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注解与反射

作者：从前慢现在也慢 | 2024-06-14 17:47:53

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注解与反射

文章目录

一、注解

1、简介

  • Annotation是从JDK5.0开始引入的新技术
  • 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

2、内置注解

  • @Override:
  • 定义在java.lang.Override中,此注释只用于修辞方法,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，表示不鼓励程序员使用这样的元素，通常是因为它很危险或者存在更好的选择．
  • @SuppressWarnings :
  • 定义在java.lang.SuppressWarnings中,用来抑制编译时的警告信息，与前两个注释有所不同,你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.我们选择性的使用就好了﹒
    √@SuppressWarnings(“all”)
    √@SuppressWarnings(“unchecked”)
    √@SuppressWarnings(value={“unchecked”,“deprecation”})
    √等等…
//什么是注解
public class N1 extends  Object{
    // @Override重写的注解
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }

    //Deprecated不推荐使用，但是可以使用，或者存在更好的方式
    @Deprecated
    public static void  test(){
        System.out.println("Deprecated");
    }
    @SuppressWarnings("all")//镇压警告
    public void test02(){
        List list=new ArrayList();
    }

    public static void main(String[] args) {
        test();
    }
}


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3、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.annotation包中可以找到( @Target , @Retention ,Documented , @lnherited )
  • @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（生成文档注释）
  • @Inherited:说明子类可以继承父类中的该注解
//测试元注解
public class N2 {
    @MyAnnotation
    public  void test(){

    }
}
//定义一个注解
//Target表示我们的注解可以用在哪些地方
@Target(value={ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})//可以作用在类上也可以作用在方法上
//Retention表示我们的注解在什么地方还有效，
//runtime运行时有效,所有地方都有效>class类>source源码时
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
//Documented表示是否将我们的注解生成在JAVAdoc中
@Documented
//Inherited表示子类可以继承父类的注解
@Inherited
 @interface MyAnnotation{}

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4、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}

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  • 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．
//自定义注解
public class N3 {
    //注解可以显示赋值，若没有默认值，我们就必须给注解赋值
    @MyAnnotation2(name="狂神",schools={"北大","清华"})//定义了一个String 参数，就必须写参数 ，否则会报错
    public void test(){}
    @MyAnnotation3("狂神")//只有命名为value ，可以不用写value="狂神",将value省略
    public void test2(){}
}
//用intreface定义了一个注解，再加上一些元注解
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
//约束了作用域，让注解可以作用在类上，也可以作用在方法上
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface  MyAnnotation2{
    //注解的参数：参数类型+参数名（）；  注意：不是一个方法
    String name() default "";//加了一个默认值，不写注解的参数了也不会报错
    int age() default 0;
    int id() default -1;//如果默认值为-1，代表不存在，如果找不到就返回-1
    String[]schools() ;//数组
    //String[]schools() default {"北大","清华"};有默认值了
}
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//
@interface MyAnnotation3{
      String value();//如果只有一个参数，建议使用value命名
}

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二、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!

1、简介

  • 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

  • 差异区别
    （1）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
    （2）反射方式
    实例化对象->getClass()方法->得到完善的“包类”名称

  • 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

//什么叫反射
public class N1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
        //通过反射获取类的Class对象
        Class c1=Class.forName("kuang.Reflection.User");//包名+类名
        System.out.println(c1);
        Class c2=Class.forName("kuang.Reflection.User");
        Class c3=Class.forName("kuang.Reflection.User");
        Class c4=Class.forName("kuang.Reflection.User");
        System.out.println(c2.hashCode());//打印hasCode()看看他们是否相等
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());
        //结果是相等的->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
    }
}
//实体类pojo 、entity,类中只有一些属性
class  User{
    private  String name;
    private  int id;
    private  int age;

    public User() {//快捷键 alt+shift+o(alt+ins)->选择constructor
    }

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

    public String getName() {//快捷键 alt+shift+o(alt+ins)->选择getter and setter
        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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2、 Class类

（1）介绍

  • 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()

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  • 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运行结果来看也是很好理解,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

（3）Class类的常用方法

  • 方法名
    static ClassforName(String name)：
    功能说明
    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 getMothed(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

（4）获取Class类的实例

  • 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;

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  • 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();

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  • 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");

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  • 内置基本数据类型可以直接用类名.Type
  • 还可以利用ClassLoader之后讲解
//测试Class类的创建方式有哪些
public class N2 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
        Person person=new Student();
        System.out.println("这个人是"+person.name);
        //方式一：通过对象获得
        Class c1=person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());
        //方式二：forname获得
       Class c2= Class.forName("kuang.Reflection.Student");
        System.out.println(c2.hashCode());
        //方式三：通过类名.class
        Class c3=Student.class;
        System.out.println(c3.hashCode());
        //方式四：基本内置类型的包装类都有一个Type属性
        Class c4= Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);
        //获得父类类型
        Class c5=c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);

    }
}
class  Person{
   public 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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（5）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
//所有类型的Class
public class N3 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;//类
        Class c2 = Comparable.class;//接口
        Class c3 = String[].class;//一堆数组
        Class c4 = int[][].class;//二堆数组
        Class c5 = Override.class;//注解
        Class c6 = ElementType.class;//枚举
        Class c7= Integer.class;//基本数据类型
        Class c8= void.class;//void
        Class c9= Class.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);

       int[] a=new int[10];
       int[] b=new int[100];
       System.out.println(a.getClass().hashCode());
       System.out.println(b.getClass().hashCode());
        //两个结果一样说明,只要元素类型与维度一样，就是同一个Class
     }
}

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三、JAVA内存分析

图片1
图片2

  • 加载到内存，会产生一个类对应Class对象
  • 链接，链接结束后会赋初值为0
  • 初始化
<clinit>(){
       System.out.println("A类静态代码块初始化")
       m=300;
       m=100;
       }
       m=100;//将代码块合并，m就为100了

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1、什么时候会发生类初始化

（1）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

（2）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)
//测试类什么时候会初始化
public class N4 {
    static {
        System.out.println("main类被加载");
    }

    public static void main(String[] args) throws  ClassNotFoundException{
        //1、主动引用
        //Son son=new Son();
        //反射也会产生主动引用
      //Class.forName("kuang.Reflection.Son");
        //不会产生类的引用的方法
      //  System.out.println(Son.b);//子类不会被加载
        //Son[] arry=new Son[5];//只有main类被加载了
        System.out.println(Son.M);//常量并不会引起父类和子类的初始化
    }
}
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;
}


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2、类加载器

  • 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
    图片3
package kuang.Reflection;
public class N5 {
    public static void main(String[] args) {
        //获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader=ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);

        //获取系统类加载器的父类加载器-->扩展类加载器
        ClassLoader parent=systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

        //获取扩展类加载器的父类加载器-->根加载器（c/c++），java中获取不到，会返回null
        ClassLoader parent1=parent.getParent();
        System.out.println(parent1);
        //测试当前类是那个加载器加载的
        ClassLoader classLoader=Class.forName("kuang.Reflection.N5").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //测试JDK内置的类是谁加载的
        classLoader=Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
         //如何获得系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }
}

/*运行结果
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@14ae5a5
null
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
null
*/

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四、获取运行时类的完整结构

（1）通过反射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
Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

  • 实现的全部接口
  • 所继承的父类
  • 全部的构造器
  • 全部的方法
  • 全部的Field
  • 注解
package kuang.Reflection;

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

//获得类的信息
public class N6 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
         Class c1= Class.forName("kuang.Reflection.User");

         // 获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());//获得类名+包名
        System.out.println(c1.getSimpleName());//获得类名
        //获得类的属性
       Field[] fields = c1.getFields();//只能找到public 属性

       fields=c1.getDeclaredFields();//找到全部属性
        for(Field field:fields){
            System.out.println(field);
        }
        //获得指定属性
       Field name=c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);
        //获得类的方法
        Method[] methods=c1.getMethods();//获得本类及其父类的全部public方法
        for(Method method:methods){
            System.out.println("正常的："+method);
        }
        methods=c1.getDeclaredMethods();//获得本类的所有方法
        for(Method method:methods){
            System.out.println("getDeclaredMethods"+method);
        }
        //获得指定方法
        Method getName= c1.getMethod("getName",null);
        Method setName=c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);
        //获得构造器
        Constructor[] constructors=c1.getConstructors();
        for(Constructor constructor:constructors){
            System.out.println(constructor);
        }
        constructors=c1.getDeclaredConstructors();
        for(Constructor constructor:constructors){
            System.out.println("$"+constructor);
        }
        //获得指定构造器
        Constructor declaredConstructor=c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
        System.out.println("指定"+declaredConstructor);
    }
}



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（2）有了Class对象，能做什么？

  • 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
  • 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
//动态的创建对象，通过反射
public class N7 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        //获得Class对象
        Class c1=Class.forName("kuang.Reflection.User");
        //构造一个对象
        //User user=(User)c1.newInstance();//本质是调用了类的无参构造器
       // System.out.println(user);

        //通过构造器创建对象,获取指定
        Constructor constructors=c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
        User user2=(User)constructors.newInstance("老余",10,10);
        System.out.println(user2);
        //通过反射调用普通方法
        User user3=(User)c1.newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName=c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.invoke(user3,"老余");
        //invoke:激活
        //(对象，“方法的值”）
        System.out.println(user3.getName());

        //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，我们需要关闭程序的安全监测，属性或者方法的setAccessible(true)
        name.setAccessible(true);
        name.set(user4,"蔡徐坤");
        System.out.println(user4.getName());
    }
}


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调用指定的方法
Object invoke(Object obj,Object…args)

  • Object对应原方法的返回值，若原方法五返回值，此时返回null
  • 若原方法若为静态方法，此时形参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（）方法前，显示调用对象的setAccessible(true)方法，即可访问private的方法

（3）setAccessible

  • Method和Field、Constructor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
  • 参数值为false则指示反射的对象应该实施Java语言访问检查

五、反射操作泛型及注解

（1）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

（2）反射操作注解

//练习反射操作注解
public class N8 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1=Class.forName("kuang.Reflection.Student2");
        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations=c1.getAnnotations();
        for(Annotation annotation:annotations){
            System.out.println(annotation);
        }
        //获得注解value的值
       Tabletkuang tabletkuang=(Tabletkuang)c1.getAnnotation(Tabletkuang.class);//先获得指定的注解
        String value=tabletkuang.value();
        System.out.println(value);
        //获得类指定的注解
        Field f=c1.getDeclaredField("name");
        Fieldkuang annotation=f.getAnnotation(Fieldkuang.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());
    }

}
@Tabletkuang("db-student")
class  Student2{
    @Fieldkuang(columnName = "db-id",type="int",length=10)
    private  int id;
    @Fieldkuang(columnName = "db-age",type="int",length=10)
    private  int age;
    @Fieldkuang(columnName = "db-name",type="varchar",length=10)//注解里String类型叫varchar
    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;
    }
}

//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface  Tabletkuang{
    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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