注解与反射

2024-02-07 08:36:01

注解入门

注解是从JDK5.0开始引入的新技术。

注解的作用：
（1）不是程序本身，可以对程序做出解释
（2）可以被其他程序（如编译器）读取

注解的格式：注解以"@注释名"在代码中存在，还可以添加一些参数值

注解在哪里使用：可以附加在package，class，method，field上面，给他们添加了额外的信息，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

1.@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另一个方法声明。

2.@Deprecated

定义在java.lang.Deprecated中，用于修饰方法、属性、类，表示不鼓励程序员使用这样的元素，通常是因为它很危险或存在更好的选择。

3.@SuppressWarnings

定义在java.lang.SuppressWarnings中，用来抑制编译时的警告信息。这个注释需要添加参数才能使用，这些参数都是已经定义好的，选择性使用就行。

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

元注解

元注解的作用是注解其他注解，Java定义了4个标准的meta-annotation类型，他们被用来提供对其他annotation类型做说明。

1.@Target

用于描述注解的使用范围
（TYPE,FIELD,METHOD…）

2.@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）

3.@Document

说明该注解被包含在javadoc中

4.@Inherited

说明子类可以继承父类中的该注解

自定义注解

（1）@interface来声明一个注解，格式 public @interface 注释名{定义内容}
（2）其中的每一个方法实际上是声明了一个配置参数
（3）方法的名称就是参数的名称
（4）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）
（5）可以通过default来声明参数的默认值
（6）如果只有一个参数成员，一般参数名为value
（7）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

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnnotation {
	//可以设置默认值，如果不设置默认值，那么使用注解的地方必须传入参数
    String name() default "";
    int id() default 0;
}

public class AnnotationTest {

	//default的参数可以选择性地传入
    @MyAnnotation(name="hello",id=2)
    public void test(){

    }
}

Java反射机制概述

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，我们形象的称之为:反射。

正常方式: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
…

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
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

理解Class类并获取Class实例

在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承

public final Class getClass()

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。

对象照镜子后可以得到的信息:某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void/门)的有关信息。

1、Class本身也是一个类
2、Class对象只能由系统建立对象
3、一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
4、一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
5、每个类的实例都会记得自己是由哪个Class 实例所生成
6、通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
7、Class类是Reflection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

方法名 功能说明
static ClassforName(String name) 返回指定类名name的Class对象
Object newlnstance() 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

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，可能抛出ClassNotFoundException

Class clazz=Class.forName("demo01.Student");

d)内置基本数据类型可以直接用类名.Type

Class clazz=Integer.TYPE;

e)还可以利用ClassLoader

哪些类型可以有Class对象?
1、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。
2、interface:接口
3、[ ]:数组
4、enum:枚举
5、annotation:注解@interface
6、primitive type:基本数据类型
7、void

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;

类的加载和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（会包含这个基本类型的具体数值），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：可以被所有的线程共享，包含了所有的class和static变量

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行初始化。

类的加载(Load)->类的链接(Link)->类的初始化(Initialize)

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。此过程由类加载器完成。

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。

链接分为三步：

  1. 验证:确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题。
  2. 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。
  3. 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<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

什么时候会发生类初始化?

类的主动引用(一定会发生类的初始化)

  1. 当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类
  2. new一个类的对象
  3. 调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法
  4. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
  5. 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)
6. 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
7. 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
8. 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)

类加载器的作用

类加载的作用: 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。注解与反射
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。
注解与反射

ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(systemClassLoader);     //系统类加载器

ClassLoader parent=systemClassLoader.getParent();
System.out.println(parent);		//扩展类加载器

ClassLoader parent1=parent.getParent();
System.out.println(parent1);    //引导类加载器，无法获取，是null

ClassLoader classLoader=Class.forName("com.ding.config.Test").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);		//系统类加载器

classLoader=Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
System.out.println(classLoader);	//引导类加载器，无法获取，是null

反射的应用

1. 获取类的运行时结构：

Class c1=Class.forname("com.ding.config.User");
System.out.println(c1.getName());	//获得包名+类名
System.out.println(c1.getSimpleName());	//获得类名

Field[] fields=c1.getFields();	//找到本类和父类的public属性
for (Field field : fields) {
    System.out.println(field);
}
fields=c1.getDeclaredFields();	//找到本类所有属性
for (Field field : fields) {
    System.out.println(field);
}
Field name=c1.getDeclaredField("name");  //获得指定的属性
System.out.println(name);

Method[] methods=c1.getMethods();	//找到本类和父类的public方法
for (Method method : methods) {
    System.out.println(method);
}
methods=c1.getDeclaredMethods();	//找到本类所有方法
for (Method method : methods) {
    System.out.println(method);
}
Method method=c1.getMethod("setName", String.class);	//找到指定方法
System.out.println(method);

Constructor[] constructors=c1.getConstructors();  //构造器
for (Constructor constructor : constructors) {
    System.out.println(constructor);
}
constructors=c1.getDeclaredConstructors();
for (Constructor constructor : constructors) {
    System.out.println(constructor);
}
Constructor constructor=c1.getConstructor(int.class,String.class);
System.out.println(constructor);

2. 动态创建对象执行方法：

Class c1=Class.forName("com.ding.config.User");

User user1=(User)c1.newInstance();	//调用无参构造器

Constructor constructor=c1.getConstructor(int.class,String.class);
User user2=(User)constructor.newInstance(1,"hello");	//调用有参构造器

Method method=c1.getMethod("setName", String.class);
method.invoke(user1,"hello");		//调用某个方法

Field field=c1.getDeclaredField("name");
field.setAccessible(true);
field.set(user1,"hello");	//修改某个属性，如果私有要把权限打开

创建类的对象:

方法一：调用Class对象的newInstance()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

方法二：调用构造器
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

调用指定的方法：
1.通过Class类的getMethod(String name,Class…parameterTypes)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。
2.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对象的参数信息。

Object invoke(Object obj, Object ... args)

说明：
1.Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null
2.若原方法若为静态方法，此时形参Object obj可为null
3.若原方法形参列表为空,则Object[] args为null
4.若原方法声明为private,则需要在调用此invoke()方法前，显式调用方法对象的setAccessible(true)方法，将可访问private的方法。

setAccessible方法：
1.Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法。
2.setAccessible作用是 启动和禁用访问安全检查的开关。
3.参数值为true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查。
（1）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true.
（2）使得原本无法访问的私有成员也可以访问
4.参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查

3. 性能比较

普通调用方法：

User user=new User();
long before=System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
    user.getName();
}
long after=System.currentTimeMillis();
System.out.println(after-before);

用时16ms

反射调用方法：

User user=new User();
Class c1=user.getClass();
Method method=c1.getMethod("getName",null);
long before=System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
    method.invoke(user);
}
long after=System.currentTimeMillis();
System.out.println(after-before);

用时4400ms

反射调用且关闭安全检查：

User user=new User();
Class c1=user.getClass();
Method method=c1.getMethod("getName",null);
method.setAccessible(true);
long before=System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
    method.invoke(user);
}
long after=System.currentTimeMillis();
System.out.println(after-before);

用时2125ms

4. 获取泛型类型

public class Test {

    public void MyTest1(Map<String,User> map, List<String> list){

    }

    public List<String> MyTest2(){
        System.out.println("ye");
        return null;
    }


    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        Class c1=Class.forName("com.ding.config.Test");
        Method method1=c1.getMethod("MyTest1", Map.class, List.class);
        //获取方法参数类型
        Type[] genericParameterTypes=method1.getGenericParameterTypes();
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println(genericParameterType);
            //如果该参数是一个参数化类型
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){
            	//得到其所有的泛型
                Type[] actualTypeArguments=((ParameterizedType)genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }

        Method method2=c1.getMethod("MyTest2",null);
        //获取方法返回值类型
        Type type=method2.getGenericReturnType();
        System.out.println(type);
        if (type instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments=((ParameterizedType)type).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}

5. 获取注解信息

定义两个注解：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Table {
    String value();
}

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Type {
    String type();
    int id();
}

然后把两个注解加在测试类上：

@Table("hello")
public class Test {

    @Type(type="num1",id=1)
    public String s;

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1=Class.forName("com.ding.config.Test");
        //获得这个类的所有注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }

		//获得Table这个注解的value
        Table table=(Table) c1.getAnnotation(Table.class);
        System.out.println(table.value());

		//获得属性的注解Type，并且获得Type中的值
        Field field=c1.getDeclaredField("s");
        Type type=field.getAnnotation(Type.class);
        System.out.println(type.id());
        System.out.println(type.type());
    }
}
上一篇：java 获取十个工作日之前或之后的日期（算当天）


下一篇：PAT乙级算法-1014(JAVA实现)