java高级特性注解与反射

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于 2023-04-14 14:30:43 首次发布

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Java注解是一种元数据机制，用于提供关于程序但不参与程序运行的数据。元注解如@Retention和@Target用于定义注解的行为和使用范围。@Retention指定了注解的存储方式，如SOURCE、CLASS和RUNTIME，影响注解在源码、编译时或运行时的可见性。@Target则限制注解可以应用的Java元素类型。注解的应用场景包括IDE语法检查、APT注解处理器和运行时反射。

注解

Java 注解（Annotation）又称 Java 标注，是 JDK5.0 引入的一种注释机制。注解是元数据的一种形式，提供有关
于程序但不属于程序本身的数据。注解对它们注解的代码的操作没有直接影响。

注解声明

声明一个注解类型

Java中所有的注解，默认实现Annotation 接口：

与声明一个"Class"不同的是，注解的声明使用@interface 关键字。一个注解的声明如下：

元注解

在定义注解时，注解类也能够使用其他的注解声明。对注解类型进行注解的注解类，我们称之为 metaannotation（元注解）。一般的，我们在定义自定义注解时，需要指定的元注解有两个：

另外还有@Documented 与 @Inherited 元注解，前者用于被javadoc工具提取成文档，后者表示允许子类继承父类中定义的注解。

@Target

注解标记另一个注解，以限制可以应用注解的 Java 元素类型。目标注解指定以下元素类型之一作为其值：

ElementType.ANNOTATION_TYPE 可以应用于注解类型。
ElementType.CONSTRUCTOR 可以应用于构造函数。
ElementType.FIELD 可以应用于字段或属性。
ElementType.LOCAL_VARIABLE 可以应用于局部变量。
ElementType.METHOD 可以应用于方法级注解。
ElementType.PACKAGE 可以应用于包声明。
ElementType.PARAMETER 可以应用于方法的参数。
ElementType.TYPE 可以应用于类的任何元素。

@Retention

注解指定标记注解的存储方式：

RetentionPolicy.SOURCE - 标记的注解仅保留在源级别中，并被编译器忽略。
RetentionPolicy.CLASS - 标记的注解在编译时由编译器保留，但 Java 虚拟机(JVM)会忽略。
RetentionPolicy.RUNTIME - 标记的注解由 JVM 保留，因此运行时环境可以使用它。

@Retention 三个值中 SOURCE < CLASS < RUNTIME，即CLASS包含了SOURCE，RUNTIME包含SOURCE、CLASS。下文会介绍他们不同的应用场景。

例子：

注解类型元素

在上文元注解中，允许在使用注解时传递参数。我们也能让自定义注解的主体包含 annotation type element (注解类型元素) 声明，它们看起来很像方法，可以定义可选的默认值。

注意：在使用注解时，如果定义的注解中的类型元素无默认值，则必须进行传值。

注解应用场景

按照@Retention 元注解定义的注解存储方式，注解可以被在三种场景下使用：

SOURCE

RetentionPolicy.SOURCE ，作用于源码级别的注解，可提供给IDE语法检查、APT等场景使用。

在类中使用SOURCE 级别的注解，其编译之后的class中会被丢弃。

IDE语法检查

在Android开发中， support-annotations 与androidx.annotation) 中均有提供@IntDef 注解，此注解的定义如下：

Java中Enum(枚举)的实质是特殊单例的静态成员变量，在运行期所有枚举类作为单例，全部加载到内存中。比常量多5到10倍的内存占用。

此注解的意义在于能够取代枚举，实现如方法入参限制。

如：我们定义方法test ，此方法接收参数teacher 需要在：Lance、Alvin中选择一个。如果使用枚举能够实现为:

而现在为了进行内存优化，我们现在不再使用枚举，则方法定义为：

然而此时，调用test 方法由于采用基本数据类型int，将无法进行类型限定。此时使用@IntDef增加自定义注解：

此时，我们再去调用test 方法，如果传递的参数不是LANCE 或者ALVIN 则会显示 Inspection 警告(编译不会报错)。

可以修改此类语法检查级别：

以上注解均为SOURCE 级别，本身IDEA/AS 就是由Java开发的，工具实现了对Java语法的检查，借助注解能对被注解的特定语法进行额外检查。

APT注解处理器

APT全称为："Anotation Processor Tools"，意为注解处理器。顾名思义，其用于处理注解。编写好的Java源文件，需要经过javac 的编译，翻译为虚拟机能够加载解析的字节码Class文件。注解处理器是 javac 自带的一个工具，用来在编译时期扫描处理注解信息。你可以为某些注解注册自己的注解处理器。注册的注解处理器由javac调起，并将注解信息传递给注解处理器进行处理。

CLASS

定义为CLASS 的注解，会保留在class文件中，但是会被虚拟机忽略(即无法在运行期反射获取注解)。此时完全符合此种注解的应用场景为字节码操作。如：AspectJ、热修复Roubust中应用此场景。

所谓字节码操作即为，直接修改字节码Class文件以达到修改代码执行逻辑的目的。在程序中有多处需要进行是否登录的判断。

如果我们使用普通的编程方式，需要在代码中进行if-else 的判断，也许存在十个判断点，则需要在每个判断点加入此项判断。此时，我们可以借助AOP(面向切面)编程思想，将程序中所有功能点划分为：需要登录与无需登录两种类型，即两个切面。对于切面的区分即可采用注解。

在上诉代码中， jumpA 方法需要具备登录身份。而Login 注解的定义被设置为CLASS 。因此我们能够在该类所编译的字节码中获得到方法注解Login 。在操作字节码时，就能够根据方法是否具备该注解来修改class中该方法的内容加入if-else 的代码段：

注解能够设置类型元素(参数)，结合参数能实现更为丰富的场景，如：运行期权限判定等。

RUNTIME

注解保留至运行期，意味着我们能够在运行期间结合反射技术获取注解中的所有信息。

反射

一般情况下，我们使用某个类时必定知道它是什么类，是用来做什么的，并且能够获得此类的引用。于是我们直接对这个类进行实例化，之后使用这个类对象进行操作。

反射则是一开始并不知道我要初始化的类对象是什么，自然也无法使用 new 关键字来创建对象了。这时候，我们使用 JDK 提供的反射 API 进行反射调用。反射就是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意方法和属性;并且能改变它的属性。是Java被视为动态语言的关键。

Java反射机制主要提供了以下功能：
1、在运行时构造任意一个类的对象
2、在运行时获取或者修改任意一个类所具有的成员变量和方法
3、在运行时调用任意一个对象的方法（属性）

Class

反射始于Class，Class是一个类，封装了当前对象所对应的类的信息。一个类中有属性，方法，构造器等，比如说有一个Person类，一个Order类，一个Book类，这些都是不同的类，现在需要一个类，用来描述类，这就是Class，它应该有类名，属性，方法，构造器等。Class是用来描述类的类。

Class类是一个对象照镜子的结果，对象可以看到自己有哪些属性，方法，构造器，实现了哪些接口等等。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 对象包含了特定某个类的有关信息。对象只能由系统建立对象，一个类（而不是一个对象）在 JVM 中只会有一个Class实例。