java注解和反射

目录

• java注解和反射（重要）
  • 注解（Annotation）概念
  • 内置注解
  • 元注解
  • 自定义注解
  • 反射概述（Reflection）
  • 获取反射对象
    • 反射机制提供的功能
    • 反射相关的主要API
    • 反射初体验
  • Class类详解
    • Class类
    • Class类的常用方法
    • 获取Class类的实例
    • 所有类型的Class对象
    • 元素类型、维度和Class对象的关系
  • 类的加载内存分析
    • Java内存分析
    • 类的加载过程
    • 类的加载和ClassLoader的理解
    • 什么时候会发生类初始化
    • 类加载器的作用
  • 获取运行类的完整结构
  • 调用运行时类的指定结构
    • 有Class对象,能做什么
    • 方法及使用
  • 性能对比分析
  • 反射操作泛型
  • 反射操作注解

java注解和反射（重要）

java.Annotation

注解（Annotation）概念

JDK5.0开始引入

作用：

• 可以对程序作出解释，这一点和注释comment类似
• 对程序进行检查和约束，例如@Override
• 可以被其他程序（比如：编译器等）读取

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：@SuppressWarning(value=”unchecked”)

使用：

• 可以附加在package、class、method、field等上面，相等于给他们添加了额外的辅助信息，然后结合反射机制实现对这些元数据的访问

内置注解

• @Override：定义在java.lang包中，修饰方法，表示该方法打算重写父类中的同名方法，并且具有检查作用

• @Deprecated：定义在java.lang包中，修饰方法、属性、类，注释@Deprecated的程序元素是程序员不鼓励使用的程序元素，通常是因为它是危险的，或者因为它已经过时了，然后存在更好的替代方法，但是你使用也没有任何影响，使用案例如下：

• @SupressWarnings：定义在java.lang包中，用来抑制编译时产生的黄色警告信息，虽然这些警告信息不会影响编译结果，但是看着不舒服，然后该注释和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，具体参数信息如下所示：
  @SuppressWarnings(“all”) // 压制所有警告，下面有例子：
  @SuppressWarnings(“unchecked”) // 压制"unchecked"警告
  @SuppressWarnings(value={“unchecked”, “deprecation”}) // 压制"unchecked", "deprecation"警告
  注意：public @interface SuppressWarnings {String[] value();}，其中value是参数名，而String[]是参数是类型，当注解只使用value这一个参数的时候，value可以省略，例如上面的

元注解

• 在java.lang.annotation包中，负责注解其他注解，Java中定义了4个标准的元注解（meta-annotation）类型，他们被用来对其他注解类型进行解释说明限制

• 元注解四大类型

  • @Target：用于描述注解的使用范围public @interface Target {ElementType[] value();}可以看出可以它是一个数组，可以有多个值，里面的值设置的都是定义的注解MyAnnotation的使用范围，比如在类上、方法上等等，你可以通过@Target，然后点击里面的ElementType去查看

  

• @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）

  • SOURCE是源码级别，CLASS 是源码级别和编译之后的字节码文件中有效，
  • RUNTIME是在源码级别、编译之后的字节码文件、JVM中运行都有效，最常用的就是RUNTIME

  

• @Documented：说明该注解将被包含在javadoc文档中

  

• @Inherited：说明子类可以继承父类中的该注解

  

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，格式是：修饰符 @interface 注解名{定义内容}

  • 内容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，方法的返回值类型就是参数的类型
  • 返回值类型只能是基本类型、Class、String、enum，如果返回值是String[]的时候，赋值的时候要用{“X1”, “X2”}这种形式；
  • 可以通过default来声明参数的默认值，声明默认值的可以不在自定义注解中赋值，反之必须赋值
  • 如果只有一个参数成员，一般参数名使用value字段，这是因为当参数名称是value并且自定义注解中只需要写一个参数的时候，可以省略参数名称，只有value可以这样，其他的都不行
  • 注解元素必须有值，我们定义注解元素时，经常使用空字符串、0、-1等作为默认值，当默认值为-1，代表不存在

  

反射概述（Reflection）

• 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间借助于Reflection API取得任何类的内部信息，并且能直接操作任意对象的内部属性以及方法

• 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，透过这个镜子可以看到类的结构，这就是反射

获取反射对象

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
• ……

反射相关的主要API

• java.lang.Class：代表一个类，它就是Object类getClass()方法的返回值，它是唯一的所以类都指向它

• 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

• ……

反射初体验

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 通过反射返回类的Class对象，这里的Class就是Object类中getClass()方法的返回值Class是一样的，获取的c1是Class类的对象
        Class c1 =  Class.forName("com.yyx.demo.User");
        System.out.println(c1);

        // 一个类在方法区中只有一个Class对象
        // 一个类被加载之后，类的整个结构(构造器、方法、属性等等)都会被封装在Class对象中
        Class c2 =  Class.forName("com.yyx.demo.User");
        System.out.println(c1.hashCode());
        System.out.println(c2.hashCode());
    }
}

@Data
class User{
    private Integer id;
    private String name;
    private Integer age;
}

结果：

class com.atguigu.demo.User
1066516207
1066516207

Class类详解

Object中定义了一个被所有子类继承的方法public final Class getClass()。这个方法的返回值的类型是一个Class类，可以通过对象反射求出类的名称

Class类

• Class本身也是一个类，不过这个类只有一个，所有的类都执行它，例如User类、Person类等

• Class对象是Class类的对象，一个加载的类(例如User.java)在JVM中只会有一个Class对象

• 一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的对应的XXX.class文件

• 每个类(例如User.java)的实例(例如User u = new User()中的u)都会记着自己是由哪个Class对象所生成

• 通过CLass对象可以完整地得到一个类(例如User.java)中所有被加载的信息

• Class类(只有一个，和Object类中getClass()方法中返回的Class是同一个)是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类、唯有先获得类(例如User.java)对应的Class对象

• 以上说了三个部分：Class类、Class对象、类、类的实例，通过类可以创建类的实例，通过Class类可以获取某类的Class对象，通过Class对象可以获取类中的所有信息(方法、属性等等)，当然也可以创建类的实例，另外Class对象是类具有的，类可以做的它也能做

Class类的常用方法

获取Class类的实例

1. 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 c1 = User.class;

2. 通过类的实例中的getClass()方法获取

Class c2 = user.getClass();

3. 通过类的全限定类名获取

Class c3 = Class.forName("com.atguigu.demo.User");
1

4. 通过基本内置类型的包装类的Type属性（了解）

Class c4 = Integer.TYPE;

5. 通过ClassLoader类加载器获取

Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class);
Class c5 = constructor.getDeclaringClass();
System.out.println(c5.hashCode());

6. 获得父类类型

   Class c6 = c1.getSuperClass();
   

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 普通new创建对象
        User student = new Student("yyx");
        System.out.println("这个人是：" + student.name);

        // 方式1：通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高（获取Student的Class对象）
        Class c1 = Student.class;
        System.out.println(c1.hashCode());

        // 方式2：通过类的实例中的getClass()方法获取（获取Student的Class对象）
        Class c2 = student.getClass();
        System.out.println(c2.hashCode());

        // 方式3：通过类的全限定类名获取（获取Student的Class对象）
        Class c3 = Class.forName("com.yyx.demo.Student");
        System.out.println(c3.hashCode());

        // 方式4：通过基本内置类型的包装类的Type属性（了解）
        Class c4 = Integer.TYPE;


        // 方法5：通过ClassLoader类加载器获取
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class);
        Class c5 = constructor.getDeclaringClass();
        System.out.println(c5.hashCode());

        // 获取父类类型
        Class c6 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c6);

        // 获取Student对象
        Student s1 = (Student) c1.newInstance(); // 本质调用了类的无参构造器
        System.out.println(s1);

        // 使用构造器创建Student对象
        Student s2 = (Student) constructor.newInstance("yyx");
        System.out.println(s2);

        // 通过反射调用普通方法
        // 其中hello是方法名称，String.class代表方法需要的参数的Class对象，c1是Student类对应的Class对象，s1代表Student类的实例对象，“lx”代表具体的参数值
        Method method = c1.getDeclaredMethod("hello", String.class);
        method.invoke(s1, "lx");

        // 通过反射给属性赋值
        Field age = c1.getDeclaredField("age");
        // 无论是调用私有方法还是给私有属性赋值，都需要关闭程序的安全监测，才能调用方法或者设置属性
        age.setAccessible(true);
        age.set(s1,12);
        System.out.println(s1.getAge());

    }
}

class User {
    public String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

class Student extends User {
    private Integer age;
    public Student() {
    }

    public Student(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void hello(String str) {
        System.out.println("Hello! " + str);
    }

    public Integer getAge(){
        return this.age;
    
}

//结果：
    
这个人是：yyx
1066516207
1066516207
1066516207
1066516207
class com.yyx.demo.User
com.yyx.demo.Student@1a6c5a9e
com.yyx.demo.Student@37bba400
Hello! lx
12

所有类型的Class对象

• class：外部类、成员内部类和静态内部类、局部内部类、匿名内部类

  Class c1 = Object.class;
  

• interface：接口

  Class c2 = Comparable.class;
  

• []：数组

  Class c3 = String[].class;
  

• enum：枚举

  Class c4 = ElementType.class;
  

• annotation：注解

  Class c5 = Override.class;
  

• 基本内置类型的包装类，例如Integer等

  Class c6 =Integer.class;
  

• void

  Class c7 = void.class;
  

• Class类

  Class c8 =Class.class;
  

元素类型、维度和Class对象的关系

结论：

1. 元素类型不同，Class对象不同，例如int[ ]、String[ ]
2. 元素类型相同，但是维度不同，Class对象不同，例如int[ ]和int[ ][ ]
3. 元素类型相同，维度相同，但是具体内容不同，Class对象相同，例如：int[10]和int[100]

类的加载内存分析

Java内存分析

类的加载过程

类的加载和ClassLoader的理解

//类加载
public class Test05 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
        /**
         * 1. 加载到内存,会产生一个类对应Class对象
         * 2. 链接,连接结束后m=0
         * 3. 初始化
         *  <clinit>(){
         *       System.out.println("A类静态代码块初始化");
         *       m = 300;
         *       m = 100;
         *  }
         */
    }
}

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类无参构造初始化");
    }
}

什么时候会发生类初始化

//测试类什么时候会初始化
public class Test05 {
    static {
        System.out.println("Main类被加载");
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 1. 主动调用
        //Son son = new Son();

        // 反射也会产生主动引用
        //Class.forName("cn.doris.reflection.Son");

        //不会产生类的引用的方法
        //System.out.println(Son.b);

        //Son[] array = new Son[5];
        
        //System.out.println(Son.a);
    }
}

class Father {
    static final 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 = 100;
    }
    static int m = 300;
    static final int a = 1;
}

类加载器的作用

//类加载器
public class Demo09_ClassLoader1 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //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    jre1.8.0_91\lib\ext
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

        //获取扩展类加载器父类加载器-->根加载器(c/c++)  jre1.8.0_91\lib\rt.jar
        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("cn.doris.reflection.Demo09_ClassLoader1").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"));

        //双亲委派机制  检测安全性 你写的类和跟加载器一样的不会用你写的类
        //java.lang.String -->往上推


        /**
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\charsets.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\deploy.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\cldrdata.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\dnsns.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\jaccess.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\jfxrt.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\localedata.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\nashorn.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\sunec.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\ext\zipfs.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\javaws.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\jce.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\jfr.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\jfxswt.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\jsse.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\management-agent.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\plugin.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\resources.jar;
         * D:\Environment\java\jdk1.8.0_91\jre\lib\rt.jar;
         * E:\StudyProject\annotation_reflection\out\production\annotation_reflection;
         * D:\WorkingSoftware\IntelliJ IDEA 2020.3.1\lib\idea_rt.jar
         */
    }
}

获取运行类的完整结构

//获取类的信息
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c1 = Class.forName("com.yyx.reflection.User");
        User user = new User();
        c1 = user.getClass();

        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());// 获得包名 + 类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());// 获得类名

        System.out.println("=======================");

        //获得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields();//只能找到public属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("getFields:" + field);
        }
        fields = c1.getDeclaredFields();//找到全部的属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("getDeclaredFields:" + field);
        }
        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);

        System.out.println("=======================");

        //获得类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods(); //获得本类及父类的全部public方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("getMethods:" + method);
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods(); //获得本类的所有方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("getDeclaredMethods:" + method);
        }
        System.out.println("=======================");
        //获得指定的方法
        //重载
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);//需要String类型的值，就写String.Class
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);
        
        System.out.println("=======================");
        
        //获得类的构造器
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println("getConstructors:" + constructor);
        }
        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println("getDeclaredConstructors:" + constructor);
        }
        //获得指定的构造器
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        System.out.println("指定构造器" + declaredConstructor);
    }
}

调用运行时类的指定结构

有Class对象,能做什么

方法及使用

//动态的创建对象,通过反射
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("cn.doris.reflection.User");

        //构造一个对象
        /*User user = (User) c1.newInstance();//本质上调用了类的无参构造器
        System.out.println(user);*/

        //通过构造器创建对象
        /*Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        User user1 = (User) constructor.newInstance("you",001,17);
        System.out.println(user1);*/

        //通过反射调用普通方法
        User user2 = (User) c1.newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        //invoke:激活
        // (对象,"方法值")
        setName.invoke(user2, "you");
        System.out.println(user2.getName());

        //通过反射操作属性
        User user3 = (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检测,属性或方法的setAccessible(true)
        //设置安全检测
        name.setAccessible(true);

        name.set(user3, "doris2");
        System.out.println(user3.getName());
    }
}

性能对比分析

public class Test {
    
    //普通方式调用
    public static void test01() {
        User user = new User();
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 10_00000000; i++) {
            user.getName();
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通方式执行10亿次:" + (endTime - startTime) + "ms");
    }

    //反射方式调用
    public static void test02() 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 < 10_00000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式执行10亿次:" + (endTime - startTime) + "ms");
    }

    //反射方式调用,关闭检测
    public static void test03() 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 < 10_00000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式执行10亿次,关闭检测:" + (endTime - startTime) + "ms");
   }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        test01();
        test02();
        test03();
    }
}

反射操作泛型

反射操作注解

getAnnotations

getAnnotation

//练习反射操作注解
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("cn.doris.reflection.Student2");
        //通过反射获取注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }

        //获得注解value
        TableDoms tableDoms = (TableDoms) c1.getAnnotation(TableDoms.class);
        String value = tableDoms.value();
        System.out.println(value);

        //获得类指定的注解
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        FiledDoms annotation = name.getAnnotation(FiledDoms.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());
    }
}

@TableDoms("db_student")
class Student2 {
    @FiledDoms(columnName = "db_id", type = "int", length = 10)
    private int id;
    @FiledDoms(columnName = "db_age", type = "int", length = 3)
    private int age;
    @FiledDoms(columnName = "db_name", type = "varchar", length = 200)
    private String name;

    public Student2() {
    }

    public Student2(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student2{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", 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;
    }
}

//类名注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableDoms {
    String value();
}

//属性注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FiledDoms {
    String columnName();

    String type();

    int length();
}