

  • @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),例如@Target(value = ElementType.METHOD): 表示该注解只能用在方法上

  • @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 < CLASS < RUNTIME),例如: @Retention(RetentionPolicy.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

1.4 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 {定义内容}

  • 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,这样在注解赋值时,value可以省略不写.

  • 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.

  • 注解可以显示赋值,如果没有默认值,我们就必须给注解赋值,比如下面的列子:

    public class Test01 {
             
        @MyAnnotation(args = {
             "123"})//由于args没有默认值,所有就必须给注解赋值
        public void test(){
             }
    }
    @Target({
             ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @interface MyAnnotation{
             
        String name() default "";
        int age() default 0;
        String[] args();
    }
    

1.5 反射机制

1.5.1 静态语言与动态语言

• 动态语言
  • 是一类在运行时可以改变其结构的语言: 例如在新的函数,对象,甚至代码可以被引进,已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化.通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构.
  • 主要动态语言: Object-C,C#,JavaScript,PHP,Python等.
• 静态语言
  • 与动态语言相对应的,运行时结构不可变的语言就是静态语言.比如Java,C,C++
  • Java不是动态语言,但Java可以称之为"准动态语言".即Java有一定的动态性,我们可以利用反射机制获得类似动态语言的特性.Java的动态性让编程的时候更加灵活.

1.5.2 反射

• 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于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")
  

• 加载完类之后,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

  正常方式: 引入需要的"包类"的名称->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
  

1.5.3 反射机制提供的功能

• 在运行时判断任意一个对象所属的类
• 在运行时构造任意一个类的对象
• 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
• 在运行时获取泛型信息
• 在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
• 在运行时处理注解
• 生成动态代理
• …

1.5.4 反射的优点与缺点

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,我们希望做什么并且它满足我们的要求.这类操作总是慢于直接执行相同的操作.

1.5.5 反射相关的主要API

• java.lang.Class: 代表一个类
• java.lang.reflect.Method: 代表类的方法
• java.lang.reflect.Field: 代表类的成员变量
• java.langreflect.Constructor:代表类的构造器
• …

1.5.6 Class类

对象照镜子后可以得到的信息: 某一个类的属性,方法和构造器,某个类到底实现了哪些接口.对于每一个类而言,JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象.一个Class对象包含了特定某个结构的有关信息.

• Class本身也是一个类

• Class对象只能由系统简历对象

• 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,唯有先获得相应的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,此对象的形参类型为paramType
  Field[] getDeclaredFields()	返回对象的一个数组

1.5.7 获取Class类的实例

1. 若已知具体的类,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 clazz = Person.class;

2. 已知某个类的实例,调用该实例的getClass()方法获取Class对象

   Class clazz = person.getClass();

3. 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 clazz = Class.forName("demo01.Student");

4. 内置基本数据类型可以直接用类型.Type, 例如Integer.

5. 还可以利用ClassLoader

1.5.8 类的加载与ClassLoader的理解

• 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去的运行时数据结构,然后生成一个代表这个类的java.lang.Class对象.
• 链接: 将Java类的二进制代码合并到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: 正式为类变量(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()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。(类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器).
  • 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。
  • 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。

1.5.9 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,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.langreflect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亲
• 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(常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了)

1.5.10 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

难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗?只要在操作的时候明确的调用类中的构造器,并将参数传涕讲去之后，才可以实例化操作。

• 步骤如下:
  • 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

1.5.11 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，并设置此方法操作时所需要的参数类型.
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。

注意:

• Object对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回nul>若原方法若为静态方法，此时形参Pbject 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(true)方法，将可访问private的方法.

setAccessible方法说明:

• Method和Fied、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true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查.
• 提高反射的效率。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true。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