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注解和反射

lucien-ma

2021-07-30

2302 0 0

注解和反射

1.注解

1.1什么是注解？

注解和注释的差别在于注解可以被其他程序读取

1.2内置注解

  • @Override 定义在 java.lang.Override 中，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，此注解可以用于修辞方法，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 用来抑制编译时的警告信息。

1.3元注解

  1. 什么是元注解？

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，他们呗用来提供对其他 annotation 类型作说明

  1. @Target 用于描述注解的使用范围（被描述的注解可以用在什么地方)
  2. @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)，一般直接用runtime
  3. @Document 说明该注解将被包含在 javadoc 中
  4. @Inherited 说明子类可以继承父类中的该注解

1.4自定义注解

  1. 使用 @interface 自定义注解时，自动继承了 java.lang.annotation.Annotation 接口
  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
1**
2 * 自定义注解
3 */
4public class Test02 {
5
6    @MyAnnotation2(name = "张三")
7    public void test01(){
8        System.out.println("test01");
9    }
10
11    @MyAnnotation3("李四")
12    public void test02(){
13
14    }
15
16}
17
18
19
20//自定义注解
21@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
22@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
23@interface MyAnnotation2{
24    // 注解的参数： 参数类型  + 参数名();
25    String name() default "";
26    int age() default 0;
27    int id() default -1;
28
29    String[] schools() default {"西北民大"};
30
31}
32
33@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
34@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
35@interface MyAnnotation3{
36    /**
37     * 当注解有且只有一个参数的时候
38     * 可以用value，在使用的注解的时
39     * 可直接@MyAnnotation("李四")使用，不用确定参数名
40     * @return
41     */
42    String value();
43}

2.反射机制

==Java是静态语言，反射让 Java 有了动态性==

2.1获取反射对象的几种方式

  1. Class.forName("全限定类名")

    1Class clazz = Class.forName("java.lang.String");

  2. 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()

    1Class clazz = person.getClass();

  3. 已知具体的类，通过类的class属性获取

    1Class clazz = Person.class;

  4. 基本内置类型的包装类都有一个Type属性

1Class clazz = Integer.TYPE;

  1. 获得父类类型

    1Class c5 = c1.getSuperclass();
注意
  1. 一个类在内存中只有一个Class对象（用反射获得多个Class对象的hashcode值是一样的）
  2. 一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在Class对象中

2.2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

  • 只要类型和纬度一样就是同一个class

  • 1//只有类型和纬度一样，就是同一个class
2        int[] a = new int[10];
3        int[] b = new int[100];
4        System.out.println(a.getClass().hashCode()); //356573597
5        System.out.println(b.getClass().hashCode()); //356573597

2.3类加载内存分析

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。

在这里插入图片描述

举例:

1public class Test04 {
2    public static void main(String[] args) {
3        A a = new A();
4        System.out.println(A.m);
5    }
6}
7
8class A{
9    static{
10        System.out.println("A类静态代码块初始化");
11        m = 300;
12    }
13
14    static int m = 100;
15
16    public A(){
17        System.out.println("A的无参构造函数初始化");
18    }
19}

运行结果：

A类静态代码块初始化 A的无参构造函数初始化 100

分析：

1/*
2    1、加载到内存，会产生一个类对应class对象
3    2、链接，链接结束后 m = 0
4    3、初始化
5        <clinit>(){
6            System.out.println("A类静态代码块初始化");
7            m = 300;
8            m = 100;
9         }
10         // 所以  m = 100
11*/

2.4分析类初始化

  1. 什么时候会发生类的初始化？

  2. 类的主动引用一定会发生类的初始化；类的被动引用不会发生类的初始化

  3. 类的主动引用

    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 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

  4. 类的被动引用

    1. 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
    2. 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
    3. 引用常量不会出发此类的初始化（常量在链接阶段就存入调用类的常量池中了）

2.5类加载器的作用

  1. 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
  2. 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

类加载器作用是把类（class）装载进入内存的。 JVM 规范定义了如下类型的加载器。

  • ==引导类加载器==
  • ==扩展类加载器==
  • ==系统类加载器==

注意

  1. 双亲委派机制，当你定义了一个包名和系统重复时，你的不起作用

2.6获取类的运行时结构

Class 是整个反射机制的源头，跟反射相关的操作大部分是基于对 Class 对象的操作，即获取目标类的信息都是通过调用 Class 的相关方法来完成的。类的信息包括其内部的成员变量、方法、构造函数、继承的父类和实现的接口等，Class 类的常用方法如表：

方法描述
public native boolean isInterface()判断该类是否为接口
public native boolean isArray()判断该类是否为数组
public boolean isAnnotaion()判断该类是否为注解
public String getName()获取该类的全限定类名
public ClassLoader getClassLoader()获取类加载器
public native Class<? super T> getSuperclass()获取该类的直接父类
public Package getPackage()获取该类所在的包
public String getPackageName()获取该类所在包的名称
public Class<?>[] getInterfaces()获取该类的全部接口
public native int getModifiers()获取该类的访问权限修饰符
public Field[] getFields() throws SecurityException获取该类的全部公有成员变量，包括继承自父类的和自己定义的
public Field[] getDeclaredFields() throws SecurityException获取该类的自己定义的成员变量
public Field getField(String name) throws NoSuchFieldException,SecurityException通过名称获取该类的公有成员变量，包括继承自父类和自己定义的
public Field getDeclaredField(String name) throws NoSuchFieldException,SecurityException通过名称来获取该类的自己定义成员变量
public Method[] getMethods() throws SecurityException获取该类的全部公有方法 ，包括继承自父类的和自己定义的
public Method[] getDeclaredMethods() throws SecurityException获取该类的自定义方法
public Method getMethod(String name,Class<?>...parameterTypes) throws NoSuchFieldException,SecurityException通过名称和参数信息获取该类的公有方法，包括继承自父类的自己定义的
public Method getDeclaredMethdo(String name,Class<?>...parameterTypes) throws NoSuchFieldException, SecurityException通过名称和参数信息获取该类的自定义方法
public Constructor<?>[] getConstructors() throws SecurityException获取该类的公有构造函数
public Constructor<?>[] getDeclaredConstructors() throws SecurityException获取该类的全部构造函数
public Constructor<T> getConstructor(Class<?>...parameterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException通过参数信息获取该类的公有构造函数
public Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>...paramenterTypes) throws NoSuchMethodException, SecurityException通过参数信息获取该类的构造函数

2.7动态创建对象执行方法

通过反射来创建对象有两种方式

  • 使用Class对象的newInstance()方法创建对象
  • 使用Constructor对象创建对象

使用newInstance()要注意，Class对象中必须要有且可访问的无参构造方法（默认构造）。

示例一：使用Class对象的newInstance()方法

1package com.itlaobing.demo.reflect;
2
3public class ClassTest7 {
4
5	public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException {
6		Class<Student> cl = Student.class;//获取对象，注意声明泛型
7		Student stu = cl.newInstance();//创建对象，会调用无参构造
8		System.out.println(stu);
9	}
10
11}
12

示例二：使用Constructor对象的newInstance(args)方法

1Class<Student> cl = Student.class;
2//无参构造
3Constructor<Student> cons = cl.getConstructor();
4Student stu1 = cons.newInstance();
5System.out.println(stu1);
6
7//使用有参构造
8Constructor<Student> cons1 = cl.getConstructor(String.class, double.class, String.class);
9Student stu2 = cons1.newInstance("张三丰", 100.01, "男");
10System.out.println(stu2);
11
12
  • newInstance方法的参数是可变参，对应我们getConstructor方法的参数

2.8获取泛型信息

Java采用泛型擦除机制来引入泛型，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数据类型转换问题，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。

  1. ParameterizedType：表示一种参数化类型，比如 Collection<String>
  2. 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
  3. TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口
  4. WildcardType：代表一种通配符类型表达式

举例：

1public class Test07 {
2
3    public void test01(Map<String, User> map, List<Integer> list) {
4        System.out.println("test01");
5    }
6
7    public Map<String, Character> test02() {
8        System.out.println("test02");
9        return null;
10    }
11
12    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
13        // 通过反射获取方法
14        Method method = Test07.class.getDeclaredMethod("test01", Map.class, List.class);
15        // 获取泛型的参数类型
16        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
17        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
18            // 判断泛型的参数类型是否是一个参数化类型
19            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType) {
20                // 强转出来，获取真实参数类型
21                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
22                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
23                    System.out.println(actualTypeArgument);
24                }
25            }
26        }
27
28        // 通过反射获取方法
29        Method method2 = Test07.class.getDeclaredMethod("test02", null);
30        // 获取泛型的返回值类型
31        Type genericReturnType = method2.getGenericReturnType();
32        // 判断是否是参数化类型
33        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) {
34            // 强转出来，获取真实参数类型
35            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
36            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
37                System.out.println(actualTypeArgument);
38            }
39        }
40    }
41}

运行结果：

class java.lang.String class cc.lucien.reflection.User class java.lang.Integer class java.lang.String class java.lang.Character

2.9获取注解信息

1// 练习反射操作注解
2public class Test08 {
3
4    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException {
5        // 获取反射对象
6        Class<Student2> clazz = Student2.class;
7        // 通过反射获取注解
8        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
9        for (Annotation annotation : annotations) {
10            System.out.println(annotation);
11        }
12
13        // 获得注解的 value 值
14        TableLucien tableLucien = clazz.getAnnotation(TableLucien.class);
15        String value = tableLucien.value();
16        System.out.println(value);
17
18        // 获得类指定的注解
19        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
20        FieldLucien annotation = name.getAnnotation(FieldLucien.class);
21        System.out.println(annotation.columnName());
22        System.out.println(annotation.type());
23        System.out.println(annotation.length());
24    }
25}
26
27@TableLucien("db_student")
28class Student2{
29    @FieldLucien(columnName = "db_id",type = "int", length = 5)
30    private int id;
31    @FieldLucien(columnName = "db_age",type = "int", length = 2)
32    private int age;
33    @FieldLucien(columnName = "db_name",type = "varchar", length = 10)
34    private String name;
35
36    public Student2(){}
37
38    public Student2(int id, int age, String name) {
39        this.id = id;
40        this.age = age;
41        this.name = name;
42    }
43
44    public int getId() {
45        return id;
46    }
47
48    public void setId(int id) {
49        this.id = id;
50    }
51
52    public int getAge() {
53        return age;
54    }
55
56    public void setAge(int age) {
57        this.age = age;
58    }
59
60    public String getName() {
61        return name;
62    }
63
64    public void setName(String name) {
65        this.name = name;
66    }
67
68    @Override
69    public String toString() {
70        return "Student2{" +
71                "id=" + id +
72                ", age=" + age +
73                ", name='" + name + '\'' +
74                '}';
75    }
76}
77
78// 类名的注解
79@Target(ElementType.TYPE)
80@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
81@interface TableLucien{
82    String value();
83}
84
85//属性的注解
86@Target(ElementType.FIELD)
87@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
88@interface FieldLucien{
89    String columnName();
90    String type();
91    int length();
92}

运行结果:

@cc.lucien.reflection.TableLucien(value=db_student) db_student db_name varchar 10

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