Java注解和反射
注解和反射
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- 1.注解
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- 1.1注解入门
- 1.2内置注解
- 1.3元注解
- 1.4自定义注解
- 2.反射
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- 2.1反射概述
- 2.2反射机制提供的功能
- 2.3反射优缺点
- 2.4反射的主要API
- 2.5Class类
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- 2.5.1获取Class类的实例
- 2.5.2所有类型的Class对象
- 2.6类加载内存分析
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- 2.6.1类初始化
- 2.6.2类加载器
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- 双亲委派机制
- 2.7获取类的运行时结构
- 2.8动态创建对象执行方法
1.注解
1.1注解入门
1.2内置注解
@Override:重写方法
@Deprecated：表示废弃注解，用于修饰方法，属性，类，表示不鼓励使用，通常为危险或者有更好的选择
@SuppressWarnings:镇压警告注解，抑制编译时的警告信息，需要有参数才能使用，这些参数都是定义好了的
1.3元注解
用于修饰注解的注解
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})//可以用在哪些地方
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//表示注解生效的时机
@Documented //表示是否将我们的注解生成在JAVAdoc中
@Inherited //子类可以继承父类的注解
1.4自定义注解
1.简单定义
//自定义注解
public class TestDefined {
//注解可以赋值，如果没有默认值，就必须给出赋值
@MyAnnotation
public void test(){
}
@MyAnnotation2("我")
public void test2(){
}
}
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation{
//注解的参数：参数类型 参数名();
String name() default "";//设置默认值为空
int age() default 0;
int id() default -1;//默认值为-1，代表不存在
String[] schools() default {"长安大学"};
}
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
/*
注解只有一个参数时，最好用value，这样调用时不用写value=
直接写参数的值就可以了
*/
String value();
}
- 自定义注解，通过反射完成性别赋值和年龄校验
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.reflect.Field;
public class AnnotationTest {
public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {
User user = new User();
initUser(user);
checkUser(user);
}
static void initUser(User user) throws IllegalAccessException {
// 获取User类中所有的属性(getFields无法获得private属性)
Field[] fields = User.class.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
if (field.isAnnotationPresent(InitSex.class)) {
InitSex initSex = field.getAnnotation(InitSex.class);
field.setAccessible(true);
field.set(user, initSex.sex().toString());
System.out.println("完成属性值的修改，修改值为:" + initSex.sex().toString());
}
}
}
static boolean checkUser(User user) throws IllegalAccessException {
Field[] fields = User.class.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
if (field.isAnnotationPresent(ValidateAge.class)) {
ValidateAge annotation = field.getAnnotation(ValidateAge.class);
field.setAccessible(true);
field.set(user, annotation.value());
int age = (int) field.get(user);
System.out.println("age = " + age);
if (age < annotation.min() || age > annotation.max()) {
System.out.println("年龄值不符合条件");
return false;
}
}
}
System.out.println("年龄值符合条件");
return true;
}
}
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface InitSex {
enum SEX_TYPE {
MAN,
WOMAN
}
SEX_TYPE sex() default SEX_TYPE.MAN;
}
@Target({ElementType.FIELD, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface ValidateAge {
int min() default 18;
int max() default 99;
int value() default 23;
}
class User {
private String userName;
@ValidateAge
private int age;
@InitSex(sex = InitSex.SEX_TYPE.WOMAN)
private String sex;
public User() throws IllegalAccessException {
//AnnotationTest.initUser(this);
//AnnotationTest.checkUser(this);
}
public String getUserName() {
return userName;
}
public void setUserName(String userName) {
this.userName = userName;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getSex() {
return sex;
}
public void setSex(String sex) {
this.sex = sex;
}
}
2.反射
2.1反射概述
动态语言：在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至是代码都可以被引进，已有的函数可以被删除或者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，如Java、C、C++
Java不是动态语言，但Java可以被称为 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。
反射（Reflection）机制允许程序在执行期间借助于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。
加载完类后，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，透过这个镜子可以看到类的结构，所以，被称之为 反射。
2.2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
…
2.3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
2.4反射的主要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.lang.reflect.Constructor //代表类的构造器
2.5Class类
Class类的对象只能由系统建立；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，唯有获得相应的Class对象
常用方法：
static Class.forName(String name)//返回指定类名的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
2.5.1获取Class类的实例
//测试Class类的创建方式有哪些
public class TestClass {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Person person = new Student();
System.out.println("这个人是："+person.name);
//方式一：通过对象获得
Class c1 = person.getClass();
System.out.println(c1.hashCode());
//方式二：forName获得
Class c2 = Class.forName("com.reflection.testclass.Student");
System.out.println(c2.hashCode());
//方式三：通过类名.class获得
Class c3 = Student.class;
System.out.println(c3.hashCode());
//方式四：基本内置类型的包装类都有一个TYPE属性
Class c4 = Integer.TYPE;
System.out.println(c4.hashCode());
System.out.println(c4);
//获得父类类型
Class c5 = c1.getSuperclass();
System.out.println(c5);
}
}
class Person{
public String name;
public Person() {
}
public Person(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
class Student extends Person{
public Student(){
this.name="学生";
}
}
class Teacher extends Person{
public Teacher(){
this.name="老师";
}
}
2.5.2所有类型的Class对象
//测试所有类的Class
public class TestClass2 {
public static void main(String[] args) {
Class c1 = Object.class;
Class c2 = Comparable.class;
Class c3 = String[].class;
Class c4 = int[][].class;
Class c5 = Override.class;
Class c6 = ElementType.class;
Class c7 = Integer.class;
Class c8 = void.class;
Class c9 = Class.class;
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);
//只要元素类型和维度一样，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());
}
}
//运行结果：
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
1735600054
1735600054
2.6类加载内存分析
加载—>链接—>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。该方法是由编译器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。（类构造器使构造类信息的，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
public class Test01 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println(A.m);
/*1.加载到内存，会产生一个类对应的Class对象
2.链接，链接结束后m=0
3.初始化
(){
System.out.println("A类的静态代码块初始化");
m=300;
m=100;
}
*/
}
}
class A{
static{
System.out.println("A类静态代码块初始化");
m = 300;
}
static int m =100;
public A(){
System.out.println("A类的无参构造初始化");
}
}
//运行结果：
A类静态代码块初始化
A类的无参构造初始化
100
2.6.1类初始化
什么时候会发生类初始化？
1.类的主动引用（会发生初始化）
-main方法所在的类
-new一个类的对象
-调用类的静态成员（final除外）和静态方法
-对类进行反射调用
-若子类被初始化，会先初始化其父类
2.类的被动引用（不会发生初始化）
-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）
//类加载机制
public class ClassLoadTest {
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();
//int a = Son.m;
//Class clsSon = Class.forName("Son");
}
}
class Father {
static int b = 1;
static {
System.out.println("父类被加载");
}
}
class Son extends Father {
static {
System.out.println("子类被加载");
m = 300;
}
static int m = 100;
static final int A = 50;
}
运行结果：
Main类被加载
父类被加载
子类被加载
将上述代码中main方法的方法体替换为
//2.被动引用
int b = Son.b;
// Son[] sons = new Son[5];
// int a = Son.A;
分别对应被动引用的三种情况
运行结果分别为：
1.
Main类被加载
父类被加载
2.
Main类被加载
3.
Main类被加载
说明以上情况Son类不会被初始化
2.6.2类加载器
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
引导类加载器又称根加载器
/**
* 类加载器
*/
public class cClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
//获取系统类加载器
ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader);
//获取系统类加载器的父类加载器--扩展类加载器
ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
System.out.println(parent);
//获取扩展类加载器的父类加载器--根加载器（C/C++）
ClassLoader parent1 = parent.getParent();
System.out.println(parent1);
}
}
运行结果：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1b6d3586
null
null是因为用c/c++写的，Java获取不到
测试加载各类的加载器
//测试当前类是哪个加载器加载的
ClassLoader classLoader = Class.forName("cClassLoaderTest").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
//测试JDK内置的类是哪个加载器加载的
ClassLoader classLoader1 = Class.forName("java.lang.String").getClassLoader();
System.out.println(classLoader1);
运行结果：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
null
分析：
可以看出自己写的是由系统类加载器加载的，lang包下的类由于在jre/lib/rt.jar包中，所以是由根加载器加载的
同时可以获取类加载器可以加载的路径
//获取类加载器可以加载的路径
String property = System.getProperty("java.class.path");
System.out.println(property);
返回值为String，格式为 path1;path2;path3…
转换后为：
/**
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\charsets.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\deploy.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\dnsns.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\jaccess.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\localedata.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\nashorn.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\sunec.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\ext\zipfs.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\javaws.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\jce.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\jfr.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\jfxswt.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\jsse.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\management-agent.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\plugin.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\resources.jar;
* C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\jre\lib\rt.jar;
* F:\some_code\mytest\out\production\mytest;
* F:\tools\Installation_path\idea\IntelliJ IDEA Community Edition 2021.2\lib\idea_rt.jar
*/
双亲委派机制
举个例子，如果在自己项目下定义一个java.lang.String，会生效吗？
答：不会，因为自己写的String类是由系统类加载器加载的，而加载时会先往父级检索，即先去扩展类加载器查找有无此完整类名，然后去根加载器查找，当查找到根加载器的rt.jar包时，发现已经有了java.lang.String类，那么自己定义的String就不会被加载了。这样做实现了对系统类源码的保护。
此处只做简述，关于双亲委派机制的源码实现在ClassLoader 中，有兴趣可自行探索；此处转载以为大佬的博客通俗易懂的双亲委派机制
2.7获取类的运行时结构
运行时类的结构，都能通过反射获取
Field
Method
Constructor
Superclass
Interface
Annotation
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* 反射获取类的运行时结构
*/
public class cReflectClassInfoTest {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
// Class cFruit = Class.forName("Fruit");
Fruit fruit = new Fruit();
Class cFruit = fruit.getClass();
//获取名字
System.out.println(cFruit.getName());//全类名（含包名）
System.out.println(cFruit.getSimpleName());//仅有类名
//获得属性
System.out.println("----------");
Field[] fields = cFruit.getFields();//获取public属性
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}
System.out.println("==========");
fields = cFruit.getDeclaredFields();//获取全部属性（包括private）
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}
//获得指定属性
// cFruit.getField("fName");
Field fName = cFruit.getDeclaredField("fName");
System.out.println(fName);
//获得方法
System.out.println("==========");
Method[] methods = cFruit.getMethods();//本类及父类的public方法
for (Method method : methods) {
System.out.println("普通的: " + method);
}
methods = cFruit.getDeclaredMethods();//本类全部方法
for (Method method : methods) {
System.out.println("全部: " + method);
}
//获得指定方法
Method setFName = cFruit.getMethod("setFName", String.class);
setFName.invoke(fruit, "苹果");
System.out.println(fruit.getFName());
System.out.println(setFName);
//获得构造器
Constructor[] constructors = cFruit.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
constructors = cFruit.getDeclaredConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println("===" + constructor);
}
//获得指定的构造器
Constructor constructor = cFruit.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
System.out.println(constructor);
}
}
class Fruit {
private String fName;
private int price;
public Fruit() {
}
private Fruit(String fName, int price) {
this.fName = fName;
this.price = price;
}
private void buy() {
System.out.println("水果被买走了");
}
public String getFName() {
return fName;
}
public void setFName(String fName) {
this.fName = fName;
}
public int getPrice() {
return price;
}
public void setPrice(int price) {
this.price = price;
}
@Override
public String toString() {
return "Fruit{" +
"fName='" + fName + '\'' +
", price=" + price +
'}';
}
}
运行结果：
Fruit
Fruit
----------
==========
private java.lang.String Fruit.fName
private int Fruit.price
private java.lang.String Fruit.fName
==========
普通的: public int Fruit.getPrice()
普通的: public java.lang.String Fruit.getFName()
普通的: public void Fruit.setPrice(int)
普通的: public void Fruit.setFName(java.lang.String)
普通的: public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException
普通的: public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException
普通的: public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException
普通的: public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)
普通的: public java.lang.String java.lang.Object.toString()
普通的: public native int java.lang.Object.hashCode()
普通的: public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()
普通的: public final native void java.lang.Object.notify()
普通的: public final native void java.lang.Object.notifyAll()
全部: private void Fruit.buy()
全部: public int Fruit.getPrice()
全部: public java.lang.String Fruit.getFName()
全部: public void Fruit.setPrice(int)
全部: public void Fruit.setFName(java.lang.String)
苹果
public void Fruit.setFName(java.lang.String)
public Fruit()
===public Fruit()
===private Fruit(java.lang.String,int)
private Fruit(java.lang.String,int)
2.8动态创建对象执行方法
1.获取类的class对象，通过class对象newInstance()方法构建类的对象
前提：1.有无参构造器 2.访问权限足够(public)
2.获取类的class对象，通过有参构造器构造对象，可通过setAccessible(true)绕过访问权限检测（非public检测）
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
//反射使用：动态创建对象调用方法
public class cReflectUseTest {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
//获得class对象
Class<?> cFruit = Class.forName("Fruit");
System.out.println(cFruit);
//创建对象
Fruit fruit1 = (Fruit) cFruit.newInstance();
System.out.println(fruit1);
//通过构造器创建对象
Constructor<?> constructor = cFruit.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
constructor.setAccessible(true);
Fruit fruit2 = (Fruit) constructor.newInstance("西瓜", 3);
System.out.println(fruit2);
//通过反射调用普通方法
Fruit fruit3 = (Fruit) cFruit.newInstance();
Method setFName = cFruit.getDeclaredMethod("setFName", String.class);
setFName.invoke(fruit3, "香蕉");//invoke:激活 (对象, 方法参数)
System.out.println(fruit3.getFName());
//通过反射操作属性
Fruit fruit4 = (Fruit) cFruit.newInstance();
Field fName = cFruit.getDeclaredField("fName");
fName.setAccessible(true);//使之可操作，private的属性需要此设定
fName.set(fruit4, "橘子");
System.out.println(fruit4.getFName());
}
}
class Fruit
Fruit{fName='null', price=0}
Fruit{fName='西瓜', price=3}
香蕉
橘子
setAccessible(boolean) 的作用是禁用和启动（默认）访问安全检查开关，即允许和不允许操作权限不够的资源，Method、Firld、Constructor均直接或间接继承自AccessibleObject 类，可调用其中的setAccessible(boolean) 方法
setAccessible(true) 表示禁用访问权限检查，允许对权限不够的资源进行操作，比如对private的方法进行调用