[Java 09] 注解与反射 2021.11.14 天啊一个坑一个坑的

2022-10-02 22:30:18

JAVA注解与反射

1. Java. Annotation

入门Java. Annotation

annotation的作用：1. 对程序做出解释；2. 可以被其他程序读取

Annotation格式：@注解名，也可以带参数：@SuppressWarnings(value = "unchecked")

Annotation 在package， class， method， field上附加，相当于添加辅助信息，可以通过反射机制对元数据访问
内置注解（@Override；@Deprecated; @SuppressWarnings 镇压警告：eg:@SuppressWarnings("all"),镇压所有警告，不报任何警告提示。
元注解

注解其他注解的注解，有四个标准的meta-annotation类型：

@Target：用于描述注解的使用范围

@Retention: 表示需要在什么级别保存该注解信息，用于描述注解的生命周期（SOURCE<CLASS<RUNTIME)最常用的就是RUNTIME，表示在运行时注解依然可用

@Documented：说明该注解将被包含在javadoc中

@Inherited: 说明子类可以继承父类中的该注解
自定义注解（通常Target和Retention是必须的）

格式：@interface 注解名{定义内容}

定义内容：参数类型参数名()， eg： String value(); 可以通过default声明参数默认值。

(这里可以理解为：注解时一个接口，参数是由函数返回的，所以以函数的形式声明参数)

注解元素必须要有值，定义注解元素时，长使用空字符串，0，作为默认值
```
@Target(value = ElementType.METHOD)//可以自定义一些元注解，注解使用范围，不会就看源码
@interface MyAnnotation{
    int age() default 0;
    String name() default "";
}
```

2. Java. Reflection

语言类型：

动态语言：运行时可以改变自身结构的语言，eg：python，JS。。。

静态语言：运行时结构不变，Java是准动态，反射机制可以使Java从静态变为准动态
反射机制允许程序在执行期间借助reflectionAPI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和方法。（接口，字段，方法，属性等）
正常：引入需要的“包类”名称----> new实例化 ----> 得到实例化对象

反射：实例化对象 ---> getClass()----> 得到完整的“包类”名称
Java反射机制提供的功能：

运行时，判断任意一个对象所属的类，构造任意一个类的对象，获取泛型信息，处理注解，生成动态代理
优缺点：1. 实现动态创建对象和编译，很灵活 2. 对性能有影响，是一种解释操作
相关的API：

java.lang.Class: 代表一个类（大写！C）

java.lang.reflect.Method/Field/Constructor代表类的方法，成员变量，构造器

3. 获取Class类

创建一个实体类（只有属性的类，其中的方法都是继承父类Object的）

class User{
    int age;
    int String;
    public User() {
    } 
    
//打印Class类的hashcode（）：是一个static方法
sout(c1.hashCode());

获得Class类的方法：

//1. 已知类，通过类的class属性获得
Class c1 = User.class;
//2. 实例对象方法getClass()
Class c2 = user.getClass();
//3. 已知某个类的路径和全名（参数是包路径.类名， 为字符串类型）
Class c3 = Class.forName("path.User"); 
//4. 基本内置类（JDK定义的类，都有一个TYPE属性）(自定义的没有)(primitive type:基本数据类型)
Class c4 = Integer.TYPE;

4. 所有类型的Class类（有Class类的类型）

Class c1 = Object.class;//类
Class c2 = Comparable.class;//接口
Class c3 = String[].class;//数组
Class c4 = Override.class;//注解
Class c5 = ElementType.class;//枚举类
Class c6 = Integer.class;//基本数据类型
Class c7 = void.class;//void类型

5. 类加载内存分析

1. 类加载过程：

类的加载Load：将class文件加载到内存，把这些静态数据转换成方法区的运行时数据结构中，堆中创建Class对象
类的连接Link：将类的二进制数据合并到JRE中，（验证，准备，解析）

验证：检查是否符合JVM规范

准备：正式为类变量（static）分配内存，设置默认初始值（0,null)，这些内存都在方法区中分配

解析：JVM常量池内的符号引用（常量名）替换为直接引用（地址）的过程。（自己定义的类名是引用，去找类地址
类的初始化Initiate：

JVM调用()方法：JVM执行类构造器，把类变量和静态代码块（都是static的）合并的过程

如果初始化一个类，发现父类没有初始化，则先出发父类初始化

JVM会保证此方法在多线程中正确加锁和同步

Eg:

public class Test02 {
    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类的无参构造初始化");
    }
}

2. 内存分析：（栈，堆，方法区）

Load：

@方法区：
在方法区中加载
    Test02类的数据：
    //静态变量
    //静态方法
    //常量池
    //代码
    A类的数据：
    //同上

@堆：
    生成Class类对象
    java.lang.Class 代表Test02类
    java.lang.Class 代表A类

Link

JVM检查

准备：

@栈
    开始执行Main（）
    m = 0//初始化值都是0

解析：

@堆：
    new A()，找到A类的Class对象，然后链接到方法区中的数据

Initiate

调用方法

@栈：
    m =100//这里合并A类中的静态变量和静态方法（哪个在前先执行哪个），所以m 先=300， 后又=100

总结：

加载到内存，产生对于的Class类
链接，静态变量初始值为0，m = 0
初始化：(){静态代码块执行}

6. 类初始化

主动引用：（一定会发生初始化）

虚拟机启动时，初始化main方法所在的类；

new一个类时

调用类的static成员或方法时

使用java.lang.reflect包方法对类进行反射调用时

加载类发现父类未初始化时，去初始化父类

（验证时，写sout在静态代码块中）
类的被动引用（不会发生类的初始化）

访问static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，只有父类初始化

通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化（son[] array = new Son[5];只对空间命名，不初始化类）即内存分析中，只调用了Load和Link，不调用

引用常量不会出发此类的初始化（常量在链接时就存入类的常量池中了）(同上)

7. 类加载器

1. 类加载器

Java文件java编译器编译为.class文件，通过类装载器、字节码校验器、解释器，给操作系统

类加载器：把class文件字节码加载到内存中，方法区产生运行时数据结构，堆中产生Class类对象。

类缓存：类加载器可以按照要求查找类，一旦某个类被加载到类加载器中，将维持加载一段时间，然后被gc回收。

类加载器的作用是把类装载进内存，缓存是为了提高效率

2. Java的类加载器有

引导类加载器 Bootstrap Classloader：JVM自带加载器，负责Java平台核心库,用来装载核心类库（rt.jar)

扩展类加载器 Extension Classloader ：负责 jre/lib/ext 目录下的jar包加载

系统类加载器 System Classloader ：负责项目中的类包加载工作，是最常用的加载器

//获取系统类加载器
ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(classLoader);
//获取系统类加载器的父类加载器，扩展类加载器
ClassLoader extendLoader = classLoader.getParent();
System.out.println(extendLoader);
//获取扩展类加载器的父类加载器，引导类加载器（返回值为null，因为是c++写的，）
ClassLoader bootstrapLoader = extendLoader.getParent();
System.out.println(bootstrapLoader);

//sout:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@14ae5a5
null
//获取自己写的类的类加载器：返回依然是系统类加载器，也叫做APPLoader/BootstrapLoader
ClassLoader myClassLoader = Class.forName("AnnotationReflection.Test02").getClassLoader();
System.out.println(myClassLoader);
//返回AppLoader

3. ClassLoader的方法

获取运行时类的完整结构，包括：

Field， Method， Constructor， SuperClass， Interface，Annotation

class Test03{
    private int age;
    private String name;
    public Test03(){}
}
Class c1 = Class.forName("packetname.Test03");
c1.getName();//返回 包名.类名
c1.getSimpleName();//返回 类名
c1.getDeclaredField();//返回全部属性，没有declared,只返回public的属性
//方法中，打印出的时方法的声明，： 修饰符 返回类型 方法名(参数) 抛出的异常， 都有
c1.getMethod();//如果带参数，则为：String.class,参数也必须时Class类
c1.取得构造器、修饰符等等。。。。。
Constructor constructor = c2.getConstructor(String.class, int.class, int.class);
sout(constructor);

8. 动态创建对象执行方法

package AnnotationReflection;
class User{
    private  int age;
    private String name;
	//constructors
    public User() {
    }
    public User(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
    //set and get
    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;
    }
}

1. 通过反射创建对象

package AnnotationReflection;
public class Test03 {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
     Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.User");
     Constructor constructor = c1.getConstructor(int.class, String.class);
     User user = (User) constructor.newInstance(18, "Roy");
     System.out.println(user);
 }
}

2. 通过反射调用方法，设置属性

invoke():激活使用方法： XXMethod.invoke(对象名，传入参数);

package AnnotationReflection;
public class Test03 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建对象
        Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.User");
        Constructor constructor = c1.getConstructor();//调用无参构造
        User user = (User) constructor.newInstance();
        System.out.println(user);
        //反射调用方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.invoke(user, "Roy");//方法.激活（给对象，传递的值）
        System.out.println(user.getName());
        //反射设置属性
        Field age = c1.getDeclaredField("age");
        age.setAccessible(true);//允许访问私有属性
        age.set(user, 18);//和invoke一样
        System.out.println(user.getAge());
    }
}

9. 反射操作泛型

Java采用泛型擦除机制引入泛型，泛型只是给编译器javac使用的，确保安全和免去强制类型转换的问题，一旦编译后，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用集中类型来代表不能被归一到Class类中，但又和原始类型齐名的类型：

ParameterizedType: 表示一种参数化的类型：Collection，比如用于限制字典中key和value的泛型的数组, 看单词理解啊

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。比如限制了key和value类型的字典

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

！ ParameterizedType 是 GenericArrayType的父类，

public class Test04 {
    public void method01(Map<String, Integer> map, List<String> list){}//方法一
    public List<String> method02(){
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Class c1 = Test04.class;
        Method method01 = c1.getMethod("method01", Map.class, List.class);
        Type[] genericParameterTypes = method01.getGenericParameterTypes();
        //打印出genericParamater的Type数组
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println(genericParameterType);
        }
        //打印出每一个限定参数化类型的参数
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){//如果ge是P的子类，强制转换并用getATA方法获取数组
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }
    }
}
//打印结果：
java.util.Map<java.lang.String, java.lang.Integer>
java.util.List<java.lang.String>
class java.lang.String
class java.lang.Integer
class java.lang.String

10. 反射操作注解

ORM： Object relationship Mapping 对象关系映射：一个类正好是数据库的一张表

即：类和表结构对应，属性和字段对应，对象和记录对应（对象和行对应）

反射操作注解例子：利用注解和反射完成类和表结构的映射关系

获取类的注解：

public class Test05 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1. 通过反射，获得类注解（总体的）
        Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.Student");
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }
        //2. 强制转换为自定义注解类型（从Annotation接口转变为TableStudent接口），获得value值
        TableStudent tableStudent = (TableStudent) annotations[0];
        System.out.println(tableStudent.value());
        //or
        TableStudent tableStudent1 = (TableStudent)c1.getAnnotation(TableStudent.class);
        System.out.println(tableStudent1.value());

        //3. 获得属性注解的值
        FieldStudent fieldStudent = (FieldStudent)c1.getDeclaredField("age").getAnnotation(FieldStudent.class);
        System.out.println(fieldStudent.columnName());
        System.out.println(fieldStudent.type());
        System.out.println(fieldStudent.length());
    }
}
@TableStudent("db_Student")
class Student{
    @FieldStudent(columnName = "SID",type = "int", length = 10)
    private int ID;
    @FieldStudent(columnName = "AGE", type = "int", length = 10)
    private int age;
    @FieldStudent(columnName = "NAME", type = "varchar", length = 3)
    private String name;

    public Student() {
    }
    public Student(int ID, int age, String name) {
        this.ID = ID;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
// set and get
    @Override
    public String toString() {return "Student{" +"ID=" + ID +", age=" + age +", name='" + name + '\'' +'}';}
}

//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableStudent{
    String value();
}
//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FieldStudent{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}

码农公寓