注解是从JDK 5.0开始引入的新技术。注解的作用是:1)不是程序本身,可以对程序作出解释(这作用与注释comment类似);2)可以被其他程序(比如:编译器等)读取。
注解的格式: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”)镇压警告信息的注释。
注解在哪里使用?
可以附加在package 、class、method、field 等上面,相当于给它们添加了额外的辅助信息,可以通过反射机制实现对这些元数据的访问。
元注解的作用就是负责注解其他注解,Java定义了四个标准的meta-annotation类型,用来提供对其他annotation 类型做说明。
这些类型和它们所支持的类在java.lang.Annotation 包中可以找到。
使用@interface
自定义注解时,自动继承 java.lang.annotation.Annotation接口。
分析:
1.@Interited 用来声明一个注解,格式:public @ interface 注解名{ 定义内容 }。
2.其中的每一个方法实际上是声明了一个配置参数,例如String value();
。
3.方法的名称就是参数的名称。
4.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)。
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,并且在赋值时value可以省略。
7.注解元素必须要有值,我们定义注解元素时,经常使用空字符串或0作为默认值。当默认值为-1时,表示不存在。
public class AnnotationDemo02 {
//注解的元素必须要有值,在定义注解元素时经常使用0或者空字符串作为默认值
//如果没有赋予默认值,一定需要赋值;定义了默认值,也可以重新显示赋值
@MyAnnotation2(name = "ran")
public void test(){
}
//注解的元素赋值不需要注意顺序
@MyAnnotation2(age = 6, name = "ran")
public void test1(){
}
//在使用注解时可以省略value
@MyAnnotation3("ran")
public void test2(){
}
}
//定义一个注解
//@Target: 表示注解可以用在哪些地方(方法、属性、类等)
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
//@Retention: 表示注解放在什么地方有效,参数可以为(SOURCE
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
//注解的参数:参数类型 参数名();不是方法
String name();
//可以通过default来声明参数的默认值
int age() default 0;
int id() default -1;//如果默认值为-1,表示不存在
String[] schools() default {"hahaha", "xixixi"};
}
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3{
//注解的参数:参数类型 参数名();不是方法
//如果只有一个参数成员,一般定义参数的名为value,在使用注解时可以省略value
String value();
}
动态语言
是一类在运行时可以改变其结构的语言,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,其特点是运行时结构不可变的语言。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!
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(属性、方法、构造器、接口),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),这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可以通过这个对象看到类的结构。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 反射机制提供的功能:
1.在运行时判断任意一个对象所属的类
2.在运行时构造任意一个类的对象
3.在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
4.在运行时获取泛型信息
5.在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
6.在运行时处理注解
7.生成动态代理
Java反射优缺点
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。
反射相关主要API:
java.lang.Class :代表一个类
java.lang.reflect.Method:代表类的方法
java.lang.reflect.Field:代表类的属性(字段)
java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器
在Object类中定义了以下的方法,此方法将被所有子类继承:
public final Class getClass();//返回值是一个Class类,此类是Java反射的源头。该方法可以通过对象反射得到类的名称。
对于每个类而言,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(class/interface/enum/annotation/primitive type/void/门)的有关信息:
1.Class本身也是一个类
2.Class对象只能由系统建立对象
3.一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
4.一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
5.每个类的实例都会记得自己是由哪个Class 实例所生成
6.通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
7.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
获得Class类的实例的几种方法:
方式一:通过类的class属性获得(最安全)
Class c = 类.class;
方式二:通过类的实例的getClass()获得
Class c = 类的实例.getClass();
方式三:通过Class类的forName()获得,参数为类的全类名(包名+类名)
Class c = Class.forName(包名+类名);
方式四:基本内置数据类型可以直接用类名.Type
Class c = Integer.TYPE;
方式五:还可以利用ClassLoader
Class 类的常用方法:
static Class forName(“java.lang.String”);//返回指定的String内容的类的Class对象
String getName();//返回Class对象的对应类的名字:包名+类名
String getSimpleName();//返回Class对象的对应类的名字:类名
Field[] getFields();//返回Class对象的对应类中所有public属性的一个数组
Field[] getDeclaredFields();//返回Class对象的对应类中所有属性的一个数组
Field getField(“属性名”);//返回Class对象的对应类中指定的public属性
Field getDeclaredField(“属性名”);//返回Class对象的对应类中指定属性
Method[] getMethods();//返回Class对象的对应类及其父类中所有public类的一个数组
Method[] getDeclaredMethods();//返回Class对象的对应类中所有类的一个数组
Method getMethod(“类名”,“形参类型.class”);//返回Class对象的对应类中指定的public方法
Method getDeclaredMethod(“类名”,“形参类型.class”);//返回Class对象的对应类中指定方法
Constructor[] getConstructors();//返回Class对象的对应类中包含的public Constructor数组
Constructor[] getDeclaredConstructors();//返回Class对象的对应类中包含的所有Constructor数组
Constructor getConstructor(“形参的数据类型.class”);//返回Class对象的对应类中指定的public Constructor
Constructor getDeclaredConstructor(“形参的数据类型.class”);//返回Class对象的对应类中指定的所有Constructor
Class getSuperclass();//返回Class对象的对应类的父类的Class
Class[] getInterfaces();//返回Class对象的对应类实现的接口数组
Class[] getAnnotation();//返回Class对象的对应类的注解数组
ClassLoader getClassLoader();//返回该类的类加载器
Object newInstance();//调用缺省构造方法,返回Class对象的一个Object类型的实例
public class ReflectDemo02 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
Person person = new Student();
System.out.println("这个人是:"+person.name);
//方式一:通过类的class属性获得(最安全)
//Class c = 类.class;
Class c1 = Student.class;
System.out.println(c1);//class reflect.Student
//方式二:通过类的实例的getClass()获得
//Class c = 类的实例.getClass();
Class c2 = person.getClass();
System.out.println(c2);//class reflect.Student
//方式三:通过类的全类名(包名+类名),通过Class类的forName()
//Class c = Class.forName(包名+类名);
Class c3 = Class.forName("reflect.Student");
System.out.println(c3);//class reflect.Student
//方式四:基本内置数据类型可以直接用类名.Type
Class c4 = Integer.TYPE;
System.out.println(c4);//int
//方式五:还可以利用ClassLoader
//Class类的常用方法
//Class c1.getSuperclass();//返回Class对象的父类的Class对象
Class c5 = c1.getSuperclass();
System.out.println(c5);//class reflect.Person
//Class[] c1.getInterfaces();//返回Class对象实现的接口
Class[] interfaces = c1.getInterfaces();
System.out.println(interfaces[0]);//interface java.lang.Runnable
//ClassLoader c1.getClassLoader();//返回该类的类加载器
ClassLoader cl = c1.getClassLoader();
System.out.println(cl);//jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@63947c6b
//Constructor[] c1.getConstructors();//返回一个包含某些Constructor对象的数组
Constructor[] constructor = c1.getConstructors();
System.out.println(constructor.length);//1
System.out.println(constructor[0]);//public reflect.Student()
}
}
//Person类
class Person{
public String name;
public Person() {
}
public Person(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
//Student类
class Student extends Person implements Runnable{
public Student() {
this.name = "学生";
}
@Override
public void run() {
}
}
//Teacher类
class Teacher extends Person{
public Teacher() {
this.name = "老师";
}
}
哪些类型可以有Class对象:
public static void main(String[] args) {
//class:外部类,成员类(成员内部类、静态内部类),局部内部类,匿名内部类
Class c1 = Object.class;
//interface:接口
Class c2 = Comparable.class;
//[]:数组
Class c3 = int[].class;
Class c4 = String[][].class;
//enum:枚举
Class c5 = ElementType.class;
//annotation:注解
Class c6 = Override.class;
//primitive type:基本数据类型
Class c7 = Integer.class;
//void
Class c8 = void.class;
//Class类的Class对象
Class c9 = Class.class;
System.out.println(c1);//class java.lang.Object
System.out.println(c2);//interface java.lang.Comparable
System.out.println(c3);//class [I
System.out.println(c4);//class [[Ljava.lang.String;
System.out.println(c5);//class java.lang.annotation.ElementType
System.out.println(c6);//interface java.lang.Override
System.out.println(c7);//class java.lang.Integer
System.out.println(c8);//void
System.out.println(c9);//class java.lang.Class
//只要元素的类型和维数都一样,就是同一个Class对象
int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
System.out.println(a.getClass().hashCode());//990368553
System.out.println(b.getClass().hashCode());//990368553
}
当程序主动使用某个类时,如果该类还未被加载到内存中,则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。
JAVA的类加载过程:
1.类的加载Load:将类的class文件读入内存,并将这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构,然后生成一个代表这个类的java.lang.Class
对象(可以获取,但不能主动创建)。此过程由类的加载器完成。
2.类的链接Link: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)分配内存并设置默认初始值,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。
3.类的初始化Link:JVM负责对类进行初始化,并且将所有类变量的赋值和静态代码块进行合并。如果发现其父类还没有进行初始化,就先对其父类进行初始化。
public class ReflectDemo04 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println(a.m);
}
}
class A{
static {//static代码块
System.out.println("A类静态代码块初始化");
m = 100;
}
static int m = 30;
public A() {
System.out.println("这是A类的无参构造器");
}
}
分析类初始化
public class ReflectDemo05 {
static {
System.out.println("main类被加载");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//类的主动引用(一定会发生类的初始化)
/*main类被加载
父类被加载
子类被加载
* */
//2. new一个类的对象
// Son son = new Son();
//3.调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法
//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
// System.out.println(Son.m);//100
//4.使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
// Class c1 = Class.forName("reflect.Son");
//类的被动引用(不会发生类的初始化)
//1.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
/*main类被加载
父类被加载
* */
// System.out.println(Son.b);//2
//2.通过数组定义类引用,不会触发此类的初始化
//main类被加载
Son[] son = new Son[5];
//3.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)
//main类被加载
System.out.println(Son.M);//0
}
}
//父类
class Father{
static int b = 2;
static {
System.out.println("父类被加载");
}
}
//子类
class Son extends Father{
static {
System.out.println("子类被加载");
m = 300;
}
static int m = 100;
static final int M = 0;
}
类加载的作用: 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类加载器可以按要求查找类,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。
JVM规范定义了如下类型的类加载器:
1.引导类加载器:由C++编写,JVM自带的类加载器,负责Java平台核心库rt.jar。该加载器无法直接获取。
2.扩展类加载器:负责jre/lib/ext目录下的jar包装入工作库。
3.系统类加载器: 负责所指的目录下的类与jar包装入工作,是最常用的加载器。
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
//获得系统的类加载器
ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader);//jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@63947c6b
//获得系统的类加载器的父类加载器-->扩展类加载器
ClassLoader parent1 = systemClassLoader.getParent();
System.out.println(parent1);//jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@3b07d329
//获得扩展类加载器的父类加载器-->引导类加载器
//引导类加载器由C++编写,无法直接获取,返回null
ClassLoader parent2 = parent1.getParent();
System.out.println(parent2);//null
//测试当前的ReflectDemo06类是由哪个类加载器加载的-->系统类加载器
Class c1 = Class.forName("reflect.ReflectDemo06");
//ClassLoader getClassLoader();//返回Class对象类的类加载器
ClassLoader classLoader = c1.getClassLoader();
System.out.println(classLoader);//jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@63947c6b
//测试JDK内置的类Object是由哪个类加载器加载的-->引导类加载器
Class c2 = Class.forName("java.lang.Object");
ClassLoader classLoader1 = c2.getClassLoader();
System.out.println(classLoader1);//null
//获得系统类加载器可以加载的路径
//System.getProperty("java.class.path");
System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
/*E:\code\JAVACode\base01\src\out\production\base01;
E:\code\JAVACode\base01\src\thread01\lib\commons-io-2.6.jar
* */
}
通过反射可以获取运行时类的完整结构:Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation。
创建运行时类的对象的执行方法:
创建类的对象:调用Class对象的newlnstance()方法,其本质时调用苯类的无参构造方法,所以对应的类必须有一个无参数的构造器。
如果没有无参的构造器,可以调用类中的有参构造器,并将参数传递进去之后,才可以实例化创建类的对象。步骤如下:
1.通过Class类的getDeclaredConstructor(Class … parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器;
2.通过Constructor调用newlnstance()方法,并传递有参构造需要的数据,实例化对象。
//获得Class对象
Class c1 = Class.forName("reflect.User");
//构造一个对象
//Object o = c1.newInstance();
//强转制为User
User user1 = (User)c1.newInstance();//本质上是调用了类的无参构造器
System.out.println(user1);//User{name='null', age=0, id=0}
//当不存在无参构造器时,通过获得有参构造器创建对象
//获得指定类型的构造器
Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
//通过构造器调用newInstance()创建对象
User user2 = (User)constructor.newInstance("ran", 1, 18);
System.out.println(user2);//User{name='ran', age=1, id=18}
通过反射调用类中的方法的步骤:
1.通过Class类的getDeclaredMethod(方法名,形参类型.Class)方法获得指定的一个Method对象, 并设置此方法操作时所需要的参数类型。
2.之后调用Object invoke(Object obj, Object[] args),向方法中递要设置的obj对象和方法需要的形参值的参数信息。
如果是静态方法则Object obj为null;
如果没有形参需要传递则Object[] args为null;
如果是private方法,则需要在调用invoke()方法前,显式调用方法对象的setAccessible(true)方法关闭程序的安全检测,将可访问private方法。
//通过反射调用普通方法
//调用无参构造获得user对象
User user3 = (User)c1.newInstance();
//通过反射获取setName方法
Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
//invoke:激活的意思
//参数:对象,方法需要的形参值
setName.invoke(user3,"zhang");
System.out.println(user3.getName());//zhang
//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,需要关闭程序的安全检测,通过属性或方法的setAccessible(true)
// name.set(user4, "ran");//private属性直接访问报错
//但是在反射中也可以访问。需要关掉检查
name.setAccessible(true);//true为关闭
name.set(user4,"ran");
System.out.println(user4);//User{name='ran', age=0, id=0}
setAccessible(true):Method、Field、Constructor对象都有setAccessible()方法,其作用是启动和禁用访问安全检查的开关。
参数值为true,指反射的对象在使用时应取消Java语言访问检查;
参数值为false,指反射的对象应该实施Java语言访问检查,默认参数为false。
如果代码中必须用反射,而该句代码需要频繁的被调用,setAccessible(true)可以提高反射的效率,并且使得原本无法访问的私有成员也可以访问。
性能比较
public class ReflectDemo09 {
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
test01();
test02();
test03();
}
//普通方式调用
public static void test01(){
User user = new User();
//开始的时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
user.getName();//通过对象调用方法
}
//结束的时间
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("普通方式调用方法需要的时间:"+(endTime-startTime)+"ms");
}
//反射方式调用
public static void test02() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
User user = new User();
Class c1 = user.getClass();
Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
//开始的时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
getName.invoke(user, null);
}
//结束的时间
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("反射方式调用方法需要的时间:"+(endTime-startTime)+"ms");
}
//反射方式调用,并关闭检测
public static void test03() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
User user = new User();
Class c1 = user.getClass();
Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
getName.setAccessible(true);
//开始的时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
getName.invoke(user, null);
}
//结束的时间
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("关闭检测,反射方式调用方法需要的时间:"+(endTime-startTime)+"ms");
}
}
Java采用泛型擦除的机制来引入泛型,所以泛型仅仅是给编译器javac使用的,确保数据的安全性和免去强制类型转换问题。一旦编译完成,所有和泛型有关的类型会全部擦除。
为了通过反射操作这些类型,Java新增了ParameterizedType
, GenericArrayType
,TypeVariable
和 Wildcardlype
类型来代表不能被归一到Class 类中的类型,但是又和原始数据类型齐名的类型。
1.ParameterizedType:表示一种参数化类型,比如Collection。
2.GenericArrayType:表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型。
3.TypeVariable:是各种类型变量的公共父接口。
4.WildcardType:代表一种通配符类型表达式。
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
Method test01 = ReflectDemo10.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
//获得test01()的泛型参数类型
Type[] genericParameterTypes = test01.getGenericParameterTypes();
for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
System.out.println(genericParameterType);//Map;List
//获得泛型类型的参数信息
//判断泛型参数的类型是否等于结构化参数类型
if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){
//强制转换之后,获得它的真实信息
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
}
System.out.println("================");
//获得test02()的泛型参数类型
Method test02 = ReflectDemo10.class.getMethod("test02", null);
//获得方法的返回值泛型
Type genericReturnType = test02.getGenericReturnType();
System.out.println(genericReturnType);
//获得泛型类型的参数信息
if(genericReturnType instanceof ParameterizedType){
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
}
public void test01(Map<String, User> map, List<User> list){
System.out.println("test01");
}
public Map<String, User> test02(){
System.out.println("test02");
return null;
}
反射操作注解:
getAnnotions();
getAnnotion();
练习ORM,Object relationship Mapping–>对象关系映射
类和表的结构对应;
属性和字段对应;
对象和记录的信息对应;
利用注解和反射完成类和表结构的映射关系
public class ReflectDemo11 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
Class c1 = Class.forName("reflect.Student2");
//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=db_student的值
//获得指定类的注解值
TypeAnnotation typeAnnotation = (TypeAnnotation)c1.getAnnotation(TypeAnnotation.class);
System.out.println(typeAnnotation.value());
//获得指定字段的注解值
Field name = c1.getDeclaredField("name");
FieldAnnotation annotation = name.getAnnotation(FieldAnnotation.class);
System.out.println(annotation.columnName());
System.out.println(annotation.length());
System.out.println(annotation.type());
}
}
@TypeAnnotation("db_student")
class Student2{
@FieldAnnotation(columnName = "db_id", type = "int", length = 10)
private int id;
@FieldAnnotation(columnName = "db_age", type = "int", length = 10)
private int age;
@FieldAnnotation(columnName = "db_name", type = "varchar", length = 3)
private String name;
public Student2() {
}
public Student2(int id, int age, String name) {
this.id = id;
this.age = age;
this.name = name;
}
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 "Student2{" +
"id=" + id +
", age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
//类的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TypeAnnotation{
String value();
}
//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FieldAnnotation{
//列名注解
String columnName();
//类型注解
String type();
//长度注解
int length();
}