Java基础之注解与反射
文章目录
- 1. 什么是注解？
-
- Java.Annotation
-
- 1.1 内置注解
-
- @Override
- @Deprecated
- @SuppressWarnings
- 1.2 元注解
-
- @Target
- @Retention
- @Documented
- @Inherited
- 1.3 自定义元注解
- 2. 什么是反射？
-
- 概述反射机制——Java Reflection
- 理解Class类并获取Class实例
-
- Class类
- Class类常用方法
- 得到Class类实例的几种方式
- Class对象有哪些类型？
- 类的加载内存分析与ClassLoader
-
- 类的加载过程
- 什么时候发生类的初始化
- 类加载器的作用
- JVM双亲委派机制
- 创建运行时类的对象
- 获取运行时类的完整结构
- 动态创建对象执行方法
- setAccessible性能分析
- 反射获取泛型信息
- 获取注解信息
-
- ORM——>对象关系映射
1. 什么是注解？
Java.Annotation
不仅给人看，也给程序"看"。
首先，注解是从JDK5.0开始引入的新技术。
注解不是程序本身，是对程序作出解释；它可以被其他程序（如编译器）读取。
注解的格式： @注释名 ， 有些还可添加一些参数值。例如：
@SuppressWarnings(value="unchecked").
注解的使用范围：package、class、method、field等等。
注意，通过反射机制编程实现对这些元数据的访问。
1.1 内置注解
@Override
定义在java.lang.Override中，jdk1.5开始使用。适用于修饰方法method，表示重写超类中已存在的某个方法。
@Deprecated
此注解定义在java.lang.Deprecated中，jdk1.5开始使用。可以用来修辞方法，属性，类。其含义是已废弃使用，不鼓励使用，即它很危险或已存在更好的选择，当然硬要使用也可以。
@SuppressWarnings
定义在java.lang.SuppressWarnings中,用来抑制编译时的警告信息。适用于几乎各种类型场合。该注解必须添加一个参数才能正常使用。参数已定义好，直接使用就可以。如下：
@SuppressWarnings("all")
@SuppressWarnings("unchecked")
@SuppressWarnings(value={"unchecked", "deprecation"})
...
比如：我们方法内部定义了变量，在未引用时变量呈现灰色，引用后变量恢复正常亮度颜色，这就是默认编译警告。抑制编译警告就在该方法上方添加：@SuppressWarnings(“all”) 变量颜色就正常了。
1.2 元注解
元注解， 顾名思义，就是注解的注解。专门用来注解其他注解。java中定义了4个标准的元注解类型，对其他注解做说明。在java.lang.annotation包中都可以找到。
@Target
用于描述注解的使用范围。
@Retention
用于描述注解的生命周期。在什么阶段起作用（三大阶段，SOURCE < CLASS < RUNTIME）
@Documented
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。
1.3 自定义元注解
// 自定义元注解
@Target(value = ElementType.METHOD)
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Myannotation{
}
//Target(value = ElementType.METHOD) // 表示仅适用于方法
//Target(value = {ElementType.METHOD, ElementType.TYPE}) // 方法和类都适用，替换上述即可。
//Retention 表示我们的注解在什么地方才有用。范围runtime > class > sources
//Documented 表示是否将我们的注解生成在javadoc中
//Inherited 表示子类可以继承父类的注解
// 测试元注解
public class Test{
@MyAnnotation
public void test(){
}
}
声明： public @interface 注解名（对应内容）
（在类内部时，去掉public）
每一个方法声明一个配置参数；
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声明参数的默认值；
如果只有一个参数，一般为value；
注解元素必须要有值，定义时，常使用空字符串，0作为默认值。
示例代码：
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
// 自定义注解
public class Test {
//注解可以显示赋值，若没有默认值，必须显示赋值
@MyAnnotation2(age = 18, name="张三")
public void test(){
System.out.println();
}
@MyAnnotation3("")
public void test2(){
System.out.println();
}
}
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
//注解的参数： 参数类型 + 参数名 ();
String name() default "";
int age() default 0;
int id() default -1; // 如果默认值未-1，代表不存在
String[] schools() default {"多伦多大学", "剑桥大学"};
}
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3{
String value();
}
2. 什么是反射？
动态语言VS静态语言
动态语言：是一类在运行时可以改变其结构的语言。即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：运行时结构不可改变的语言。如，Java、C/C++。
Java不是动态语言，但可称之为“准动态语言”。利用反射机制获得类似动态语言的特性。在编程时更加灵活。
概述反射机制——Java Reflection
反射机制允许程序在执行期间借助于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。
加载完类之后，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。通过它我们看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过镜子看到类的结构。所以称之为：反射。
正常： 引入需要的包类名称——>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。
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
…
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。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。
反射相关的主要API：
java.lang.Class：代表一个类
① Java.lang.reflect.Method：代表类的方法
② java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
③ java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造器
理解Class类并获取Class实例
Class类
在Object类中定义了以下的方法：
publice final Class getClass()
此方法将被所有子类继承。
以上的方法返回值的类型是一个Class类，此类是java反射的源头，实际上所谓反射从程序的运行结果来看也很好理解，即：可以通过对象，反射求出类的名称。
- Class本身是一个类
- 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hi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可以完整的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，唯有鲜活的相应的Class对象。
// 什么叫反射？
public class test extends Object{
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 通过反射获取类的Class对象
Class c1 = Class.forName("com.reflection.User");
Class c2 = Class.forName("com.reflection.User");
Class c3 = Class.forName("com.reflection.User");
System.out.println(c1); // class com.reflection.User
// 一个类在内存中只有一个Class对象
// 一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在Class对象中
System.out.println(c1.hashCode());
System.out.println(c2.hashCode());
System.out.println(c3.hashCode());
}
}
// 实体类 只有属性得类 pojo entity
class User {
private String name;
private int id;
private int age;
public User(){
}
public User(String name, int id, int age) {
this.name = name;
this.id = id;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
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;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", id=" + id +
", age=" + age +
'}';
}
}
Class类常用方法
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对象的弗雷的Class对象；
Class[] getinterfaces()：获取当前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，此对象的形参类型为paramType;
Field[] getDeclaredFields()：返回Field对象的一个数组。
得到Class类实例的几种方式
a> 已知具体的类，通过类的Class属性获取，最为安全可靠，性能最高：
Class c1 = Person.class;
b> 已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象：
Class c2 = person.getClass();
c>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 c2 = Class.forName("demo01.Student");
d> 内置基本数据类型可以直接用类名.Type
// 基本内置数据类型的包装类都有一个Type属性
Class c4 = Integer.TYPE;
System.out.println(c4); // int
// 通过子类对象获得父类类型
Class c5 = c1.getSuperClass();
System.out.println(c5); // Person
e> 还可以利用ClassLoader。
Class对象有哪些类型？
- class：外部类，成员（成员内部类，静态内部类），局部内部类，匿名内部类。
- interface：接口
- []：数组
- enum：枚举
- annotation：注解 @interface
- primitive type：基本数据类型
- void
代码示例：
Class c1 = Object.class; // 类
Class c2 = Comparable.class; // 接口
Class c3 = String[].class; // 一维数组
Class c4 = int[][].class; // 二维数组
Class c5 = Override.class; // 注解
Class c6 = ElementType.class; // 枚举
Class c7 = Integer.class; // 基本数据类型
Class c8 = void.class; // void
Class c9 = Class.class;
// 按住alt键，可以复制某一列数据，在另一列alt选中，直接粘贴即可。
System.out.println(c1);
System.out.println(c2);
System.out.println(c3);
System.out.println(c4);
System.out.println(c5);
System.out.println(c6);
System.out.println(c7);
System.out.println(c8);
System.out.println(c9);
// class java.lang.Object
//interface java.lang.Comparable
//class [Ljava.lang.String;
//class [[I
//interface java.lang.Override
//class java.lang.annotation.ElementType
//class java.lang.Integer
//void
//class java.lang.Class
// 只要元素类型月维度一致，就是同一个Class
int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
System.out.println(a.getClass().hashCode());
System.out.println(b.getClass().hashCode());
}
类的加载内存分析与ClassLoader
Java内存：
①堆：存放new的对象和数组；可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用。
②栈：存放基本变量类型+数值；引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）
③方法区（1.8成为元空间）：可以被所有的线程共享；包含了所有的class和static变量。
类的加载过程
第一步——类的加载（Load）：将类的class文件读入内存，并创建一个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成。
第二步——类的链接（Link）：将类的二进制数据合并到JRE中。
- 验证：确保加载的类没问题
- 准备：为类变量static分配内存，初始化值（
- 解析：常量名替换为引用地址的过程。
第三步——类的初始化（Initialize）：JVM负责对类进行初始化。
- 执行类构造器()方法的过程（将所有类变量的赋值合并，即按顺序赋值执行）
- 发现弗雷未初始化，先初始化父类
- 虚拟机保证类构造器方法在多线程下被正确枷锁和同步。
什么时候发生类的初始化
-
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
- 使用反射对类进行反射调用
- 初始化类时其父类未初始化，则会初始化父类
-
类的被动引用（不会发生类的初始化）
- 访问一个静态域时，只有真正声明这个域得类才会被初始化。如：当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类被初始化。
- 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。
代码测试：
// 测试类什么时候会出初始化
public class test06 {
static {
System.out.println("main类被加载");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 1. 主动引用
//Son son = new Son();
// main类被加载
// 父类被加载。。。
// 子类被加载
// Class.forName("com.reflection.Son"); // main类被加载 父类被加载。。。 子类被加载
// 2. 被动引用不会被加载 (子类没有被加载)
// System.out.println(Son.b); // main类被加载 父类被加载。。。 2
System.out.println(new Son[5]); // main类被加载 [Lcom.reflection.Son;@6e8dacdf
}
}
class Father{
static int b = 2;
static {
System.out.println("父类被加载。。。");
}
}
class Son extends Father {
static {
System.out.println("子类被加载");
}
static int m = 100;
final static int n = 1;
}
类加载器的作用
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，然后再队中生成这个类的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jabaSE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双亲委派机制
参考1
参考2：深入理解JVM
创建运行时类的对象
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
（接口、继承的父类、全部的构造器、全部的方法、全部的Field、注解 …)
举例：
Class c1 = Class.forName("com.reflection.Son");
// 获取类的信息
//System.out.println(c1.getName()); // 获得包名+类名
//System.out.println(c1.getSimpleName()); // 获取类名
// 获取类的属性
Field[] fields = c1.getFields(); // 只能找到public属性
fields = c1.getDeclaredFields(); // 获取全部的属性
// for (Field field : fields) {
// System.out.println(field);
// }
// 已知属性时获取类的指定属性
Field name = c1.getDeclaredField("name");
System.out.println(name); // private java.lang.String com.reflection.Son.name
// 获取类的方法同理
}
动态创建对象执行方法
Class c1 = Class.forName("com.reflection.User");
// 构造一个对象
User user = (User)c1.newInstance(); // 本质调用了类的无参构造器
System.out.println(user);
//User{name='null', id=0, age=0}
// 通过构造器创建对象
Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
User u2 = (User)constructor.newInstance("张三",001, 18);
System.out.println(u2); //User{name='张三', id=1, age=18}
// 通过反射调用普通方法
User u3 = (User) c1.newInstance();
// 通过反射获取一个方法
Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
// invoke： 激活的意思
// （对象, "方法的值"）
setName.invoke(u3, "王富贵");
System.out.println(u3.getName()); // 王富贵
//通过反射操作属性
System.out.println("=====================");
User u4 = (User) c1.newInstance();
Field name = c1.getDeclaredField("name");
// 关闭权限检测，获取私有属性
name.setAccessible(true); //关闭安全检测
name.set(u4, "李富贵");
System.out.println(u4.getName()); // 李富贵
setAccessible性能分析
启用/关闭安全检查开关。效率前后差别很大。
// 分析性能问题
public class Test10 {
// 普通方式调用
public static void test1(){
User u1 = new User();
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
u1.getName();
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("普通方式执行1亿次耗时："+(endTime - startTime)+ "ms");
}
// 反射方式调用
public static void test2() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
User u2 = new User();
Class c1 = u2.getClass();
Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
getName.invoke(u2, null);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("反射方式执行1亿次耗时："+(endTime - startTime)+ "ms");
}
// 反射方式、关闭检测调用
public static void test3() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
User u3 = new User();
Class c1 = u3.getClass();
Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
getName.setAccessible(true);
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
getName.invoke(u3, null);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("反射方式关闭检测执行1亿次耗时："+(endTime - startTime)+ "ms");
}
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
test1();
test2();
test3();
// 普通方式执行1亿次耗时：6ms
//反射方式执行1亿次耗时：58ms
//反射方式关闭检测执行1亿次耗时：28ms
}
}
反射获取泛型信息
java采用泛型擦除的机制引入泛型，因为泛型积极给编译器javac使用，确保数据的安全性免去强制类型转换问题，一旦编译完成，所有和泛型相关的类型全部擦除。
为了通过反射操作泛型，java新增几种类型代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型。
ParameterizedType：表示一种参数化类型，比如Collection
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
TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口
WildcardType：代表一种通配符类型表达式
// 反射获取泛型
public class Test11 {
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
Method method = Test11.class.getMethod("test1", Map.class, List.class);
Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes(); // 获取类型
for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
System.out.println("##" + genericParameterType);
if (genericParameterType instanceof ParameterizedType) {
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments){
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
}
System.out.println("==================");
method = Test11.class.getMethod("test2", null);
Type genericReturnType = method.getGenericReturnType(); // 获取类型
if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) {
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments){
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
//##java.util.Map获取注解信息
ORM——>对象关系映射
利用注解和反射完成类和表结构的映射关系。
//练习反射操作注解
public class Test12 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
Class c1 = Class.forName("com.reflection.Student");
// 通过反射获得注解
Annotation[] anno = c1.getAnnotations(); // 获取全部注解
for (Annotation anno1 : anno) {
System.out.println(anno1); // @com.reflection.Table01(value="db_student")
}
System.out.println("=================");
// 获得注解的value得值
Table01 table01 = (Table01) c1.getAnnotation(Table01.class);
String value = table01.value();
System.out.println(value); // db_student
System.out.println("=================");
// 获得类指定的注解
Field f = c1.getDeclaredField("name");
Field01 f01 = f.getAnnotation(Field01.class);
System.out.println(f01.columnName()); // db_name
System.out.println(f01.type()); // varchar
System.out.println(f01.length()); // 10
}
}
@Table01("db_student")
class Student{
@Field01(columnName = "db_id", type = "int", length = 10)
private int id;
@Field01(columnName = "db_age", type = "int", length = 10)
private int age;
@Field01(columnName = "db_name", type = "varchar", length = 10)
private String name;
public Student() {
}
public Student(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 "Student{" +
"id=" + id +
", age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Table01{
String value();
}
//属性的注解
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Field01{
String columnName();
String type();
int length();
}