Java基础知识-泛型、反射、注解

一、泛型

泛型是 Java 中另一个使用非常广泛的特性，泛型中的「泛」指的是参数类型不固定， 也就是说什么数据类型都可以，它还有另一个名字，就是「参数化类型」——也就是说不仅 数据本身是参数，数据类型也可以被指定为参数——类、接口或者方法可以被不同类型的参数所重用。你只需告诉编译器要使用什么类型，剩下的细节交给它来处理。

1、泛型类

通过泛型可以完成对一组类的操作对外开放相同的接口

//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
public class Generic<T>{ 
    //key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定  
    private T key;

    public Generic(T key) { //泛型构造方法形参key的类型也为T，T的类型由外部指定
        this.key = key;
    }

    public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值类型为T，T的类型由外部指定
        return key;
    }
}
//可以传入类型不同的参数
Generic generic = new Generic("1");
Generic generic1 = new Generic(1);
Generic generic2 = new Generic(1.11);
Generic generic3 = new Generic(false);

2、泛型接口

未传入泛型实参时，在声明类的时候，需将泛型的声明也一起加到类中。

public interface Generator<T> {
    public T next();
}

class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
    @Override
    public T next() {
        return null;
    }
}

传入实参时：

public class FruitGenerator implements Generator<String> {

    private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};

    @Override
    public String next() {
        Random rand = new Random();
        return fruits[rand.nextInt(3)];
    }
}

3、泛型方法

//可变参数
public <T> void printMsg( T... args){
    for(T t : args){
        Log.d("泛型测试","t is " + t);
    }
}
printMsg("111",222,"aaaa","2323.4",55.55);

4、通配符

• ?：表示通配符，它无法声明变量，但在泛型中却非常重要，它表示可以持有任何类型， 例如：List<?> list，表示 List 集合中可以存放任何数据类型（虽然它本来就可以这么做）。
• <? extends T>是上界通配符，表示只允许 T 及 T 的子类调用，所以如果传入的类型不 是 T 或 T 的子类，编译会报错。
• <? super T>是下界通配符，表示只允许 T 及 T 的父类调用，所以如果传入的类型不是 T 或 T 的父类，编译会报错。

练习1： 上界通配符有一个特性：只能获取，不能添加，请通过搜索引擎了解这句话的含义并 用代码实现它

答：上界只取不放是指当操作一个泛型参数为上界通配符<? extends T>的引用时，只能操作其返回泛型参数相关的方法(返回值为T的方法)而无法操作设置泛型参数相关(修改T)的方法。

练习2： 下界通配符有一个特性：只能添加，不能获取，请通过搜索引擎了解这句话的含义并 用代码实现它。

答：而下界只存不取则是指当操作一个泛型参数为下届通配符<? super T>的引用时，只能操作设置泛型参数相关(修改T)而无法操作返回泛型参数相关的方法(返回值为T的方法)。

package com.company;

public class Task08_01 {
    public static void main(String[] args){
        /*
         * 上界<? extends T>：不能往里存，只能往外取
         * <? extends Fruit>会使盘子里放东西的set()方法失效，但是get()方法还有效
         * */
        Plate<? extends Fruit> p1 = new Plate<Apple>(new Apple());
        /*
         * p.set(new Fruit()); 报错
         * p.set(new Fruit());报错
         */

        //读取出来的东西只能存放在Fruit或者它的基类里
        Fruit newFruit1 = p1.get();
        Object newFruit2 = p1.get();
        //Apple newFruit3 = p.get();报错

        /*
        * 下界<? super T>：不影响往里存，但是往外取的只能放在Object对象里
        * <? super Fruit>：get()方法获得的对象只能放在Object对象里，set()方法正常
        * */
        Plate<? super Fruit> p2 = new Plate<Fruit>(new Fruit());
        //存入元素正常
        p2.set(new Fruit());
        p2.set(new Apple());
        //取出来的东西只能放在Object对象中
        Object newFruit4 = p2.get();
    }
    static class Fruit{

    }

    static class Apple extends Fruit{

    }

    static class Plate<T>{
        private T item;
        public Plate(T t){
            item  = t;
        }
        public void set(T t){
            item = t;
        }
        public T get(){
            return item;
        }
    }


}

总结：

• 频繁往外读取内容的，适合用上界Extends。
• 经常往里插入的，适合用下界Super。

二、反射

Java 有一种特性，能够在程序运行时获取某个类对象的所有的属性、方法、包信息和 注解等等，并且还能改变对象的属性值、调用对象方法、验证注解信息，这种动态获取信息、 动态改变属性值和动态调用方法的能力，就是反射（Reflection）。反。反射是将类中各个成分映射成各个对象。

1、获取Class对象

• 通过类名获取：类名.class
• 通过对象获取：对象名.getClass()；
• 通过全类名获取：Class.forName(类的全名)，这里的类的全名指的是包括包名在内的 对象名称，例如：net.csdn.java.User，就是 User 类的全名

2、获取构造方法

• public Constructor[] getConstructors()：获取所有公有的构造方法
• public Constructor[] getDeclaredConstructors()：获取所有的构造方法(包括私有、受保护、默认、公有)
• public Constructor getConstructor(Class… parameterTypes):获取单个的"公有的"构造方法
• public Constructor getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes):获取"某个构造方法"可以是私有的，或受保护、默认、公有

3、获取成员变量

• Field[] getFields():获取所有的"公有字段"
• Field[] getDeclaredFields():获取所有字段，包括：私有、受保护、默认、公有
• public Field getField(String fieldName):获取某个"公有的"字段
• public Field getDeclaredField(String fieldName):获取某个字段(可以是私有的)
• Field --> public void set(Object obj,Object value)：设置字段的值

**练习：**使用反射解析某个你创建的类，把类中所有的属性、方法、接口都提取出来。要求： 通过三种不同的方式获取 Class 对象； 修改解析出来的类的属性值，然后再给类添加新的属性； 调用类方法（包括私有方法、静态方法和构造方法），执行后打印结果； 解析出该类的父类对象，并同样修改其父类的属性值并调用父类的方法。

package com.company;

import java.awt.datatransfer.FlavorEvent;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class Task09_反射 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        //第一种方式获得Class对象
        Student student1 = new Student();
        Class stuClass = student1.getClass();

        //第二种方式获得Class对象
        Class stuClass2 = Student.class;

        //第三种方式获得Class对象
        try{
            Class stuClass3 = Class.forName("com.company.Student");
        }catch(ClassNotFoundException e){
            e.printStackTrace();
        }

        //获取Student类的所有属性
        System.out.println("获取所有属性：");
        Field[] fieldArray = stuClass.getDeclaredFields();
        for(Field f : fieldArray)
            System.out.println(f);

        //为属性设置值
        System.out.println("为属性设置值：");
        Field f = stuClass.getField("name");
        Object obj = stuClass.getConstructor().newInstance();//产生Student对象
        f.set(obj,"FXW");
        Student stu = (Student)obj;
        System.out.println("验证名字"+stu.name);

        //调用构造方法
        System.out.println("调用构造方法");
        Constructor con = stuClass.getConstructor(null);
        System.out.println(con);
        Object obj2 = con.newInstance();

        //调用私有方法
        System.out.println("调用私有方法");
        Method m = stuClass.getDeclaredMethod("show",int.class);
        System.out.println(m);
        m.setAccessible(true);//解除私有限定
        Object result = m.invoke(obj,20);
        System.out.println(result);
    }
}

class Student{
    public String name;
    protected int age;
    char sex;
    private String number;

    public Student(){
        System.out.println("共有无参构造方法");
    }

    public Student(String name,int age){
        System.out.println("共有有参构造方法");
    }

    private String show(int age){
        System.out.println("私有方法");
        return "a";
    }
}

三、注解

1、代码注解：作用在代码上

• @Override：检查该方法是否是重写方法，如果发现其父类，或者是引用的接口中并没有该方法时，会报编译错误
• @Deprecated：标记过时方法，如果使用该方法，会报编译警告
• @SuppressWarnings：指示编译器去忽略注解中声明的警告

2、元注解：作用在其他注解上

• @Retention：标识注解怎么保存，是只在代码中，还是编入 class 文件中，或者是在 运行时可以通过反射访问
• @Documented：标记注解是否包含在用户文档中；
• @Target：标记注解应该是哪种 Java 成员
• @Inherited：标记注解是继承于哪个注解类(默认注解并没有继承于任何子类)
• @SafeVarargs：Java 7 开始支持，忽略任何使用参数为泛型变量的方法或构造函数 调用产生的警告
• @FunctionalInterface：Java 8 开始支持，标识一个函数式接口
• @Repeatable：Java 8 开始支持，标识注解可以在同一个声明上使用多次

练习1： 自定义一个 ElementType 类别为 METHOD，RetentionPolicy 类别为 RUNTIME 的 注解，任务要求：创建一个类，类的方法使用自定义的注解； 通过反射解析类注解，判断该方法是否有注解，如果有则打印出注解的内容。

注：

1. RetentionPolicy.SOURCE：注解只保留在源文件，当Java文件编译成class文件的时候，注解被遗弃；
2. RetentionPolicy.CLASS：注解被保留到class文件，但jvm加载class文件时候被遗弃，这是默认的生命周期；
3. RetentionPolicy.RUNTIME：注解不仅被保存到class文件中，jvm加载class文件之后，仍然存在

package com.company;

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

public class Task10_01 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        //获取类
        Class stuClass = Student.class;

        //获取方法
        Method method = stuClass.getMethod("show");

        //获取注解对象
        M m = method.getAnnotation(M.class);

        System.out.println(m.value());
    }

    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target(value = {ElementType.METHOD})
    public @interface M {
        String value() default "这是默认注释内容";
    }

    class Student{
        @M
        public void show(){
            System.out.println("a");
        }
    }
}

练习2： 自定义一个 ElementType 类别为 FIELD，RetentionPolicy 类别为 CLASS 的注解， 任务要求： 创建一个类，给类的某个字段使用自定义的注解； 通过反射解析类注解，判断该方法是否有注解，如果有则打印出注解的内容。

package com.company;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.reflect.Field;

public class Task10_02 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException {
        Class stuClass = Student.class;
        Field f = stuClass.getDeclaredField("name");
        M m = f.getAnnotation(M.class);
        System.out.println(m.value());
    }

    @Target({ElementType.FIELD})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface M {
        String value() default "这是默认注释内容";
    }

    public class Student{
        @M
        public String name;
    }
}

总结：
@Target(ElementType.TYPE) //接口、类、枚举
@Target(ElementType.FIELD) //字段、枚举的常量

练习3： 模仿上面的嵌套注解，除了可以字段类型的注解外，再加上字段长度和是否可以为空 的注解，并加入到@TableColumn 注解中去

package com.company;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

public class Task10_03 {
    @Target(ElementType.FIELD)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface ColumnLength{
        int value() default 0;
    }

    public @interface ColumnEmptyOrNot{
        @Target(ElementType.FIELD)
        @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
        public @interface ColumnLength{
            boolean value() default true;
        }
    }

    @Target(ElementType.FIELD)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface TableColumn{
        ColumnLength columnlength() default  @ColumnLength;
        ColumnEmptyOrNot columnEmptyOrNot() default @ColumnEmptyOrNot;
    }
}

练习4： 自定义嵌套注解，用来描述用户类中的「岗位」字段。
第一层注解定义岗位所在的部门
第二层注解定义岗位名称和描述。

 //岗位名称
    @Target({ElementType.FIELD})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface PostName {
        String postName() default "";
    }

    //岗位描述
    @Target({ElementType.FIELD})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface PostDescription {
        String postDescription() default "";
    }

    //岗位所在部门
    @Target({ElementType.FIELD})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface Department {
        String departmentName() default "";
        PostName postName() default @PostName;
        PostDescription postDescription() default @PostDescription;
    }

    public class Position {
        @Department(postName = @PostName , postDescription = @PostDescription)
        private String postName;
        private String postDescription;
    }