Java学习记录 Day23（注解、反射）

叁歲伎倆 2022-01-21 10:09 197阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  Day 23
 *   *  注解
     *  反射

# Day 23 #

2019年6月7日。  
这是我学习Java的第二十三天。  
这一天，我学到了以下的知识。

## 注解 ##

注解（Annotation），是从JDK5.0开始引入的新技术。  
注解的性质如下：

*  注解的作用  
    \- 注解不是程序本身，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（比如：编译器等）读取**
 *  注解的格式  
    \- 注解是以“@注解名”在代码中存在的，还可以添加一些参数值，例如：@SuppressWarnings(value=“unchecked”)
 *  注解的使用范围  
    \- 注解可以附加在package，class，method，field等上面，相当于给他们添加了额外的辅助信息，可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问

内置的注解如下：

*  @Override：定义在java.lang.Override中，此注解只适用于修饰方法，表示一个方法声明打算重写超类中的另一个方法声明
 *  @Deprecated：定义在java.lang.Deprecated中，此注解可以用于修饰方法，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：定义在java.lang.SuppressWarnings中，用来抑制编译时的警告信息。与前两个注解有所不同，需要添加一个参数才能正确使用，这些参数都已经定义好的，只需要有选择性的使用就好

示例如下：

public class Test {
    //Override：重写方法的注解
    @Override
    public String toString() {
        return "Test{}";
    }
    
    //Deprecated：不推荐使用，但是可以使用
    @Deprecated
    public static void stop(){
        System.out.println("123");
    }
    
    //SuppressWarnings：抑制警告信息的注解
    @SuppressWarnings("all")
    public  void test(){
    
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        stop();
    }
    }

元注解，就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，这些类型和它们所支持的类在java.lang.annotation包中可以找到（**@Target,@Retention,@Documented,@Inheriter**），它们的说明如下：

*  @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，例如*ElementType.METHOD*为作用在方法上，*ElementType.TYPE*为运用在类上）
 *  @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：说明该注解被包含在javadoc中
 *  @Inherited：说明子类可以继承父类中的该注解

示例如下：

//测试元注解
    @MyAnnotation
    public class Test2 {
    }
    
    
    @Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE,ElementType.FIELD}) //作用域
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //运行时级别
    @Documented //生成Doc文档时候使用
    @Inherited //子类可以继承父类的注解
    @interface  MyAnnotation{
    
    }

自定义注解，就是根据自身的需要，自己定义出来的注解。使用关键字@interface自定义注解时，便自动继承了java.lang.annotation.Annotation接口。自定义注解的说明如下：

*  @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型：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

示例如下：

//测试自定义注解
    @SuppressWarnings("all")
    public class Test3 {
    
        @MyAnnotation2(name = "123",age = 3,id = 001,schools = "aa")
        public void test(){
        }
    
    
        //注解只有一个参数的时候，默认使用value当做参数名字，使用的时候可以省略参数名
        @MyAnnotation3("a")
        public void test2(){
    
        }
    }
    
    @Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE,ElementType.FIELD}) //作用域
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //运行时级别
    @interface MyAnnotation2{
        //参数类型 参数名
        String name() default "";
        int age() default  0;
        // -1 代表不存在，类似于Indexof的返回值
        int id() default -1;
        String[] schools() default {"a","b"};
    }
    
    @Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE,ElementType.FIELD}) //作用域
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //运行时级别
    @interface MyAnnotation3{
        String value();
    }

## 反射 ##

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器借助于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。  
反射的基本格式为：`Class c = Class.forName("java.lang.String")`  
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。可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子可以看到类的结构。所以，就形象的称之为：反射  
反射的示意图如下：  
![在这里插入图片描述][20190609213853743.png]  
反射机制提供的功能如下：

*  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
 *  在运行时处理注解
 *  生成动态代理
 *  …

反射机制的优缺点如下：

*  **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

示例如下：

//初始反射
    //Class
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                //通过反射获取类的class
                Class c1 = Class.forName("Test2.User");
                Class c2 = Class.forName("Test2.User");
                System.out.println(c1.hashCode());
                System.out.println(c2.hashCode());
    
                //正常创建对象的方式
                User user = new User();
                Class c3 = user.getClass();
                System.out.println(c3.hashCode());
    
                //总结：一个类无论创造多少个对象，只有一个Class对象
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
        }
    }
    
    //实体类
    class User extends Object{
    
        private String name;
        private int id;
        private int age;
    
        public User(String name, int id, int age) {
            this.name = name;
            this.id = id;
            this.age = age;
        }
    
        public User() {
        }
    
        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;
        }
    }

跟反射机制息息相关的类：Class类  
在Object类中定义了一个方法：`public final Class getClass()`，此方法被所有的子类继承。该方法的返回值类型Class类，此类是Java反射的源头，实际上所谓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。  
对象照镜子可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。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结构的有关信息，Class的特点如下所示：

*  Class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，针对任何想要动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象
 *  Class类的常用方法如下：  
    \- `static ClassforName(String name)`：返回指定类名name的Class对象  
    \- `Object newInstance()`：调用缺省构造函数，返回Class对象的一个实例  
    \- `getName()`：返回此Class对象所表示的实体（类，接口，数组类或void）的名称  
    \- `Class getSuperClass()`：返回当前Class对象的父类的Class对象  
    \- `Class[] getinterfaces()`：获取当前Class对象的接口  
    \- `ClassLoader getClassLoader()`：返回该类的类加载器  
    \- `Constructor[] getConstructors()`：返回一个包含某些Constructor对象的数组  
    \- `Method getMother(String name,Class.. T)`：返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType  
    \- `Field[] getDeclaredFields()`：返回Field对象的一个数组
 *  获取Class类的实例，有以下几种方式：  
    \- 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，且程序性能最高：`Class clazz = Person.class;`  
    \- 若已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象：`Class clazz = person.getClass();`  
    \- 若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，可能会抛出ClassNotFoundException：`Class clazz = Class.forName("demo1.Student")`  
    \- 内置基本数据类型可以直接使用类名.Type  
    \- 通过ClassLoader  
    \- 注意：若获取了数组类的实例，在数组类型一样的情况下，同个维度，只有一个Class对象  
    \- 获取Class类的示例如下：

//测试如何获得class
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
            Person person = new Student();
            System.out.println("这个人是：" + person);
    
            //1.通过对象获得class
            Class c1 = person.getClass();
            System.out.println(c1);
    
            //2.通过forname :
            Class c2 = Class.forName("Test2.Person");
            System.out.println(c2);
    
            //3,通过类的静态成员变量class 获得
            Class c3 = Person.class;
            System.out.println(c3);
    
            //4.只有默认的基本类型才有的方法
            //八大基本数据类型
            //byte,int,short,long,double,float,char,boolean
            Class type = Integer.TYPE;
            //Integer.class
            System.out.println(type);
    
            //5.获得父类的类型
            Class c4 = person.getClass();
            Class c5 = c4.getSuperclass();
            System.out.println(c4);
            System.out.println(c5);
    
        }
    }
    
    class Person{
        String name;
    
        public Person() {
        }
    
        public Person(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(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";
        }
    }

有了Class对象之后，可以创建类的对象：即调用Class对象的newInstance()方法，调用的要求如下：

*  该类必须要有一个无参的构造方法（只有在操作的时候明确地调用类中的构造方法，并将参数传递进去，才可以进行实例化操作）
 *  类的构造方法的访问权限需要足够

满足了调用要求后，调用步骤如下：

1.  通过Class类的getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造方法
2.  向构造方法的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造方法中所需要的各个参数
3.  通过Constructor实例化对象

调用结束后，通过反射，调用类中的方法，可以使用Method类完成。步骤如下：

1.  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
2.  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，该方法的性质如下：  
    （1）.Object对应原方法的返回值，若原方法无返回值，则返回null  
    （2）.若原方法为静态方法，此时形参Object obj可为null  
    （3）.若原方法形参为空，则Object\[\] args为null  
    （4）.若原方法声明为private，则需要在调用此invoke()方法前，显示调用方法对象的setAccessible(true)，将可访问private的方法  
    （5）.一般来说，正常创建对象的运行时间 < 通过反射创建对象的运行时间（令setAccessible为true） < 通过反射创建对象的运行时间（令setAccessible为false）

示例图如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMTUxNjU5_size_16_color_FFFFFF_t_70]

示例如下：

User类：

//实体类
    class User extends Object{
    
        private String name;
        private int id;
        private int age;
    
        public User(String name, int id, int age) {
            this.name = name;
            this.id = id;
            this.age = age;
        }
    
        public User() {
        }
    
        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;
        }
    }

示例一

//获得类的信息
    @SuppressWarnings("all")
    public class Test4 {
    
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
    
            Class c1 = Class.forName("Test2.User");
            //获得名字
            System.out.println(c1.getName()); //获得类的名字 ： 包名 + 类名
            System.out.println(c1.getSimpleName()); //获得类的名字简称
            System.out.println("--------------------");
            //获得属性
            Field[] fields = c1.getFields(); //只能获得类的public属性
            for (Field field : fields) {
                System.out.println(field);
            }
    
            Field[] declaredFields = c1.getDeclaredFields(); // 获得类的所有属性
            for (Field declaredField : declaredFields) {
                System.out.println(declaredField);
            }
    
            Field name = c1.getDeclaredField("name");
            System.out.println(name);
            System.out.println("--------------------");
            //获得方法
            Method[] methods = c1.getMethods(); // 获得本类及其父类的所有public方法
            for (Method method : methods) {
                System.out.println("默认:" + method);
            }
            Method[] declaredMethods = c1.getDeclaredMethods();// 获得本类的所有方法
            for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
                System.out.println("Declared:" + declaredMethod);
            }
            System.out.println("--------------------");
            //重载，如果只知道方法的名字，是找不到具体的方法
            Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName",null);
            Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
            System.out.println(getName);
            System.out.println(setName);
            System.out.println("--------------------");
            //获取构造器
            Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
            for (Constructor constructor : constructors) {
                System.out.println(constructor);
            }
            System.out.println("--------------------");
            //获得指定的构造器
            Constructor constructor = c1.getConstructor(null); // 无参构造
            System.out.println("默认：" + constructor);
            constructor = c1.getConstructor(String.class,int.class,int.class);
            System.out.println(constructor);
        }
    }

实例二

//动态构造对象，调用方法
    public class Test5 {
    
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
            Class c = Class.forName("Test3.User");
    
            //1.通过动态调用构造方法，构造对象
            User user = (User)c.newInstance();
            System.out.println(user);
    
            //2.通过有参构造创建对象
            System.out.println("--------------------------------");
            Constructor<User> declaredConstructor = (Constructor<User>) c.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
            User user2 = declaredConstructor.newInstance("a", 007, 18);
            System.out.println(user2.getName());
    
            //3.调用普通方法
            System.out.println("--------------------------------");
            User user3 =  (User) c.newInstance();
    
            //获得指定的方法
            Method method = c.getDeclaredMethod("setName", String.class);
    
            //invoke(方法执行的对象，方法参数的值)
            method.invoke(user3,"a");
            System.out.println(user3.getName());
    
            //4.操作属性
            User user4 = (User)c.newInstance();
            Field field = c.getDeclaredField("name");
    
            field.setAccessible(true); // 关闭权限访问检测，默认是false[打开权限访问检测]
            //字段设置值(对象，值)
            field.set(user4,"b");
            System.out.println(user4.getName());
        }
    }

**反射的其他性质**

*  **setAccessible**  
    \- Method和Field、Construtor对象都有setAccessible()方法  
    \- setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关  
    \- 参数值为true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查（此举会使得原本无法访问的私有成员也可以访问，提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁地被调用，请设置为true）  
    \- 性能测试示例如下：

//分析性能问题
    public class Test6 {
    
        //正常创建对象
        public static void test1(){
            User user = new User();
    
            //获取时间
            long startTime = System.currentTimeMillis();
    
            for (int i = 0; i < 1000000000L; i++) {
                user.getName();
            }
    
            long endTime = System.currentTimeMillis();
    
            System.out.println("正常方式调用10亿次方法" + (endTime - startTime) + "毫秒");
        }
    
        //通过反射创建对象耗时
        public  static void test2() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
            User user = new User();
    
            Class c = user.getClass();
            Method method = c.getMethod("getName",null);
            //获取时间
            long startTime = System.currentTimeMillis();
    
            for (int i = 0; i < 1000000000L; i++) {
                method.invoke(user,null);
            }
    
            long endTime = System.currentTimeMillis();
    
            System.out.println("反射方式调用10亿次方法" + (endTime - startTime) + "毫秒");
        }
    
        //通过反射创建对象耗时，关闭安全检测
        public  static void test3() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
            User user = new User();
    
            Class c = user.getClass();
            Method method = c.getMethod("getName",null);
            method.setAccessible(true);  //提高性能
            //获取时间
            long startTime = System.currentTimeMillis();
    
            for (int i = 0; i < 1000000000L; i++) {
                method.invoke(user,null);
            }
    
            long endTime = System.currentTimeMillis();
    
            System.out.println("关闭安全检测-->反射方式调用10亿次方法" + (endTime - startTime) + "毫秒");
        }
    
        public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
            test1();
            test2();
            test3();
        }
    }

*  **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就会全部擦除  
    \- 为了通过反射操作这些类型，Java新增了ParameterizedType，GenericArray，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数据，这四种类型介绍如下：  
    （1）.ParameterizedType：表示一种参数化类型，比如Collection<String.>  
    （2）.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  
    （3）.TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口  
    （4）.WildcardType：代表一种通配符类型表达式  
    \- 示例如下：

//测试反射获取泛型
    @SuppressWarnings("all")
    public class Test7 {
    
        //带有泛型参数的方法
        public void test(Map<String,User> map,List<User> list){
            System.out.println("test01");
        }
    
        //带有泛型返回值的方法
        public Map<Integer,User> test2(){
            System.out.println("test02");
            return  null;
        }
    
        public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
            //1.获得制定方法的泛型信息
    
            Method method = Test7.class.getDeclaredMethod("test", Map.class, List.class);
    
            //获得泛型参数类型信息
            Type[] t = method.getGenericExceptionTypes();
            for (Type type : t) {
                System.out.println("#" + type);
                if (type instanceof ParameterizedType){
                    //getActualTypeArguments 获得真实的类型参数
                    Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments();
                    for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                        System.out.println("真实的泛型类型：" + actualTypeArgument);
                    }
                }
            }
    
            //2.获得返回值泛型信息
    
            Method method2 = Test7.class.getDeclaredMethod("test2",null);
    
            //获得泛型返回的信息
            Type genericReturnType = method2.getGenericReturnType();
            if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println("真实的返回值类型：" + actualTypeArgument);
                }
            }
    
        }
    }

*  **反射操作注解**  
    通过反射，可以获取注解内的信息。示例如下：

package Test3;
    
    //使用反射读取注解
    /*
    1.定义注解
    2.在类中使用注解
    3.使用反射获取注解
     */
    public class Test09 {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            //通过反射获取注解信息
            Class c1 = Class.forName("Test3.Student2");
    
            Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();//获得这个类的所有注解信息
            for (Annotation annotation : annotations) {
                System.out.println(annotation);
            }
    
            //获得注解的值
            //通过注解的 value方法 获得注解的值
            Annotation annotation = c1.getAnnotation(TableKuang.class);
            TableKuang annotation1 = (TableKuang) annotation;
            System.out.println(annotation1.value());
    
            Field field = c1.getDeclaredField("id");
            System.out.println(field);
            //获得字段的注解
            FieldKuang annotation2 = field.getAnnotation(FieldKuang.class);
            //获得注解的参数信息
            System.out.println(annotation2.columnName());
            System.out.println(annotation2.length());
            System.out.println(annotation2.type());
    
        }
    }
    
    //学生的实体类
    //db : database -->数据库
    @TableKuang("db_student")
    class Student2{
    
        @FieldKuang(columnName = "id",type = "int",length = 10)
        private int id;
        @FieldKuang(columnName = "db_age",type = "int",length = 3)
        private int age;
        @FieldKuang(columnName = "name",type = "varchar",length = 20)
        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 + '\'' +
                    '}';
        }
    }
    
    
    //表名-->类名的注解
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @interface TableKuang{
        String value();
    }
    
    //字段类的注解
    @Target(ElementType.FIELD)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @interface FieldKuang{
    
        //参数类型  参数名
        String columnName();//列名
        String type();//类型
        int length();//长度
    
    }

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