Java高级语言特性之注解

注解的定义

Java 注解(Annotation)又称 Java 标注,是 JDK1.5 引入的一种注释机制。

注解是元数据的一种形式,提供有关于程序但不属于程序本身的数据。注解对它们注解的代码的操作没有直接影响。
注解本身没有任何意义,单独的注解就是一种注释,他需要结合其他如反射、插桩等技术才有意义。

如何定义一个注解

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Example {
    String value() default "xxx";
}

这里是注解的一个简单的例子,在接口前面加上一个@,就能定义一个注解了。
在这个注解中还有一个value()的成员变量,其中我们为它赋了默认值“xxx”,如果没有默认值,那么该注解使用的时候,就必须为它传值。

注解上面还有两个注解,我们将之称为元注解。

元注解

元注解,即在定义注解时,注解类也能够使用其他的注解声明。这种对注解类型进行注解的注解类,我们称之为 meta-annotation(元注解)。

声明的注解允许作用于哪些节点使用@Target声明,例如ElementType.FIELD允许在成员变量上使用,而@Target注解是一个一对多的关系,即我们所写的注解可以在多个地方定义,在类上定义,在方法上定义,等等;

保留级别由@Retention 声明。其中保留级别如下。

  • RetentionPolicy.SOURCE
  • 标记的注解仅保留在源级别中,并被编译器忽略。
  • RetentionPolicy.CLASS
  • 标记的注解在编译时由编译器保留,但 Java 虚拟机(JVM)会忽略。
  • RetentionPolicy.RUNTIME
  • 标记的注解由 JVM 保留,因此运行时环境可以使用它。

当我们使用@SOURCE声明注解时候,@Example注解的保留级别为SOURSE,即保留到源码阶段。

@Example("123")
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
    }
}

通过ASM反编译工具查看MainActivity.class字节码,并没有看到注解的存在,因为在编译过程中,注解已经被抹除了

// class version 51.0 (51)
// access flags 0x21
这里并没有看到注解的存在了
public class com/example/anatationtest/MainActivity extends androidx/appcompat/app/AppCompatActivity {

  // compiled from: MainActivity.java

  // access flags 0x1
  public ()V
  ......
  protected onCreate(Landroid/os/Bundle;)V
   ......
}

注解的应用场景

根据注解的保留级别不同,对注解的使用自然存在不同场景。由注解的三个不同保留级别可知,注解作用于:
源码、字节码与运行时可以产生不同的应用场景。

级别 技术 说明
源码 APT 在编译期能够获取注解与注解声明的类包括类中所有成员信息,一般用于生成额外的辅助类
字节码 字节码增强 在编译出Class后,通过修改Class数据以实现修改代码逻辑目的。对于是否需要修改的区分或者修改为不同逻辑的判断可以使用注解
运行时 反射 在程序运行期间,通过反射技术动态获取注解与其元素,从而完成不同的逻辑判定

APT技术

APT技术,APT,全称为Annotation Processor Tools ,即注解处理器

要定义一个注解处理器,首先要新建一个普通Java模块,并在app模块中依赖。
在其中新建一个注解处理器,继承自AbstractProcessor,编译器已经为我们在内部实现了注解的采集,我们只需要对注解进行处理就可以了。

@SupportedAnnotationTypes("com.example.anatationtest.Example")
public class ExampleProcessor extends AbstractProcessor {
    @Override
    public boolean process(Set set, RoundEnvironment roundEnvironment) {
        Messager messager = processingEnv.getMessager();
        messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE,"========这里是打印信息========");
        return false;
    }
}

正如Activity类需要在Manifest中注册一样,注解器也需要配置才可以生效。配置文件层级为compiler/main/resources/META-INF/services/javax.annotation.processing.Processor

其中配置文件内容为,即定义的注解处理器的路径

com.example.compile.ExampleProcessor

注解处理程序运行在什时候

我们知道,一个.java文件要由javac编译成.class文件,并交由虚拟机去运行。在这个过程中,javac会采集到所有的注解信息,并包装成Element节点,然后交给注解处理程序。那么怎么证明这一点呢?

试着Make Project,可以在Build Output中的compileDebugJavaWithJavac Task中看到我们写在代码中的打印信息,说明javac编译.java文件的阶段调起了注解处理程序。

Android注解语法检查

在Android中我们需要设计接口以供使用者调用时,如出现需要对入参进行类型限定,如限定为资源ID、布局ID等类型参数,将参数类型直接给定int即可。然而,我们可以利用Android为我们提供的语法检查注解,来辅助进行更为直接的参数类型检查与提示。

如参数限制为:图片资源ID。这里利用了@Drawable 来限定入参为Drawable类型的int值

public Drawable getMyDrawable(@DrawableRes int id) {
       return getDrawable(id);
}

在平时开发中假如有一个方法限制了入参的类型,那么我们可以使用枚举来解决。

private Weekday currentDay;

    enum Weekday {
        SUNDAY,MONDAY
    }
    public void setCurrentDay(Weekday currentDay){
        this.currentDay=currentDay;
}

但是通过ASM字节码工具可以发现,枚举其实是生成了对象,较int基本数据类型会比较占用内存

// access flags 0x4019
public final static enum Lcom/enjoy/ annotat ion/ intdef/Test$WeekDay; SUNDAY
// access flags 0x4019
public final static enum Lcom/ enjoy/ annotation/ intdef /Test$WeekDay; MONDAY

这时候就可以使用@IntDef注解来进行语法检查,@IntDef是AndroidX为我们提供的一个元注解。由IDE来实现,在我们编写代码的时候进行检查。

@WekDay
private static int mCurrentIntDay;

@IntDef({SUNDAY, MONDAY})
@Target({ElementType.FIELD, ElementType.PARAMETER})
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
@interface WekDay {  //注解

}

public static void setCurrentDay(@WekDay int currentDay) {
   mCurrentIntDay = currentDay;
}

但是,语法检查阶段对于我们编译是不会产生影响的。

字节码增强技术

什么叫字节码增强技术?就是在字节码中写代码。平时我们是在.java文件中去编写代码,其有一定的格式,也正如.java一样,.class文件也有一定的格式(数据按照特定的方式记录与排列)。

QQ空间曾经发布的热修复解决方案中利用Javaassist 库实现向类的构造函数中插入一段代码解决
CLASS_ISPREVERIFIED 问题。包括了Instant Run的实现以及参照Instant Run实现的热修复美团Robus等等等等都利用到了插桩技术。

插桩就是将一段代码插入到另一段代码,或替换另一段代码。字节码插桩顾名思义就是在我们编写的源码编译成字节码(Class)后,在Android下生成dex之前修改Class文件,修改或者增强原有代码逻辑的操作。

由于对于该技术也只是有所了解,因此不做更多赘述。如果大家感兴趣可以自己去加强学习。

利用注解加反射实现findViewById

我们利用注解加反射来实现一个简单的findViewById。

首先我们定义一个@InjectView的注解 ,里面包含一个@Idres int类型的成员变量,用来存放控件的id值。
由于程序需要在运行期间利用反射来获取元素的注解和值,因此注解应声明在Runtime阶段执行

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface InjectView {
    @IdRes int value();
}

使用注解:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @InjectView(R.id.tv_text)
    TextView textView;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        InjectUtil.injectView(this);
        textView.setText("使用了@InjectView注解");
    }
}

InjectViewUtil 处理工具类

public class InjectUtil {
    public static void injectView(Activity activity) {
        Class cls = activity.getClass();
        //获得成员变量
        Field[] declaredFields = cls.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            //判断是否被@Inject注解
            if (declaredField.isAnnotationPresent(InjectView.class)) {
                InjectView annotation = declaredField.getAnnotation(InjectView.class);
                //获得注解的值
                int id = annotation.value();
                View view = activity.findViewById(id);
                //反射设置属性的值
                declaredField.setAccessible(true);//设置访问权限,允许操作private属性
                try {
                    declaredField.set(activity, view);
                } catch (IllegalAccessException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

InjectViewUtil在处理时,先通过getClass拿到Activity的类对象,再使用getDeclaredFields拿到其成员变量,并通过if (declaredField.isAnnotationPresent(InjectView.class))
判断是否被@InjectView注解过了,并进一步拿到id值,最后使用set方法设置回去。运行项目,观察效果,TextView 对象已经获取到了实例,并修改为了我们设置的text值。

这是ButterKnife早期的实现,但由于运行阶段利用反射去处理注解,会影响运行时的性能,所以后面它是在编译时对注解进行解析完成相关代码的生成,即刚刚介绍的第一种,利用注解处理器去完成findViewById的过程,相关源码大家感兴趣的话可以去查阅。

关于java注解的知识本次就介绍到这~

じゃ、また

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