Java之注解与反射
什么是注解(annotation)
Annotation的作用
1.不是程序，但是可以对程序作出解释，与注释（comment）类似
2.可以被其他程序读取（例如编译器）
Annotation的格式
注解是以“@注释名”在代码中存在的，可以添加数值，如@SupperessWarnings(value="unchecked")
Annotation在哪里使用？
可以附加在packet，class，method，field等的上方，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
内置注解
常用内置注解
@Override 重写的注解
@Deprecated 不推荐程序员使用，但是可以使用，或存在更好的方式的方法
@SuppressWarnings 用于一直编译时的警告信息，与前面两个不同，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，选择性使用即可
元注解（meta-annotation）
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
他们支持的类在Java.lang.annotation包中可以找到
1.@Target：用于描述注解的使用范围（即可以用在说明地方）
2.@Retention：表示需要在说明级别保存该注释的信息，用于描述注解的生命周期
(SOURCE < CLASS < RUNTIME)
3.@Document：表示该注解将生成在javadoc中
4.@Inherited：说明子类可以继承父类中的该注解
import java.lang.annotation.*;
//测试元注解
@MyAnnotation
public class Demo {
@MyAnnotation
public void test(){
}
}
//定义一个注解
//Target表示在何处可以使用
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
//Retention表示注解在什么地方还有效
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
//Documented表示将我们的注解生成在javadoc中
@Documented
//Inherited 子类可以继承父类的注解
@Inherited
@interface MyAnnotation{
}自定义注解
定义：使用@interface定义注解类，自动继承了java.lang.annotation.Annotation接口
注意：
1.注释类中的每一个方法其实就是配置了一个参数
2.方法名就是参数名
3.方法返回值类型就是参数类型（返回值只能是基本类型，class，String，enum）
4.可以通过default来声明参数的默认值
5.注解元素必须要有值
6.当只有一个参数时可以隐式代参，多个只能显式代参
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
public class Demo {
//注解可以显式赋值，如果没有默认值，我们必须给注解赋值
@MyAnnotation(name = "wyh",schools = "哈工大")
public void test(){
}
}
//自定义注解
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation{
//注解的参数：参数类型 + 参数名（）default + 默认值
String name() default "";
int age() default 0;
int id() default -1; //默认值为-1，如果之后的值也是-1，代表不存在，可以提醒他人
String[] schools() default {"北京大学"};
}
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
String value();
}反射概述
简而言之就是在程序运行期间改变对象的数据结构
反射可以直接读取private类型的数据
获取反射对象
一个类在内存中只有一个Class对象，一个类加载后，类的整个结构都会被封装在Class对象中
public class Demo {
public static void main(String[] args) throws Exception{
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("JavaAnnotation.$7得到class类的几种方式.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);
//获得父类型
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";
}
}方式一：通过用该类创建的对象，使用getClass方法就可获得
方式二：使用Class.getName("包名.类名")获取Class对象
方式三：直接使用类名.class获取
获取父Class对象的方式
子Class引用变量.getSuperclass()
类加载内存分析
运行程序时内存三步走：
1.加载：先将类的文件字节码内容加载到内存中，然后将这些静态数据转换成方法区运行时的数据结构（如同模板），然后在堆区生成一个代表这个类的Class对象
2.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
一、验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全问题
二、正式为类变量（static）分配内存并赋初始值，这些内存将在方法区中进行分配
三、解析：常量池内的常量名替换为直接引用（地址）的过程
3.初始化
一、执行类构造器
二、当初始化一个类时，若父类没有初始化，先初始化父类
三、虚拟机会爆炸一个类的
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println(A.m);
}
}
class A{
static {
System.out.println("静态代码块开始加载！");
m = 300;
}
static int m = 100;
public A(){
System.out.println("A类开始加载");
}
}
m的值与语句位置有关，自动收集合并是按照顺序来的，先收集静态类型数据，再收集合并赋值语句
分析类的初始化
1.类的主动引用（一定会发生类的初始化）
一、new一个类的对象
二、当虚拟机启动，先初识化main方法所在的类
三、调用类的静态成员（处理final常量）和静态方法
四、反射调用
五、初识化一个子类，父类没有初始化，先初始化父类
2.类的被动调用（不会发生类的初始化）
一、当访问一个静态域时，只有正真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
二、引用常量
三、定义类数组引用
public class Demo {
static{
System.out.println("main类被加载");
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1.主动引用
//Son son = new Son();
//反射也会产生主动引用
//Class.forName("JavaAnnotation.$10分析类的初始化.Son");
//不会产生类的引用的方法，子类不会初始化
//System.out.println(Son.b);
//Son[] array = new Son[5];
System.out.println(Son.M);
}
}
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");
m = 300;
}
static int m = 100;
static final int M = 1;
}
类加载器
类加载器的作用是将Class装入内存的
获得类运行时的结构
获得属性
要定义一个Field类数组以接收返回的属性
方法一、getFields() 只能获取public类型的属性
方法二、getDeclaredFields() 获取全部属性包括私有
括号内可以传入属性名获取指定属性
获得方法
定义一个Method类数组以接收返回的方法
方法一、getMethod() 获得本类及父类全部的public方法
方法二、getDeclaredMethod() 获得本类的所有方法包括私有
括号内可以写出方法名+参数的类型.class获取指定方法（方法的重载，根据参数来判断）
获得构造器
方法一、getConstructors 获得本类public构造器
方法二、getDeclaredConstuctors 获得本类构造器
例子
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
public class Test01 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
Class c1 = Class.forName("JavaAnnotation.$6获取反射对象.User");
//获得类的名字
System.out.println(c1.getName()); //获得包名 + 类名
System.out.println(c1.getSimpleName()); //获得类名
//获得类的属性
System.out.println("===================");
Field[] fields = c1.getFields();
fields = c1.getDeclaredFields();
for (Field field:fields){
System.out.println(field);
}
//获得指定属性的值
Field name = c1.getDeclaredField("name");
System.out.println(name);
//获得类的方法
System.out.println("====================");
Method[] method = c1.getMethods();
for (Method method1:method){
System.out.println(method1);
}
System.out.println("=====================");
Method[] methods = c1.getDeclaredMethods();
for (Method method1:methods){
System.out.println(method1);
}
//获得指定方法
Method getName = c1.getMethod("getName",null);
Method setName = c1.getMethod("setName",String.class);
System.out.println(getName);
System.out.println(setName);
//获得指定的构造器
System.out.println("======================");
Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
constructors = c1.getDeclaredConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
}
}动态创建对象
newInstance
使用方法：Class类.newInstance()
后会返回一个该class类的实例，类型为Object，一般需要强制转换类型*(类名)Class类.newInstance
Invoke
激活使用方法
Method对象.invoke(实例对象，"参数值")，若参数列表为空写null即可，为静态方法
调用实例对象中的Method方法
Method可以使用getMethod从Class类中获取
setAccessible
Method Field Constructor 对象都有setAccessible方法
一般私有属性/方法无法被直接操控，将方法/属性设置可访问性即可操作
使用方法：属性/方法/构造器-对象.setAccessible(true)
例子
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//获得Class对象
Class c1 = Class.forName("JavaAnnotation.$13动态创建对象.User");
//创建一个对象
User user = (User)c1.newInstance(); //本质上是调用类的无参构造器
System.out.println(user);
//通过构造器创建对象
Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
User wyh = (User) constructor.newInstance("彭于晏", 1, 18);
System.out.println(wyh);
//通过反射调用普通方法
User user3 = (User)c1.newInstance();
//通过反射获取一个方法
Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
//invoke激活使用方法 (对象，“value”)
setName.invoke(user3,"彭于晏");
System.out.println(user3.getName());
//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，我们需要关闭程序的安全检测，属性或者方法的setAccessible
name.setAccessible(true);
name.set(user4,"江西彭于晏");
System.out.println(user4.getName());
}
}
性能对比分析
setAccessible可以关闭系统安全检测提高效率
import java.lang.reflect.Method;
public class Test {
public static void Test01(){
User user = new User();
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
user.getName();
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("普通方式执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
}
public static void Test02() throws Exception{
User user = new User();
Class c1 = user.getClass();
Method method = c1.getDeclaredMethod("getName",null);
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
method.invoke(user,null);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("反射方法执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
}
public static void Test03() throws Exception{
User user = new User();
Class c1 = user.getClass();
Method method = c1.getDeclaredMethod("getName",null);
method.setAccessible(true);
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
method.invoke(user,null);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("关闭检测执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
Test01();
Test02();
Test03();
}
}
反射操作泛型
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;
public class Test {
public void test01(Map map, List list){
System.out.println("test01");
}
public Map test02(){
System.out.println("test02");
return null;
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
Method method = Test.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments){
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
}
method = Test.class.getMethod("test02",null);
Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
}
}
获取注解信息
1.通过反射获得注解
getAnnotation
2.获取注解的value值
注解类名 引用变量 = (注解类名) Class类.getAnnotation(注解类名.class)
然后使用value()方法获取注解的value值
3.获取类指定的注解
一、先要获取指定方法/属性/构造器对象
二、对该对象使用getAnntation方法，回返回一个注解类的对象，可以调用其方法来获取value值
import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;
//练习反射操作注解
public class Test {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException,NoSuchFieldException{
Class c1 = Class.forName("JavaAnnotation.$16获取注解信息.Student");
//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值
Table table = (Table) c1.getAnnotation(Table.class);
String value = table.value();
System.out.println(value);
//获得类指定的注解
Field f = c1.getDeclaredField("name");
Fieldw annotation = f.getAnnotation(Fieldw.class);
System.out.println(annotation.type());
System.out.println(annotation.length());
System.out.println(annotation.columName());
}
}
@Table("db_student")
class Student{
@Fieldw(columName ="db_id",type = "int",length = 10)
private int id;
@Fieldw(columName ="db_age",type = "int",length = 10)
private int age;
@Fieldw(columName ="db_name",type = "String",length = 3)
private String name;
public Student(){}
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 + '\'' +
'}';
}
}
//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Table{
String value();
}
//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Fieldw{
String columName();
String type();
int length();
}