关于java-se:注解和反射

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1 注解简介

注解（Annotation）是从 JDK5.0 开始引入的新技术

作用：

  • 对程序作出解释（非必须，检查和束缚）
  • 被其余程序读取（编译器）

格局：@注解名（有的还能够增加参数值）

Annotation 能够附加在 package, class, method, field 等下面，相当于给他们增加了额定的辅助信息，能够通过 反射机制 编程实现对这些元数据的拜访

1.1 内置注解

@Override：重写父类办法

@Deprecated：不举荐应用

@SuppressWarnings(“all”)：克制正告

1.2 元注解

作用：注解其余注解，为其余 annotation 提供阐明

Java 定义了 4 个规范的 meta-annotation 类型：@Target, @Retention, @Document, @Inherited

  • @Target：形容注解的应用范畴
  • @Retention：形容注解的生命周期（SOURCE<CLASS<RUNTIME）
  • @Documented：阐明该注解被蕴含在 javadoc 中
  • @inherited：阐明子类能够继承父类中的该正文

1.3 自定义注解

格局：public @ interface 注解名 {定义内容}

public class Test extends Object{
    // 注解能够显式赋值，如果没有默认值，则必须赋值
    @MyAnnotation(name = "XXX",schools = {"门头沟大学","家里蹲大学"})
    public void test() {}
}
// 定义一个注解
//Target 形容注解应用范畴
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
//Retention 形容注解失效工夫
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
//Documented 示意将注解生成在 javadoc 中
@Documented
//Inherited 示意子类能够继承父类的注解
@Inherited
@interface MyAnnotation{// 注解的参数：参数类型 + 参数名()
    // 如果只有一参数，倡议命名为 value
    String name() default "";
    int age() default 0;
    int id() default -1;
    String[] schools() default {""};
}

2 反射机制

动态语言 VS 动静语言

  • 动静语言：运行时代码能够依据某些条件扭转本身构造（C#, JavaScript, Python…）
  • 动态语言：运行时构造不可变（Java, C, C++…）

Java 不是动静语言，但 Java 能够利用 反射机制 取得相似动静语言的个性

反射机制（Reflection）容许程序在执行期借助于 Reflection API 获得任何类的外部信息，并能间接操作任意对象的外部属性及办法

性能：

  • 运行时进行与类（对象）相干的操作
  • 运行时解决注解
  • 生成动静代理（AOP）

长处：实现动静创建对象和编译，体现出很大的灵活性

毛病：对性能有影响。应用反射基本上是一种解释操作，这类操作总是慢于间接执行雷同的操作

次要 API：java.lang.Class…

2.1 Class 类

Object 类中定义了 getClass()办法，被所有子类继承

<img src=”https://s1.ax1x.com/2020/09/18/whTVsK.png”/>

获取 Class 类的实例：

public class Test01 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {Person person = new Student();
        System.out.println("这个人是："+person.name);
        // 一个类在内存中只有一个 Class 对象
        // 一个类被加载后，类的整个构造都会被封装在 Class 对象中
        // 获取类的 Class 对象
        // 形式一：通过对象取得
        Class c1 = person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());
        
        // 形式二：通过 Class.forName 取得
        Class c2 = Class.forName("com.zhg.reflection.Student");
        System.out.println(c2.hashCode());
        
        // 形式三：通过类名.class 取得
        Class c3 = Student.class;
        System.out.println(c3.hashCode());
        
        // 形式四：根本内置类型的包装类都有一个 TYPE 属性
        Class c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);
        
        // 取得父类类型
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);
    }

}

class Person{
    public String name;
    public Person() {super();
    }
    public Person(String name) {super();
        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() {}}

哪些类型能够有 Class 对象？

import java.lang.annotation.ElementType;
// 所有类型的 Class 对象
public class Test02 {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; // 根本数据类型包装类
        Class c8 = void.class; //void
        Class c9 = Class.class; //Class
        System.out.println(c1); //class java.lang.Object
        System.out.println(c2); //interface java.lang.Comparable
        System.out.println(c3); //class [Ljava.lang.String;
        System.out.println(c4); //class [[I
        System.out.println(c5); //interface java.lang.Override
        System.out.println(c6); //class java.lang.annotation.ElementType
        System.out.println(c7); //class java.lang.Integer
        System.out.println(c8); //void
        System.out.println(c9); //class java.lang.Class
        // 只有元素类型与维度一样，就是同一 Class
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());
     }
}

2.2 内存剖析

Java 内存：堆（办法区），栈

堆：寄存 new 的对象和数组，能够被所有线程共享

办法区：非凡的堆，寄存所有 class 和 static 变量

栈：寄存根本变量类型，援用类型的变量

2.2.1 类的加载过程

加载（Load）：将 class 文件字节码内容加载到内存中，并将这些 <u> 静态数据 </u> 转换成 办法区 的 <u> 运行时数据结构 </u>，而后生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象

链接（Link）：将 Java 类的 <u> 二进制代码 </u> 合并到 JVM 的运行状态（JRE） 中的过程

  • 验证：确保加载类信息合乎 JVM 标准，没有平安问题
  • 筹备：为类变量（static）分配内存并设置默认初始值
  • 解析：虚拟机常量池的符号（常量名）援用替换为间接援用（地址）的过程

初始化（Initialize）：

  • 执行类结构器 <clinit>()办法的过程（类结构器是结构类信息的）
  • 先触发父类的初始化
  • 保障 <clinit>()办法在多线程环境中被正确加锁和同步
public class Test03 {public static void main(String[] args) {A a = new A();
        System.out.println(A.m);
        /*
         1. 加载到内存，会产生一个类对应的 Class 对象
         2. 链接，链接完结后 m = 0
         3. 初始化
         <clinit>(){System.out.println("A 类动态代码块初始化");
            m = 300;
            m = 100;
        }
        m = 100;
         */
    }
}
class A{
    static {System.out.println("A 类动态代码块初始化");
        m = 300;
    }
    static int m = 100;
    public A() {System.out.println("A 类的无参结构器初始化");
    }
}

2.2.2 类的初始化

什么时候会产生类的初始化？

  • 类的被动援用（肯定会产生类的初始化）

    • 虚拟机启动时先初始化 main 办法所在的类
    • new 一个类的对象
    • 调用类的动态成员和静态方法（除了 final 常量）
    • 对类进行 反射 调用
    • 当初始化一个类时，先初始化其父类

  • 类的被动援用（不会产生类的初始化）

    • 当拜访 <u> 动态域 </u> 时，只有真正申明这个于的类才会被初始化
    • 通过数组定义 <u> 类援用 </u>，不会触发此类的初始化
    • 援用 <u> 常量 </u> 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了）
// 测试类什么时候会初始化
public class Test04 {
    static {System.out.println("main 类被加载");
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1. 被动援用
        //Son son = new Son();
        
        // 反射也会产生被动援用
        //Class.forName("com.zhg.reflection.Son");
        
        // 不会产生类的援用的办法
        //System.out.println(Son.b);
        //Son[] array = new Son[5];
        System.out.println(Son.M);
    }

}
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;
}

2.2.3 类加载器

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办法区的运行时数据结构，而后在堆中生成这个类的 Class 对象，作为办法区中类数据的拜访入口

类缓存：类加载器加载类时，先按要求查找类，如果某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存）一段时间。

类加载器的类型：

  • 疏导类加载器（负责 Java 外围库）
  • 扩大类加载器
  • 零碎类加载器
public class Test05 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 获取零碎类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);
        
        // 获取零碎类加载器的父类加载器 --> 扩大类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);
        
        // 获取扩大类加载器的父类加载器 --> 根加载器（C/C++）ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);
        
        // 测试以后类是哪个加载器加载的（零碎类加载器）ClassLoader classLoader = Class.forName("com.zhg.reflection.Test05").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        
        // 测试 JDK 内置的类是谁加载的（根加载器）classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        
        // 如何取得零碎类加载器能够加载的门路
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
        
        // 双亲委派机制
            //java.lang.String--> 多重检测，保障安全性
    }
}

2.2.4 获取类的构造

通过反射获取运行时类的残缺构造

Field, Method, Constructor, Superclass, Interface, Annotation…

// 获取类的信息
public class Test06 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, SecurityException, NoSuchMethodException {Class c1 = Class.forName("com.zhg.reflection.Person");
        Person person = new Person();
        c1 = person.getClass();
        System.out.println("==================");
        // 取得类的名字
        System.out.println(c1.getName()); // 取得包名 + 类名
        System.out.println(c1.getSimpleName()); // 取得类名    
        // 取得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields(); // 只能找到 public 属性
        for(Field field:fields) {System.out.println(field);
        }
        fields = c1.getDeclaredFields(); // 找到全副的属性
        for(Field field:fields) {System.out.println(field);
        }    
        // 获取指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);
        System.out.println("==================");
        // 取得类的办法
        Method[] methods = c1.getMethods(); // 取得本类及父类的所有 public 办法
        for(Method method:methods) {System.out.println("失常的："+method);
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods(); // 取得本类的所有办法（包含 private 办法）for(Method method:methods) {System.out.println("getDeclaredMethods："+method);
        }
        // 取得指定办法
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);
        System.out.println("==================");
        // 取得指定的结构器
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors(); // 取得 public 结构器
        for(Constructor constructor:constructors) {System.out.println(constructor);
        }
        constructors = c1.getDeclaredConstructors(); // 取得全副结构器
        for(Constructor constructor:constructors) {System.out.println("#"+constructor);
        }
        // 取得指定的结构器
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class);
        System.out.println("指定："+declaredConstructor);
    }
}

2.3 理论利用

2.3.1 动静创建对象

动态创建类的对象：调用 Class 对象的 newInstance()办法

  1. 类必须有一个 无参结构器
  2. 类的结构器的拜访权限须要足够
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

// 通过反射动静的创建对象
public class Test07 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        // 结构 Class 对象
        Class c1 = Class.forName("com.zhg.reflection.Person");
        
        // 结构一个对象
        Person person = (Person) c1.newInstance();  // 实质是调用了类的无参结构器
        System.out.println(person);
        
        // 通过结构器创建对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class);
        Person person2 = (Person)constructor.newInstance("XX");
        System.out.println(person2);
        
        // 通过反射调用一般办法
        Person person3 = (Person) c1.newInstance();
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        //invoke(对象，办法参数)
        setName.invoke(person3, "XXX");
        System.out.println(person3.name);
        System.out.println("=================");
        // 通过反射操作属性
        Person person4 = (Person) c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        // 不能间接操作公有属性，须要关闭程序的平安检测，属性或者办法的 setAccessible(true)
        name.setAccessible(true); //
        name.set(person4, "XXXX");
        System.out.println(person4.getName());
        
    }
}

setAccessible 参数值为 true 则批示反射的对象在应用时勾销 Java 语言拜访查看→进步了反射的效率；使得本来无法访问的公有成员也能够拜访

性能剖析（调用对象的办法）：一般形式 VS 反射形式 VS 敞开检测后反射

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

// 剖析性能问题
public class Test08 {
    // 一般形式调用
    public static void test01() {Person person = new Person();
        
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for(int i= 0; i < 1000000000; i++) {person.getName();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        
        System.out.println("一般形式执行"+(endTime-startTime)+"ms");
    }
    
    // 反射形式调用
    public static void test02() throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, SecurityException {Person person = new Person();
        Class c1 = person.getClass();
        
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
        
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for(int i= 0; i < 1000000000; i++) {getName.invoke(person, null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        
        System.out.println("反射形式执行"+(endTime-startTime)+"ms");
    }    
    
    // 反射形式调用 敞开检测
    public static void test03() throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, SecurityException {Person person = new Person();
        Class c1 = person.getClass();
        
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
        getName.setAccessible(true);
        
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for(int i= 0; i < 1000000000; i++) {getName.invoke(person, null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        
        System.out.println("敞开检测后反射形式执行"+(endTime-startTime)+"ms");
    }    
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, SecurityException {test01();
        test02();
        test03();}
}

2.3.2 获取泛型信息

Java 采纳泛型擦除机制来引入泛型，Java 中的泛型仅仅是给编译器 javac 应用的，一旦编译实现，所有和泛型无关的类型全副擦除

通过反射操作类型：

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

// 通过反射获取泛型
public class Test09 {public void test01(Map<String,Person> map,List<Person> list){System.out.println("test01");
    }
    public Map<String,Person>test02(){System.out.println("test02");
        return null;
    }
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, SecurityException {Method method = Test09.class.getMethod("test01", Map.class,List.class);
        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        for(Type genericParameterType:genericParameterTypes) {System.out.println("#"+genericParameterType);
            if(genericParameterType instanceof ParameterizedType) {Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType)genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for(Type actualTypeArgument:actualTypeArguments) {System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }
        
        method = Test09.class.getMethod("test02", null);
        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
        if(genericReturnType instanceof ParameterizedType) {Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType)genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for(Type actualTypeArgument:actualTypeArguments) {System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}

2.3.3 获取注解信息

ORM(Object Relationship Mapping)：对象关系映射

  • 类和表构造对应
  • 属性和字段对应
  • 对象和记录对应

利用注解和反射实现类和表构造的映射关系：

import java.lang.annotation.Annotation;
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;

// 练习反射操作注解
public class Test10 {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, SecurityException {Class c1 = Class.forName("com.zhg.reflection.StudentX");
        
        // 通过反射取得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for(Annotation annotation:annotations) {System.out.println(annotation);
        }
        
        // 获取注解的 value 值
        TableX table = (TableX)c1.getAnnotation(TableX.class);
        String value = table.value();
        System.out.println(value);
        
        // 获取类指定的注解
        Field f = c1.getDeclaredField("name");
        FieldX annotation = f.getAnnotation(FieldX.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());
    }

}
@TableX("db_student")
class StudentX{@FieldX(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @FieldX(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @FieldX(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
    private String name;
    public StudentX() {super();
    }
    public StudentX(int id, int age, String name) {super();
        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 "Student [id=" + id + ", age=" + age + ", name=" + name + "]";
    }
}
// 类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableX{String value();
}

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

正文完
java-se
发表至： java-se
2020-09-20
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关于java-se:接口
关于java-se:JAVASEBasic基础数据运算符分支循环结构数组
关于java-se:JAVASE注解反射内部类socketJDK新特性
关于java-se:Java-HashMap源码分析含散列表红黑树扰动函数等重点问题分析