Java注解和反射

Java注解和反射

1. 注解Annotation是从JDK5.0引入的新技术

2. Annotation作用：

   • 不是程序本身，可以对程序做出解释（这一点和comment一样）
   • 可以被其他程序读取

3. Annotation格式：

   • @注释名(参数)

4. Annotation在哪里使用

   • 可以附加在package、class、method、field等上面，可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问

5. 内置注解

   • @Override用于修辞方法，表示一个方法生命打算重写超类中的另一个方法声明
   • @Deprecated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()用来一只变异时的的警告信息

6. 元注解

   • 作用：负责注解其他注解Java定义了四个标准的meta-annotation类型（@Target@Retention@Documented@Inherited）
     • @Target：用于描述注解的适用范围
     • @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（runtime>class>source）
     • @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该注解

7. 自定义注解

   • 使用@interface自定义注解时，自动挤成了java.lang.annotation.Annotation接口
     1. @interface用来声明一个注解，格式：public@interface 注释名{定义内容}
     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

8. 反射机制（动起来）

   1. 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。也就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构（主要动态语言有：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python等）
   2. 静态语言：Java、C、C++，Java因为有了反射机制，所以被称为是准动态语言
   3. 反射（Reflection）：是Java被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行其借助于Reflection API取得任何类的内部信息，并能直接操作任意对象的内部属性及方法
      • 正常的方式：引入需要的“包类”名称-----通过new实例化-----取得实例化对象
      • 反射的方式：实例化对象-----getClass（）方法-----得到完整的“包类”名称
      • 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，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射
   4. 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
   5. 优缺点：
      • 可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性
      • 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
   6. 反射的主要API
      • java.lang.Class:代表一个类
      • java.lang.reflect.Method:代表类的方法
      • java.lang.reflect.Filed:代表类的成员变量
      • java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器
   7. 反射源头：public final Class getClass()返回一个Class类型的值，实际上反射就是通过对象反射求出类的名称

9. Class类

   • 对象反射后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了那些接口，对于每个类而言，JRE都为其保留了一个不变的Class类型的对象，一个Class对象包含了特定某个结构的相关信息

     1. Class本身也是一个类
     2. Class对象只能由系统建立对象
     3. 一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
     4. 一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
     5. 每个类的实例都会记得自己是有那个Class实例所生成
     6. 通过Class可以完整的得到一个类中的所有被加载的结构
     7. Class类是Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象

   • 获取Class类的实例

     1. 如果已知具体的类，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 clazz=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 clazz=person.getClass();

     3. 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 clazz=Class.forName(“demo01.Student”);

     4. 内置基本数据类型可以直接用类名.Type

     5. 还可以利用ClassLoader

   • 那些类型可以有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

10. Java内存分析

    • 堆：存放new的对象和数组、可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用
    • 栈：存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数量）、引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）
    • 方法区：可以被所有的线程共享、包含了所有的class和static变量
      1. 类的加载（load）：将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。此过程有类加载器完成
         • 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运行时数据结构，然后生成一个代表整个类的java.lang.Class对象
      2. 类的链接（link）：将类的二进制数据合并到JRE（JVM的运行状态之中的过程）中
         • 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：正式为类变量（static）分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，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
      3. 类的初始化（initialize）：JVM负责对类进行初始化
         • 执行类构造器()方法的过程，类构造器()方法是由编译器自动收集类中所有类变量的复制动作和静态代码块中的语句合并产生的（类构造器是构造类信息的，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，则需要先触发器父类的初始化
         • 虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步
      4. 什么时候会发生初始化
         • 类的主动引用（一定发生）
           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（除了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
         • 类的被动引用（不会发生）
           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，例如：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）

11. 类加载器

    • 类加载器的作用：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，然后再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
      • 源程序（.java文件）—Java编译器—字节码（.class文件）—类装载器—字节码校验器—解释器—操作系统平台
    • 类加载器：引导类加载器（C++编写，是JVM自带的类加载器，负责Java平台核心库，用来装载核心类库，该加载器无法直接获取）、扩展类加载器（负责jre\ext目录下的jar包或java.ext.dirs指定目录下的jar包装入工作库）、系统类加载器（负责java-classpath或java.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作，是最常见用的加载器）
      • （自底向上检查类是否自己装载）自定义类加载器—>System Classloader—>Extension Classloader—>Bootstap Classloader（自顶向下尝试加载类）

12. 获取运行时类的完整结构

    • 通过反射获取运行时类的完整结构：Filed、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation
    • 实现的全部接口、所继承的父类、全部的构造器、全部的方法、全部的Field、注解

13. Class对象能做什么

    • 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
    • 只有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
      • 通过Class类的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的各个参数
      • 通过Constructor实例化对象
    • 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
      • [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-xDW3b4KV-1618673458541)(C:\Users\楠\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210417223808743.png)]

14. 反射操作泛型

    • Java采用泛型擦除的机制来引入泛型，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
      • ParameterizedType：表示一种参数化类型，比如Collection
      • GenericArrayType：表示一种元素类型时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