注解和反射
注解
什么是注解？
1.概念：
Annotation是从JDK5.0开始引入的新技术
2.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（如编译器）读取（是通过反射来读取的）
3.Annotation格式：
- 注解是以“@注释名”在代码存在的，还可以添加一些参数值，例如：@SuppressWarnings（value="unchecked"）
4.Annotation在哪里使用？
- 可以附加在package，class，method，filed等上面，相当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
内置注解
- @Override：定义在java.lang.Override中， 此注解只适用于修辞方法，表示一个方法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，通常是因为他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，
- 与前两个不同，需要添加一个参数才能够正确使用，这些参数都是已经定义好了的，我们选择性的使用就好了
- @SupressWarnings（“all”）
- @SupressWarnings("unchecked")
- @SupressWarnings(value = { "unchecked", " deprecation"})
元注解
- 元注解的作用是负责注解其他注解，Java定义了4个标准的meta-annotation类型，它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
- ：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）
- @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
- 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：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。
import java.lang.annotation.*;
@MyAnnotation
public class Test01 {
/*
* 如果只有一个参数的话，我们如果将参数名设置为value，那么我们在复制的时候
* 可以省略key，直接写value。否则不可以省略key。
* */
@MyAnnotation3("wo")
public void test3(){}
/*
* 注解如果有默认值的话， 那我们可以不进行赋值，也可以进行显式赋值
* 如果没有默认值的话，我们就必须要进行赋值
* */
@MyAnnotation2(woc = 231.2f)//多参数注解
public void test2(){}
@MyAnnotation
public void test(){}
}
@Target(value = {ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3{
String value();
}
@Target(value = {ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
// 注释的参数 ： 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 {"清华大学"};
float woc();
}
@Target(value = {ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@interface MyAnnotation{
}
以上可以看到几乎所有的注解都是来自java.lang包下面的
反射机制
反射概述
静态语言 VS 动态语言
- 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
- 与动态语言对应，运行时结构不可变的语言就是静态语言，如C，C++, Java;
- Java不是动态语言，但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的动态性让Java编程的时候更加灵活。 Java获取了一定的动态性，作为代价就失去了一部分的安全性。
Java Reflection
-
Reflection 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及方法。
Class c = Class.forName("java.lang.String"); -
记载完类之后，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。
反射就好比一个反向推理的过程
Java反射机制研究及应用
- 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
- 生成动态代理
- ......
- 反射优缺点
- 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性操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它会满足我么的呢需求，这类操作总是慢于直接执行相同的操作。
取得反射对象
反射 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
Class类
在Object类中定义了以下方法，此方法被所有的子类继承
public final Class getClass();
该方法返回值的类型是Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓的反射从程序的运行结果来看也很好理解，即：可以通过对象反射求出类的名称
反射对象可以得到的信息
- 某个类的属性、方法和构造器
- 某个类到底实现了哪个接口
对于每个类而言，JRE都为其保留了一个不变的Class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对象本身也是一个类
- 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，唯有先获得的相应的Class对象
得到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 class = Person.class; -
已知某个各类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象：
Class class = person.getClass(); -
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 class = Class.forName("demo01.Student"); -
内置基本数据类型可以直接用类名.Type
-
还可以利用ClassLoader我们之后讲解。
package com.yao.reflection;
public class Test03 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Person person = new Student();
System.out.println(person.name);
//方式一：通过对象获得
Class<? extends Person> personClass = person.getClass();
System.out.println(personClass.hashCode());
//?代表〔直接继承Object或者间接继承〕的正在运行的类。
//方式二：forname
Class<?> aClass = Class.forName("com.yao.reflection.Student");
System.out.println(aClass.hashCode());
//方式三:通过.class获得
Class<Student> studentClass = Student.class;
System.out.println(studentClass.hashCode());
//方式四：基本内置类型的包装类都有一个Type属性
Class<Integer> type = Integer.TYPE;//只有像double，integer之类的才有这个type方法
//通过一种类的类型获得父类类型
Class<?> superclass = personClass.getSuperclass();
}
}
class Person{
String name;
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
public Person() {
}
public Person(String name) {
this.name = name;
}
}
class Student extends Person{
public Student() {
this.name = "学生";
}
}
class teacher extends Person{
public teacher() {
this.name = "老师";
}
}
哪些类可以有Class对象
- 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 只要元素类型和维度一样， 就是同一个Class
- enum：枚举
- annotation：注解@interface
- primitive type：基本数据类型
- void
package com.yao.reflection;
import java.lang.annotation.ElementType;
public class Test04 {
public static void main(String[] args) {
Class<Object> objectClass = Object.class;
Class<Comparable> comparableClass = Comparable.class;
Class<String[]> aClass = String[].class;
Class<int[][]> aClass1 = int[][].class;
Class<Override> overrideClass = Override.class;
Class<ElementType> elementTypeClass = ElementType.class;
Class<Integer> integerClass = Integer.class;
Class<Void> voidClass = void.class;
Class<Class> classClass = Class.class;
//只要元素类型和纬度一样那么就只有一个class
int[] a = new int[10];
int[] b = new int[100];
Class<? extends int[]> aClass2 = a.getClass();
Class<? extends int[]> aClass3 = b.getClass();
System.out.println(aClass2.hashCode());
System.out.println(aClass3.hashCode());
}
}
类的加载
当程序主动使用某个类的时候，如果该类还没有被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤对该类进行初始化。
- 加载：将class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：省市委类变量（static）分配内存并设置类变量默认值的阶段，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<clinit>()方法的过程。类构造器<clinit>()方法是有编译期自动手机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。（类构造器是构造信息的，不是构造该类对象的构造器）。
- 当初始化一个类的时候，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的加锁和同步
类什么时候会发生初始化？
package com.yao.reflection;
public class Test05 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println(a.m);
/*
1.加载到内存，会产生一个类对应的Class
2.链接，链接结束后m=0，会付给static的变量一个初始值
3.初始化
先调用一个clinit方法将静态的都合并
<clinit>(){
System.out.println("静态块");
m = 300;
int m = 100
}
最后m等于100
*/
}
}
class A{
static {
System.out.println("静态块");
m = 300;
}
static int m = 100;
public A(){
System.out.println("A类的无参构造器");
}
}
-
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，则会先初始化它的父类。
-
package com.yao.reflection;
public class Test06 {
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();
//2.反射也会产生主动引用
//Class<?> aClass = Class.forName("com.yao.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.M);
}
}
class Father{
static int b = 2;
static {
System.out.println("父类被加载了");
}
}
class Son extends Father{
static {
System.out.println("子类被加载了");
m = 300;
}
static int m = 100;
static final int M = 1;
}
-
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：当通过子类引父类的静态变量，不会导致子类初始化。
-
通过数组定义引用，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）
-
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，并将在这些静态数据转换成方法去的运行时数据结构，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中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM GC机制可以回收这些Class对象
-
类加载作用是用来把类（class）装载进内存的。JVM规范定义了如下类型的类加载器
-
引导类加载器（Bootstap Classloader）：用C++编写的，是JVM自带的类加载器，负责Java平台核心库（rt.jar），用来装载核心类库。该加载去无法直接获取
-
拓展类加载器（Extension Classloader）：负责jre/lib/ext目录下的jar包或 -D java.ext.dirs指定目录下的jar包 装入工作库
-
系统类加载器（System Classloader / Application Classloader）：负责 java -classpath 或 -D java.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作，是最常用的加载器。
-
-
双亲委派机制：如果java需要加载一个类，例如java.lang.String ，然鹅你自己也想写一个同名的。他会从低级类加载器到高级类加载器逐渐寻找，如果在高层找到了那个类，那么你手写的同名包就不会被调用。（你不配重写我的类 ----Sun公司）
创建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
-
实现的全部结构
-
所继承的父类
-
全部的构造器
-
全部的方法
-
全部的Field
-
注解
-
......
package com.yao.reflection; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method; //获得类的信息 public class Test08 { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException { Class<?> aClass = Class.forName("com.yao.reflection.Student"); //获得类的名字com.yao.reflection.Student System.out.println(aClass.getName()); //Student System.out.println(aClass.getSimpleName()); //获得类的属性 Field[] fields = aClass.getFields();//只能找到public属性 fields = aClass.getDeclaredFields();//可以找到全部的属性 for (Field field:fields){ System.out.println(field); } //获得指定属性的值 Field name = aClass.getField("name");//只能找到public属性 name = aClass.getDeclaredField("name");//可以找到全部的属性 //获得类的方法 Method[] methods = aClass.getMethods();//获得本类及其父类的全部public方法 Method[] declaredMethods = aClass.getDeclaredMethods();//获得本类的所有方法 //获得指定方法 Method getName = aClass.getMethod("getName", null);//无参 Method setName = aClass.getMethod("setName", String.class);//有参，因为java中会出现重载，所以一定要有有参 //获得指定的构造器 Constructor<?>[] constructors = aClass.getConstructors(); Constructor<?>[] declaredConstructors = aClass.getDeclaredConstructors(); //获得指定的构造器 Constructor<?> declaredMethod = aClass.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class); } }
小结
- 在实际操作中，取得类的信息的操作代码，并不会经常开发
- 一定要熟悉java.lang.reflect包的作用，反射机制。
- 如何取得属性、方法、构造器的名称、修饰符等
有了Class对象之后，能做什么？
- 创建类的对象：调用Class对象的newInstance（）方法
- 类必须有一个无参数的构造器
- 类的构造器的访问权限需要足够
- 思考？：难道没有午餐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：
- 通过Class的 getDeclaredConstructor（Class ... parameterTypes）取得本类的指定形参类型的构造器
- 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要的各个参数
- 通过Constructor实例化对象
调用指定的方法
通过反射，调用类中的方法，通过Method类完成。
-
通过Class类的getMethod（String name， Class ... parameterTypes）方法取得一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。
-
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
Object invoke(Object obj, Obj ... args)- Object对方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回null
- 若原方法为静态方法，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，则需要再调用此invoke（）方法钱，显式调用方法对象的setAccessible（true）方法，将可访问private的方法。
- setAccessible
- Method和Field、Constructor对象都有setAccessible（）方法
- setAccesible作用是启动和禁用访问安全检查的开关。
- 参数值为true， 指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查。
- 提高反射的效率。如果代码中必须使用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为true
- 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
- 参数值为false，指示反谁的对象应该是是java语言的访问检查
package com.yao.reflection;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Test09 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
//获得Class对象
Class<?> aClass = Class.forName("com.yao.reflection.Student");
//构造一个对象
Student student = (Student) aClass.newInstance();//本质上是调用了无参构造器,这种方法没有构造器是不能跑的
System.out.println(student);
//通过构造器创建对象，这种方法没有构造器也可以跑
Constructor<?> declaredConstructor = aClass.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
Student o = (Student) declaredConstructor.newInstance("张三", 22, 1);
//通过反射调用普通方法
Student student1 = (Student) aClass.newInstance();
//通过反射获取一个方法
Method setName = aClass.getDeclaredMethod("setName", String.class);
//invoke:激活的意思
//(对象,"方法的参数值")
setName.invoke(student1,"幺幺");
System.out.println(student1.getName());
//通过反射操作属性
Student student2 = (Student) aClass.newInstance();
Field name = aClass.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，属性或者方法的setAccessible(true)
name.setAccessible(true);
name.set(student2,"幺幺");
}
}
性能分析
package com.yao.reflection;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Test10 {
//普通方法调用
public static void test01(){
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 test02() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
User user = new User();
Class<? extends User> aClass = user.getClass();
Method getName = aClass.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 test03() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
User user = new User();
Class<? extends User> aClass = user.getClass();
Method getName = aClass.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 {
test01();
test02();
test03();
}
}
反射确实会降低程序执行的性能，关闭安全检查可以较为显著地提升性能。
反射操作泛型
- 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类型转换问题。但是，一旦编译完成，所有和泛性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<String>
- 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
package com.yao.reflection;
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 Test11 {
public void test01(Map<String,User> map, List<User> list){
System.out.println("Test01...");
}
public Map<String,User> test02(){
System.out.println("Test02...");
return null;
}
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
Method test01 = Test11.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
Type[] genericParameterTypes = test01.getGenericParameterTypes();//获取它的参数类型
for (Type temp:genericParameterTypes) {
System.out.println(temp);
if (temp instanceof ParameterizedType){//判断是否是一个结构化的参数类型
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) temp).getActualTypeArguments();
for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
System.out.println(actualTypeArgument);
}
}
}
Method test02 = Test11.class.getMethod("test02", null);
Type genericReturnType = test02.getGenericReturnType();
if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){
Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
for (Type temp:actualTypeArguments
) {
System.out.println(temp);
}
}
}
}
反射操作注解
- getAnnotations
- getAnnotation
package com.yao.reflection;
import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;
public class Test12 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
Class<?> aClass = Class.forName("com.yao.reflection.Student2");
Annotation[] annotations = aClass.getAnnotations();
for (Annotation annotation : annotations) {
System.out.println(annotation);
}
//获得注解的value的值
TableYao annotation = aClass.getAnnotation(TableYao.class);
String value = annotation.value();
System.out.println(value);
//获得类指定注解
Field name = aClass.getDeclaredField("name");
FieldYao annotation1 = name.getAnnotation(FieldYao.class);
System.out.println(annotation1);
System.out.println(annotation1.columnName());
System.out.println(annotation1.type());
}
}
@TableYao("db_student")
class Student2{
@FieldYao(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
private int id;
@FieldYao(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
private int age;
@FieldYao(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
private String 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;
}
public Student2() {
}
public Student2(int id, int age, String name) {
this.id = id;
this.age = age;
this.name = name;
}
}
//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableYao{
String value();
}
//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FieldYao{
String columnName();
String type();
int length();
}
浙公网安备 33010602011771号