JavaSE--注解与反射

注解和反射

注解Annotation

注解入门

JDK5.0引入的新技术

◆Annotation的作用： 不是程序本身，可以对程序作出解释.（这一点和注释(comment)没什么区别）,可以被其他程序（比如：编译器等）读取. ◆Annotation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") ◆Annotation的使用 可以附加在package,/class,method,field等上面,给他们添加额外的辅助信息，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

@Override 定义在java.lang.Override中，此注释只适用于修辞方法，表示一个方法声明打算 重写超类中的另一个方法声明.

@Deprecated 定义在java.lang.Deprecated中，此注释可以用于修辞方法，属性，类，表示不推荐使用，通常是因为它已经过时.

@SuppressWarnings

​ 定义在java.lang.SuppressWarnings中，用来抑制编译时的警告信息，与前两个有所不同，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

@SuppressWarnings("all")
@SuppressWarnings("unchecked")
@SuppressWarnings(value={"unchecked","deprecation"))

public class AnnotationIntroduce {
    /**
     * 重写的注解
     * @return
     */
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }

    /**
     * 已经过时的注解
     */
    @Deprecated
    public static void test(){
        System.out.println("Deprecated");
    }

    /**
     * 镇压警告
     */
    @SuppressWarnings("all")
    public void test01(){
        List list = new ArrayList();
    }
    public static void main(String[] args) {
        test();
    }
}

自定义注解，元注解

元注解

◆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. ◆这些类型和它们所支持的类在java.lang.anngtation包中可以找到. @Target,@Retention,@Documented,@Inherited.

@Target:用于描述注解的使用范围（即：被描述的注解可以用在什么地方） @Retention:表示需要在什么级别保存该注释信息，用于描述注解的生命周期(SOURCE CLASS RUNTIME) @Document:说明该注解将被包含在javadoc中 @Inheited:说明子类可以继承父类中的该注解

自定义注解

使用@interface自定义注解时，自动继承了java.lang.annotation.Annotation接口

• @interface用来声明一个注解，格式：public @interface 注解名{定义内容}
• 其中的每一个方法实际上是声明了一个配置参数，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来声明参数的默认值
• 如果只有一个参数成员，一般参数名为value
• 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，0作为默认值·

public class CustomAnnotation {
    @MyCustomAnnotation(name = "nangong", age = 18)
    public void test(){
    }
    @MyNoArgsAnnotation("为一个值时且参数为Value省略key")
    public void test01(){}
}

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyCustomAnnotation{
    /**
     * 注解参数
     * 默认值 -1代表不存在
     * @return
     */
    String name() default "";
    int age() default 0;
    int id() default -1;
    String[] skill() default {"dance", "player"};
}

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyNoArgsAnnotation{
    /**
     * 注解参数 value
     */
    String value();

}

反射

Java反射机制概述

静态VS动态语言

动态语言 是一类在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至代码可以被 引进，已有的函数可以被删除或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)

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，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，所以称之为反射.

理解Class类并获取Class实例

对于每个类而言，JRE都为其保留个不变的ass类型的对象。

• Class本身也是一个类,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可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
• Class类是Ref lection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

获取Class类的实例

a)若已知具体的类，通过类的class)属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高。 Class clazz = 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 clazz = 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， 可能拋出ClassNotFoundException Class clazz = Class.forName("demo01.Student"); d)内置基本数据类型可以直接用类名.type e)还可以利用ClassLoader

public class getClassDemo {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Animal animal = new SeaAnimal();
        System.out.println("这是：" + animal.name);

        // 通过对象获取
        Class c1 = animal.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());
        // 通过类名.class获取
        Class<SeaAnimal> c3 = SeaAnimal.class;
        System.out.println(c3.hashCode());
        // 基本内置类型的包装类都有一个Type类型
        Class<Integer> type = Integer.TYPE;
        System.out.println(type);
        // 获取父类类型
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);
        // 通过包路径获取
        Class c2 = Class.forName("annotation.SeaAnimal");
        System.out.println(c2.hashCode());

    }
}

class Animal{
    String name;
    public Animal() {}
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}
class SeaAnimal extends Animal{
    public SeaAnimal(){
        this.name = "海生动物";
    }
}

类的加载与ClassLoader

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区的运行时数据结构,然后生成一个对象代表这个类的java.lang.Class对象.

链接：将Java类的二进制代码合并到)VM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。类构造器()方法是由编译期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。（类构造器是构造类信息的，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。

类初始化

• 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java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用 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

• 类的被动引用（不会发生类的初始化） 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，不会触发此类的初始化 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）

public class ClassInit {
    static {
        System.out.println("Main类被加载");
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 主动引用
//        Son son = new Son();
        // 反射产生主动引用
//        Class.forName("Son");

        // 不会产生引用的方法
//        System.out.println(Son.b);
        Son [] arr = 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 = 10;
    static final int M = 1;
}

• 类加载的作用：将clss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)vaSE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VM垃圾回收机制可以回收这些Clss对象

类加载器作用是用来把类(class)装载进内存的。JVM规范定义了如下类型的类的加载器。

Bootstap Classloader引导类加载器：用C++编写的，是JVM自带的类加载器，负贵Java平台核心库，用来装载核心类库。该加载器无法直接获取 Extension Classloader扩展类加载器：负责jre/ib/ext目录下的jar包或-D java.ext.dirs指定目录下的jar包装入工作库 System Classloader系统类加载器：负责java-classpath或-D java.class.path所指的目录下的类与jar包装入工 作，是最常用的加载器

自定义类加载器

public class ClassLoader2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 获取系统类的加载器
        ClassLoader systemLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemLoader);
//         获取系统类加载器的父类加载器->扩展类加载器
        ClassLoader extendLoader = systemLoader.getParent();
        System.out.println(extendLoader);
        // 获取扩展类加载器的父加载器->根加载器(c/c++编写)java无法读取
        ClassLoader rootLoader = extendLoader.getParent();
        System.out.println(rootLoader);

        // 测试当前类的类加载器
        ClassLoader classLoader = Class.forName("ClassLoader2").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //获取系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
        /**
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\charsets.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\deploy.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\dnsns.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\jaccess.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\localedata.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\nashorn.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\sunec.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\ext\zipfs.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\javaws.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\jce.jar;
         * :\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\jfr.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\jfxswt.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\jsse.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\management-agent.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\plugin.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\resources.jar;
         * C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\jre\lib\rt.jar;
         * D:\JavaWorkSpace\javabasic\basic\out\production\annotation;
         * D:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2019.3.3\lib\idea_rt.jar
         */
    }
}

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,
实现的全部接口Interface ,所继承的父类Superclass,全部的构造器Constructor,全部的方法Method, 全部的Field, 注解Annotation

public class ClassStru {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c = Class.forName("User");
        System.out.println("类名+包名："+c.getName()+", 类名:"+c.getSimpleName());
        // 只能找到public属性
        Field[] fields = c.getFields();
        for (Field field : fields){
            System.out.println("类属性："+field);
        }
        System.out.println("=============");
        // 找到全部的属性
        fields = c.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields){
            System.out.println("类属性1："+field);
        }
        // 获取指定属性的值
        System.out.println("=============获取指定属性的值");
        Field name = c.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);
        // 获取类的方法
        System.out.println("=============获取类的方法");
        Method[] methods = c.getMethods();
        for (Method method : methods){
            System.out.println("获取本类和父类的public方法 ： "+method);
        }
        methods = c.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods){
            System.out.println("获取本类的public方法1 ： "+method);
        }
        Method getName = c.getMethod("getName", null);
        Method setName = c.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName+"=====|======"+setName);

        // 获取构造器
        Constructor[] constructors = c.getConstructors();
        for (Constructor constructor: constructors){
            System.out.println("构造器：" + constructor);
        }
        //
        constructors = c.getConstructors();
    }
}

调用运行时类的指定结构

创建类的对象：调用Class对象的newlnstance()方法 1)类必须有一个无参数的构造器 2)类的构造器的访问权限需要足够

有参构造只要在操作的时候明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。 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)向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数。 3)通过Constructor实例化对象

通过反射调用类中的方法 ①通过Class类的getMethod(String name,Class.…parameterTypes)方法取得一个Method对象，共设置此方法操作时所需要的参数类型。 ②之后使用Objeat invokerObject obj,.Ojěct[]args)进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息。

public class CreateObject {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        // 获取Class对象
        Class user = Class.forName("User");

        //动态创建对象
        User u = (User) user.newInstance();// 调用无参构造
        System.out.println(u);

        // 通过构造器获取对象
        Constructor constructor = user.getDeclaredConstructor(int.class, String.class, int.class);
        User u1 = (User) constructor.newInstance(0001, "nangong", 25);
        System.out.println(u1);

        // 通过反射获取方法
        Method setName = user.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        // 给对应对象的方法设置值
        setName.invoke(u, "nangong");
        System.out.println(u.getName());
        // 属性
        Field name = user.getDeclaredField("name");
        // 关闭属性的安全检测
        name.setAccessible(true);
        name.set(u, "属性值");
        System.out.println(u.getName());
    }
}

setAccessible

• Method和Field,Constructo6r对象都有setAccessible()方法。

• setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关。

• 参数值为true则指示反射的对象在使用时应该取消ava语言访问检查。

  • 提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为tue。
  • 使得原本无法访问的私有成员也可以访问

• 参数值为false则指示反射的对象应该实施ava语言访问检查

性能分析

public class ApplyReflection {
    // 普通方式调用
    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("普通方式耗时："+ (endTime-startTime)+"ms");
    }
    // 反射方式
    public static void test02() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c = user.getClass();
        Method getName = c.getDeclaredMethod("getName");
        long startTime= System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式耗时："+ (endTime-startTime)+"ms");
    }

    // 关闭检测
    public static void test03() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c = user.getClass();
        Method getName = c.getDeclaredMethod("getName");
        getName.setAccessible(true);
        long startTime= System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式耗时-关闭检测："+ (endTime-startTime)+"ms");
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        test01();
        test02();
        test03();
    }
}

反射操作泛型

• Java采用泛型擦除的机制来引入泛型 Java中的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，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除

• 为了通过反射操作这些类型，Java新增了ParameterizedType,GenericArrayType,TypeVariable和WildcardType几种类型来代表不能被归一到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

public class ApplyReflect02 {
    public static void test01(Map<String, User> map, List<User>list){
        System.out.println("test01");
    }
    public Map<String, User> test02(){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Method test01 = ApplyReflect02.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
        Type[] genericParameterTypes = test01.getGenericParameterTypes();
        for (Type genericParameterType: genericParameterTypes){
            System.out.println(genericParameterType+"--genericParameterType");
            if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }

        Method test02 = ApplyReflect02.class.getMethod("test02", null);
        Type genericReturnType = test02.getGenericReturnType();
        if(genericReturnType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}

反射操作注解

getAnnotations，getAnnotation

ORM对象关系映射

public class ApplyReflect {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class<?> c = Class.forName("Person");
        Annotation[] annotations = c.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }
        // 获取注解的值
        TableMap tableMap = (TableMap) c.getAnnotation(TableMap.class);
        String value = tableMap.value();
        System.out.println(value);

        // 获取类指定的注解
        Field f = c.getDeclaredField("name");
        FiledMap annotation = f.getAnnotation(FiledMap.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());

    }
}

@TableMap("db_person")
class Person{
    @FiledMap(columnName = "db_id", type = "int", length = 10)
    private int id;
    @FiledMap(columnName = "db_name", type = "varchar", length = 10)
    private String name;
    @FiledMap(columnName = "db_age", type = "int", length = 10)
    private int age;

    public Person(){}
    public Person(int id, String name, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

// 类名注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableMap{
    String value();
}

// 属性注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FiledMap{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}