注解与反射【个人笔记/已完结】

原创 已于 2022-03-30 18:38:26 修改 · 315 阅读 · 0 ·
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#学习 #java

于 2022-03-09 17:29:46 首次发布
本文详细介绍了Java中的注解（Annotation）和反射（Reflection）机制。注解用于提供元数据，分为内置注解、元注解和自定义注解，并举例说明其使用。反射则允许在运行时检查类的信息，包括类、接口、字段、方法等，可以动态创建对象和调用方法。文章还讨论了反射的优缺点，类加载过程，以及如何通过反射获取和操作类的结构。最后，展示了如何通过反射操作注解。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

跟着狂神老师学习注解与反射，此为个人笔记。

一、注解（Annotation）

Annotation是从 JDK5.0 开始引入的新技术。通过反射机制对元数据访问。

Annotation的作用：
不是程序本身，可以对程序做出解释。（这点同注释（comment））。
可以被其他程序（例如编译器等）读取。 检查 + 约束。

例如（重写的注解）：
重写的注解

1.内置注解

@Override：适用于修辞方法，表示重写。
@Deprecated：适用于修辞方法、属性、类，表示不鼓励程序员使用这样的元素。
@SuppressWarnings：抑制编译时的警告信息。

import java.util.ArrayList;

public class Main extends Object{

    //重写注解
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }

    //不推荐程序员使用，但是可以使用，或存在更好的方式
    @Deprecated
    public static void test(){
        System.out.println("Deprecated");
    }

    //镇压警告，抑制警告的产生
    @SuppressWarnings("all")
    public void test2(){
        List list = new ArrayList();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        test();
    }
}

2.元注解

元注解的作用就是负责注解其他注解。

@Target：描述注解的使用范围。Type：类。Method：方法。Field：属性。
@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。
@Inherit：说明子类可以继承父类中的该注解。

import java.lang.annotation.*;

//测试元注解
@MyAnnotation
public class Main {

    @MyAnnotation
    public void test(){

    }
}

//定义一个注解，METHOD表示能放在方法上，TYPE表示能放在类上
@Target(value = {ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})

//注解在运行时仍有效
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)

//是否将我们的注解生成在Javadoc中
@Documented

//子类可以继承父亲的注解
@Inherited  

@interface MyAnnotation{

}

3.自定义注解

声明格式：public @interface 注解名 { 定义内容 }

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 Main {
    //注解可以显示赋值，如果没有默认值，我们就必须给注解赋值
    @MyAnnotation2(name = "张三", schools = {"麻省理工","麻省"})
    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（）;   不是一个方法！
    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();
}

二、反射（Reflection）

通过对象求出类的过程就是反射。

1.静态语言 VS 动态语言

动态语言：在运行时可以改变其结构的语言。
静态语言：运行时结构不可变的语言。

Java 不是动态语言，但我们可以利用反射机制获得类似动态语言的特性，所以Java被称为“准动态语言”。

管理反射的核心类：

Class c = Class.forName(“java.lang.String”)

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

2.获得反射对象

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

        //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
        Class c2 = Class.forName("Reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("Reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("Reflection.User");

        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());
    }
}

//实体类：pojo，entity   一个类中只有属性
class User{
    private String name;
    private int id;
    private int age;

    //无参构造
    public User() {
    }

    //有参构造
    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 +
                '}';
    }
}

输出结果：

class Reflection.User
381259350
381259350
381259350

由此可见，一个类在内存中只有一个 Class 对象，它们的 hashCode 都相等。

3.获取 Class 类的实例

①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;

②已知某个类的实例，调用该实例的 getClass()方法获取 Class 对象。

Class class = person.getClass();

③已知一个类的全类名，且该类在类的路径下，可通过 Class 类的静态方法 forName() 获取，可能抛出 ClassNotFoundException。

Class class = Class.forName(“demo01.Student”);

④其他方法

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Student();
        System.out.println("这个人是：" + person.name);

        //1.通过类名.class获得
        Class c1 = Student.class;
        System.out.println(c1.hashCode());

        //2.通过对象获得
        Class c2 = person.getClass();
        System.out.println(c2.hashCode());

        //3.通过forName获得
        Class c3 = Class.forName("Reflection.Student");
        System.out.println(c3.hashCode());

        //4.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";
    }
}

输出结果：

这个人是：学生
2129789493
2129789493
2129789493
int
class Reflection.Person

4.哪些类型可以由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

获取各种类型的 Class 对象：

import java.lang.annotation.ElementType;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;    //类
        Class c2 = Comparable.class;    //接口
        Class c3 = String[].class;  //一维数组
        Class c4 = int[][].class;   //二维数组
        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);
    }
}

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

注：只要元素类型（int、double 等）和维度（一维数组、二维数组等）一样，就是同一个 Class 。例如 a[10] 和 b[100] 属于同一个 Class。

5.Class对象的产生

① 加载到内存，会产生一个类对应的 Class 对象。
② 链接，链接结束后 m = 0。
③ 初始化

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
    }
}

class A{
    static {    //静态代码块
        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类的无参构造初始化");
    }
}

输出结果：

A类静态代码块初始化
A类的无参构造初始化
100

过程：静态代码块 m = 300 -> m = 100 -> 无参构造。

6.类的初始化

类的主动引用：一定会发生类的初始化
① new 一个类的对象。
② 调用类的静态成员（除 final 常量）和静态方法。
③ 使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用。
④ 初始化一个类时，如果其父类没有被初始化，则会先初始化它的父类。

类的被动引用：不会发生类的初始化
① 通过子类引用父类的静态变量
② 通过数组定义类引用
③ 引用常量

public class Main {

    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.反射产生主动引用
        Class c1 = Class.forName("Reflection.Son");

    }
}

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;
}

输出结果：

Main类被加载
父类被加载
子类被加载

加载过程：Main类被加载 -> new 了 Son 类一个对象 -> Son 继承自 Father 类 -> 先加载 Father 类 -> 再加载 Son 类。

7.获得类加载器

public class Main {

    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
        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无法获得
        ClassLoader parentTop = parent.getParent();
        System.out.println(parentTop);

        //测试当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader c1 = Class.forName("Reflection.Main").getClassLoader();
        System.out.println(c1);

        //测试JDK内置的类是哪个加载器加载的
        ClassLoader c2 = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(c2);

        //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"));
    }
}

8.获取运行时的类的结构

通过反射获取运行时类的完整结构：
Field（属性）、Method（方法）、Constructor（构造器）、Superclass、Interface、Annotation

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

//获得类的信息
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {

        User user = new User();
        Class 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

        //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);
        }

        //获得指定属性的值
        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所有方法
        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);
        }
        
        //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);
        
        //获得指定的构造器
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {  //获得public方法
            System.out.println(constructor);
        }
        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {  //获得本类全部方法
            System.out.println(constructor);
        }
    }
}

9.通过反射动态创建对象

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("Reflection.User");

        //构造一个对象
        User user = (User) c1.newInstance();    //本质是调用了无参构造器
        System.out.println(user);

        //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);
        //invoke 激活（对象，“方法的值”）
        setName.invoke(user3,"张三");
        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，需要关闭程序的安全监测：setAccessible(true)
        name.setAccessible(true); 
        name.set(user4,"张二");
        System.out.println(user4.getName());
    }
}

10.反射操作泛型（了解即可）

Java采用泛型擦除机制来引入泛型，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。

ParameterizedType：参数化类型，例如Collection< string >
GenericArrayType：参数化类型或类型变量的数组类型
TypeVariable：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

11.反射操作注解

ORM（Object relationship Mapping）对象关系映射

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

public class Test09 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("Reflection.Student2");

        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }

        //通过反射获得注解的value值
        TableMaple tableMaple = (TableMaple)c1.getAnnotation(TableMaple.class);
        String value = tableMaple.value();
        System.out.println(value);

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

@TableMaple("DB_Student")
class Student2{

    @FieldMaple(columnName = "DB_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @FieldMaple(columnName = "DB_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @FieldMaple(columnName = "DB_name",type = "varchar",length = 10)
    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 TableMaple{
    String value();
}

//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FieldMaple{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}

输出结果：

@Reflection.TableMaple(“DB_Student”)
DB_Student
DB_name
varchar
10

到这里所有的知识点就算完结啦~

后记：

学的有些一知半解，据说后续学到框架会大量运用。等到那时候我还会再回来的！！！

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