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注解和反射知识总结(纯干货,附代码举例)_注解和反射的有关知识。

作者：Monodyee | 2024-04-21 13:56:28

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注解和反射的有关知识。

注解和反射知识总结(纯干货,附代码举例)

注解

Annotation是从JDK5.0开始引入的技术

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，还可以添加一些别的参考值，例如：@SuppressWarnings(value=“unchecked”).

Annotation在哪里使用？

可以附加在package，class，method，field等上面，相当于给他们添加了额外的辅助信息，我们可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问。

1.内置注解

在这里插入图片描述

2.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。

这些类型和他们所支持的类在java.lang.annotation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）

例子：下图中的注解只可以用在method上，不可以用在类上。

在这里插入图片描述

@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)

@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

3.自定义注解

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

分析：

@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，一般参数民为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。

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

//自定义注解
public class ZHUJIE {

    //注解可以显示赋值，如果没有默认值，就必须给注解赋值
    @MyAnnotation2(name = "lc",schools = "清华大学")
    public void test(){

    }
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{

    //注解的参数：参数类型+参数名();
    String name() default "";
    int age() default  0;
    int id() default -1;//如果默认值为-1，代表不存在，
    String[] schools() default {"北京大学"};
}

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反射

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。通俗一点来说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。

主要的动态语言：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，但是Java可以称为准动态语言。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动态性让编程的时候更加灵活。

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");

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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（一个对象只有一个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，我们称之为反射。

在这里插入图片描述

1.Java反射机制提供的功能

在运行时判断任意一个对象所属的类
在运行时构造任意一个类的对象
在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
在运行时获取泛型信息
在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
在运行时处理注解
生成动态代理

2.Java反射的优点和缺点

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，我们可以直接告诉JVM，我们希望做什么并且满足我们的要求。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

//什么叫反射
public class fanshe {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //通过反射获取类的class对象
        Class c1= Class.forName("fanshe");
        System.out.println(c1);

        Class c2= Class.forName("fanshe");
        Class c3= Class.forName("fanshe");
        Class c4= Class.forName("fanshe");


        //一个类在内存中只有一个Class对象
        //一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在class对象中
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());
    }

}

//实体类  pojo,entity
class User{
    private String name;
    private int id;
    private int age;

    public User(){

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", id=" + id +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

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3.反射主要API

在这里插入图片描述

4.Class类

在这里插入图片描述

​ 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/[])的有关信息。
➢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

5.Class常用类的方法

在这里插入图片描述

6.获取Class类的实例

在这里插入图片描述

//测试Class类的创建方式有哪些
public class Classchuangjianfangshi {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person=new Student();
        System.out.println("这个人是："+person.name);

        //1.通过对象获得
        Class c1=person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());
        //2.forName获得
        Class c2= Class.forName("Student");
        System.out.println(c2.hashCode());
        //3.通过类名.class
        Class c3=Student.class;
        System.out.println(c3.hashCode());

        //获得父类类型
        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";
    }
}

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7.哪些类型可以有Class对象？

➢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。
➢interface: 接口
➢[]:数组
➢enum:枚举
➢annotation:注解@interface
➢primitive type:基本数据类型
➢void

import java.lang.annotation.ElementType;

public class classALL {
    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);

    }

}
//输出结果：
    class java.lang.Object
	interface java.lang.Comparable
	class [Ljava.lang.String;
	class [[I
	interface java.lang.Override
	class java.lang.annotation.ElementType
	class java.lang.Integer
	void
	class java.lang.Class


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8.Java内存分析

在这里插入图片描述

类的加载过程

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）：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。

类的链接（link）：将类的二进制数据合并到JRE中。

类的初始化（Initialize）：JVM负责对类进行初始化。

类的加载与ClassLoader的理解

➢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.
➢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。
➢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 (0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- -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。

9.什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)
➢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)

10.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。

在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

//类加载器
public class leijiazaiqi {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader= ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);
        //获取系统类加载器的父类-->扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);
        //根加载器
        ClassLoader parent1=parent.getParent();
        System.out.println(parent1);

        //测试当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader  classLoader = Class.forName("leijiazaiqi").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //测试JDK内部类是谁加载的
        classLoader=Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
    }

}

//输出结果
	jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@3fee733d
	jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@7cc355be
	null
	jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@3fee733d
	null

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11.创建运行时类的对象

通过反射获取运行时类的完整结构

Field,Method,Constructor,Superclass,Interface,Annotation

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

//获取类的信息
public class leijiegouxinxi {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1= Class.forName("User");

        //获取类的名字
        System.out.println(c1.getName());
        System.out.println(c1.getSimpleName());
        //获得类的（公共）属性
        Field[] fields=c1.getFields();
        for (Field field:fields){
            System.out.println(field);
        }

        //获得类的全部属性
        fields=c1.getDeclaredFields();
        for (Field field:fields){
            System.out.println(field);
        }
        Field name=c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);
        //获得类的方法
        Method[] method=c1.getMethods();//获得本类及其父类的全部public方法

        Method[] methods=c1.getDeclaredMethods();//获取本类的所有方法
        for (Method method1:method){
            System.out.println(method1);
        }
        System.out.println("---------");
        for (Method method1:methods)
        System.out.println(method1);
    }

}

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有了Class对象，能做什么？

创建类的对象：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。

思考？难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？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。

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

//动态的创建对象，通过反射
public class fansheshili {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {

        //获得Class对象
        Class c1= Class.forName("User");

        //构造一个对象
//        User user= (User) c1.newInstance();
//        System.out.println(user);

        //通过构造器创建对象
        Constructor constructor= c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
        User user2=(User) constructor.newInstance("lc",1,18);
        System.out.println(user2);

        //通过反射调用普通方法
        //invoke:激活的意思
        //（对象，"方法的值"）
        User user3=(User)c1.newInstance();
        Method setName=c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.invoke(user3,"lc");
        System.out.println(user3);
        //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，需要通过setAccessible方法关闭
        name.setAccessible(true);
        name.set(user4,"lc2");
        System.out.println(user4.getName());
    }

}

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12.调用指定的方法

通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。

1.通过Class类中的getClass(String name,Class …parameterTypes)方法获取一个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。

性能分析

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

//分析性能
public class xingnengfenxi {
    //普通方法调用
    public static void test1(){
        User user=new User();
        long startTime=System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            user.getName();
        }

        long endTime=System.currentTimeMillis();

        System.out.println(endTime-startTime);
    }

    //反射方式调用
    public static void test2() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user=new User();
        Class c1=user.getClass();

        Method getName=c1.getDeclaredMethod("getName",null);


        long startTime=System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }

        long endTime=System.currentTimeMillis();

        System.out.println(endTime-startTime);
    }


    //反射方式调用，关闭检测
    public static void test3() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user=new User();
        Class c1=user.getClass();

        Method getName=c1.getDeclaredMethod("getName",null);
        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(endTime-startTime);
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        test1();
        test2();
        test3();
    }


}
结果
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	1285
    显然反射效率较低

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13.反射操作泛型

import javax.xml.transform.Source;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

//通过反射获取泛型
public class fanxing {

    public void test1(Map<String,User>map, List<User> list){
        System.out.println("test1");

    }
    public Map<String,User> test2(){
        System.out.println("test2");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Method method= fanxing.class.getMethod("test1", 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=fanxing.class.getMethod("test2",null);
        Type genericParameterType=method.getGenericReturnType();
        if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments =((ParameterizedType)genericParameterType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument:actualTypeArguments){
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}

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14.反射操作注解

import java.lang.annotation.*;

//练习反射操作注解
public class fanshezhujia {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class c1= Class.forName("fanshezhujia");
        //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
        Tablekuang tablekuang =(Tablekuang)c1.getAnnotation(Tablekuang.class);
        String value= tablekuang.value();
        System.out.println(value);

    }

}
@Tablekuang("db_student")
class student2{
    @Fieldkuang(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    private int age;
    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 + '\'' +
                '}';
    }
}


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


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

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总结不易，三连支持一下吧，谢谢~

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