注解和反射
一、注解（Annotation）
注释和注解，一字之差，相似之处也很多，简单的说，注解是给编译器看的注释。
- JDK5.0引入。
- 不是程序本身，可以对程序本身做出解释（之恶一点和注释（comment）没什么区别）。
- 可以被其他程序（如：编译器等）读取。
1.1 认识注解
Java写到现在，我们已经见过不少注解了。
注解就是是以@注释名的形式在代码中存在的，有的还可以添加一些参数，如：
- @SuppressWarnings(balue=“unchecked”)
那么，注解可以在哪里使用呢？
- 哪里都可以使用，如附加在：package、class、method、field等上面，相当于给他们添加了额外的辅助信息，我们还可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问。
1.2 内置注解
-
@Override
- 定义在java.lang.Override中，适用于修辞方法，表示一个方法打算重写父类中的一个方法。
-
@Deprecated
- 定义在java.lang.Deprecated中，适用于修辞方法、类、属性、表示不鼓励程序员使用这样的元素。
-
@SuppressWarnings
- 定义在java.lang.SuppressWarnings中，用来抑制编译时的警告信息，与前两个不同的是，这个注解需要加一些参数才能使用，这些参数都是已经定义好了的。
@SuppressWarnings("all")@SuppressWarnings("unchecked")@SuppressWarnings(value={"unchecked","deprecation"})- ……
代码测试：
public class Test01 {
@Override
public String toString() {
return super.toString();
}
@Deprecated
public static void test() {
}
@SuppressWarnings("all")
public void test02() {
List l0ist = new ArrayList<String>();
}
public static void main(String[] args) {
test();
}
}
1.3 元注解
元注解负责注解其他注解，Java定义了4个标准的meta-annotation类型，他们被用来提供对其他的annotation类型说明。
这些类型和它们所支持的类在java.lang.annotation包中
它们是：@Target、@Retention、@Document、@Inherited
1.3.1 元注解作用以及@interface
直接上代码：
@MyAnnotation
public class Test02 {
@MyAnnotation
public void test() {
}
}
@Target(value = {ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@interface MyAnnotation {
}
从上述代码中可以看出，自定义注解时，使用@interface来声明。
- @interface
- 用来声明一个注解，格式和定义一个类一样，只不过class变成了@interface
- 其中的每一个方实际上是声明了一个配置参数
- 方法名就是参数名
- 返回值类型就是参数类型
- 可以通过default声明参数默认值
- 如果只有一个参数，一般命名为value，使用时可以省略参数名
- 注解元素必须要有值，定义注解元素时常用空字符串、0作为默认值
上代码：
@MyAnnotation2(name = "123", schools = "123")
public class Test03 {
@MyAnnotation2(schools = {"123", "456"})
public void test() {
}
@MyAnnotation3("abc")
public void test2() {
}
}
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2 {
String name() default "";
int age() default 0;
int id() default -1;
String[] schools();
}
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3 {
String value();
}
二、反射
2.1 静态语言和动态语言
-
动态语言 在运行时可以改变其结构：如新的函数、对象、或是代码能被引进，已有的函数可以被删除…… 代表有：Object-C、JavaScript、PHP、Python…… -
静态语言 与动态相对应，运行时不可改变其结构，如Java、C、C++。 虽然Java不是动态语言，但Java可以称之为“准动态语言”。Java具有一定的动态性，我们可以利用反射机制获得类似动态语言的特性。
2.2 反射概述
反射（Reflection）是让Java“动”起来的关键，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以及方法
就像是一面镜子，可以通过堆内存中的Class对象看到这个类的结构。
2.3 反射的功能
获得反射对象
-
已知具体的类可以通过Class属性获取： Class c = User.class; -
已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法 Class c = user.getClass(); -
已知一个类的全类名，且在类路径下。 Class c = Class.forName(“path”);
public class Test02 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Person person = new Student();
System.out.println(person.name);
Class c1 = person.getClass();
System.out.println(c1.hashCode());
Class<Student> c2 = Student.class;
System.out.println(c2.hashCode());
Class c3 = Class.forName("com.Student");
System.out.println(c3.hashCode());
Class<Integer> type = Integer.TYPE;
System.out.println(type);
Class c4 = c1.getSuperclass();
System.out.println(c4);
}
}
class Person {
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";
}
}
Object类中定义了
public final Class getClass()
是反射的源头
2.4 类（Class）
public class Test03 {
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);
}
}
类的加载与ClassLoader
类加载的过程：
- 类的加载：将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象，此过程由类加载器完成
- 类的连接：将类的二进制数据合并到JRE中
- 类的初始化：JVM负责对类进行初始化
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。
连接：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<clinit>()方法的过程。类构造器<clinit>()方法是由编译期自动收集类中所有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，则需要先触发父类的初始化。
- 虚拟机会保证每一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。
看一段代码：
public class Test04 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println(A.m);
}
}
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类的无参构造器初始化");
}
}
加载过程：
-
加载到内存， 会产生一个类对应Class对象 -
链接。链接结束后 m=0 -
初始化 <clinit>() { ? System.out.println(“A类静态代码块初始化”); ? m = 300; ? m = 100; }
发生初始化的条件
- 类的主动引用（一定发生初始化）
- 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（final常量除外）和静态方法
- 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
- 先初始化一个类，如果父类没有被初始化，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。通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化。
- 通过数组的定义类引用，不会触发此类的初始化
- 引用常量不会触发此类的初始（常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了）
看代码理解：
public class Test5 {
static {
System.out.println("main类被加载");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Son son = new Son();
Class.forName("com.Son");
System.out.println(Son.b);
Son[] arr = new Son[10];
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;
}
2.5 类加载器
作用
类加载器将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，然后在堆内存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。
分类：
类加载器是用来把类（class）装载进内存的，JVM规范定义了
- 引导类加载器
- 扩展类加载器
- 系统类加载器
上代码：
public class Test06 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader);
ClassLoader parent1 = systemClassLoader.getParent();
System.out.println(parent1);
ClassLoader parent2 = parent1.getParent();
System.out.println(parent2);
ClassLoader classLoader = Class.forName("com.Test06").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);
System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
}
}
2.6 利用反射获取类的信息
public class Test07 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
User user = new User();
Class c1 = user.getClass();
System.out.println(c1.getName());
System.out.println(c1.getSimpleName());
Field[] fields = c1.getFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}
fields = c1.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field);
}
Field name = c1.getField("name");
System.out.println(name);
name = c1.getDeclaredField("age");
System.out.println(name);
Method[] methods = c1.getMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println("正常的： " + method);
}
methods = c1.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println("所有： " + method);
}
Method getName = c1.getMethod("getName",null);
System.out.println(getName);
Method test = c1.getDeclaredMethod("test", String.class);
System.out.println(test);
Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
Constructor[] declaredConstructors = c1.getDeclaredConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
System.out.println(constructor);
}
Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
System.out.println(declaredConstructor);
}
}
2.7 通过反射动态创建对象
public class Test08 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
Class c1 = Class.forName("com.User");
User user = (User) c1.newInstance();
System.out.println(user);
Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
User user1 = (User) declaredConstructor.newInstance("abc", 10, 10);
System.out.println(user1);
User user2 = (User)c1.newInstance();
Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
setName.invoke(user2, "jerry");
System.out.println(user2.getName());
User user3 = (User) c1.newInstance();
Field name = c1.getDeclaredField("name");
name.set(user3, "tom");
System.out.println(user3.getName());
Field age = c1.getDeclaredField("age");
age.setAccessible(true);
age.set(user3, 10);
System.out.println(user3.getAge());
}
}
-
创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法
- 类必须有一个无参构造器
- 类的构造器的访问权限要足够
如果没有无参构造器，则需要通过Class.getDeclaredConstructor(Class…parameterTypes)取得本类指定形参类型的构造器，然后通过这个构造器创建对象 -
调用指定方法：通过反射，调用类中的方法，用Method类完成
-
通过Class类的getMethod(String name,class…paramenterTypes)方法取得一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。 -
之后使用Object invoke(Object obj, Object[] args)进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象参数信息。 Object invoke(Object obj, Object[] args)
- Object对应原方法的返回值，若没有则为null
- 若原方法为静态方法，此时Object obj 可为 null
- 若原方法形参列表为空，则Object[] args为null
- 若原方法声明为private，则需要在调用invoke之前，显示调用方法对象的setAccessible(true)方法，即可访问private的方法
-
setAccessible
-
Method和Field\Constructor对象都有setAccessible()方法。 -
setAccessible作用是启动或禁用访问安全检查的开关 -
参数值为true则表示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查。 提高反射效率，如果必须反射，又需要被频繁调用，那么就设置为true 使得原本无法访问的私有成员也可访问 -
参数为false则表示反射对象应该实施Java语言访问检查
2.8 反射操作泛型（了解）
Java采用泛型擦除的机制来引入泛型，确保数据的安全性和免去强制类型转换的问题，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
public class Test09 {
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;
}
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
Method method = Test09.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
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);
}
}
}
method = Test09.class.getMethod("test02");
Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) {
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
}
}
2.9 反射操作注解
日后可通过反射获取注解信息，来做很多事情。
public class Test10 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
Class c1 = Class.forName("com.Student2");
Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
for (Annotation annotation : annotations) {
System.out.println(annotation);
}
TableY annotation = (TableY) c1.getAnnotation(TableY.class);
System.out.println(annotation.value());
Field name = c1.getDeclaredField("name");
FieldY annotation1 = name.getAnnotation(FieldY.class);
System.out.println(annotation1.columnName());
System.out.println(annotation1.type());
System.out.println(annotation1.length());
}
}
@TableY("db_student")
class Student2{
@FieldY(columnName = "db_id", type = "int", length = 10)
private int id;
@FieldY(columnName = "db_age", type = "int", length = 10)
private int age;
@FieldY(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 + '\'' +
'}';
}
}
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableY {
String value();
}
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FieldY {
String columnName();
String type();
int length();
}
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