前言

Java注解和反射是很根底的Java常识了，为何还要讲它呢？因为我在面试应聘者的过程中，发现不少面试者很少应用过注解和反射，甚至有人只能说出@Override这一个注解。我倡议大家还是尽量能在开发中应用注解和反射，有时候应用它们能让你事倍功半，简化代码进步编码的效率。很多优良的框架都根本应用了注解和反射，在Spring AOP中，就把注解和反射用得酣畅淋漓。

什么是注解

Java注解（Annotation）亦叫Java标注，是JDK5.0开始引入的一种正文机制。 注解能够用在类、接口，办法、变量、参数以及包等之上。注解能够设置存在于不同的生命周期中，例如SOURCE（源码中），CLASS（Class文件中，默认是此保留级别），RUNTIME（运行期中）。

注解以@注解名的模式存在于代码中，Java中内置了一些注解，例如@Override，当然咱们也能够自定义注解。注解也能够有参数，例如@MyAnnotation(value = "陈皮")。

@Target(ElementType.METHOD)@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)public @interface Override {}

那注解有什么作用呢？其一是作为一种辅助信息，能够对程序做出一些解释，例如@Override注解作用于办法上，示意此办法是重写了父类的办法。其二，注解能够被其余程序读取，例如编译器，例如编译器会对被@Override注解的办法检测判断办法名和参数等是否与父类雷同，否则会编译报错；而且在运行期能够通过反射机制拜访某些注解信息。

内置注解

Java中有10个内置注解，其中6个注解是作用在代码上的，4个注解是负责注解其余注解的(即元注解)，元注解提供对其余注解的类型阐明。

注解

作用

作用范畴

@Override

查看该办法是否是重写办法。如果其继承的父类或者实现的接口中并没有该办法时，会报编译谬误。

作用在代码上

@Deprecated

标记示意过期的，不举荐应用。能够用于润饰办法，属性，类。如果应用被此注解润饰的办法，属性或类，会报编译正告。

作用在代码上

@SuppressWarnings

通知编译器疏忽注解中申明的正告。

作用在代码上

@SafeVarargs

Java 7开始反对，疏忽任何应用参数为泛型变量的办法或结构函数调用产生的正告。

作用在代码上

@FunctionalInterface

Java 8开始反对，标识一个匿名函数或函数式接口。

作用在代码上

@Repeatable

Java 8开始反对，标识某注解能够在同一个申明上应用屡次。

作用在代码上

@Retention

标识这个注解的保留级别，是只在代码中，还是编入class文件中，或者是在运行时能够通过反射拜访。蕴含关系runtime>class>source。

作用在其余注解上，即元注解

@Documented

标记这些注解是否蕴含在用户文档中javadoc。

作用在其余注解上，即元注解

@Target

标记某个注解的应用范畴，例如作用办法上，类上，属性上等等。如果注解未应用@Target，则注解能够用于任何元素上。

作用在其余注解上，即元注解

@Inherited

阐明子类能够继承父类中的此注解，但这不是真的继承，而是能够让子类Class对象应用getAnnotations()获取父类被@Inherited润饰的注解

作用在其余注解上，即元注解

自定义注解

应用@interface关键字自定义注解，其实底层就是定义了一个接口，而且主动继承java.lang.annotation.Annotation接口。

咱们自定义一个注解如下：

@Target(ElementType.METHOD)@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)public @interface MyAnnotation {    String value();}

咱们应用命令javap反编译咱们定义的MyAnnotation注解的class文件，结果显示如下。尽管注解隐式继承了Annotation接口，然而Java不容许咱们显示通过extends关键字继承Annotation接口甚至其余接口，否则编译报错。

D:>javap MyAnnotation.classCompiled from "MyAnnotation.java"public interface com.nobody.MyAnnotation extends java.lang.annotation.Annotation {  public abstract java.lang.String value();}

注解的定义内容如下：

  • 格局为public @interface 注解名 {定义内容}
  • 外部的每一个办法理论是申明了一个参数，办法的名称就是参数的名称。
  • 返回值类型就是参数的类型，而且返回值类型只能是根本类型（int，float，long，short，boolean，byte，double，char），Class，String，enum，Annotation以及上述类型的数组模式。
  • 如果定义了参数，可通过default关键字申明参数的默认值，若不指定默认值，应用时就肯定要显示赋值，而且不容许应用null值，个别会应用空字符串或者0。
  • 如果只有一个参数，个别参数名为value，因为应用注解时，赋值能够不显示写出参数名，间接写参数值。
import java.lang.annotation.*;/** * @Description 自定义注解 * @Author Mr.nobody * @Date 2021/3/30 * @Version 1.0 */@Target(ElementType.METHOD) // 此注解只能用在办法上。@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) // 此注解保留在运行期间，能够通过反射拜访。@Inherited // 阐明子类能够继承此类的此注解。@Documented // 此注解蕴含在用户文档中。public @interface CustomAnnotation {    String value(); // 应用时须要显示赋值    int id() default 0; // 有默认值，应用时能够不赋值} 
/** * @Description 测试注解 * @Author Mr.nobody * @Date 2021/3/30 * @Version 1.0 */public class TestAnnotation {    // @CustomAnnotation(value = "test") 只能注解在办法上，这里会报错    private String str = "Hello World!";    @CustomAnnotation(value = "test")    public static void main(String[] args) {        System.out.println(str);    }}

Java8 注解

在这里解说下Java8之后的几个注解和新个性，其中一个注解是@FunctionalInterface，它作用在接口上，标识是一个函数式接口，即只有有一个形象办法，然而能够有默认办法。

@FunctionalInterfacepublic interface Callback<P,R> {    public R call(P param);}

还有一个注解是@Repeatable，它容许在同一个地位应用多个雷同的注解，而在Java8之前是不容许的。

@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Repeatable(OperTypes.class)public @interface OperType {    String[] value();} 
// 能够了解@OperTypes注解作为接管同一个类型上反复@OperType注解的容器@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface OperTypes {    OperType[] value();} 
@OperType("add")@OperType("update")public class MyClass {    }

留神，对于反复注解，不能再通过clz.getAnnotation(Class annotationClass)办法来获取反复注解，Java8之后，提供了新的办法来获取反复注解，即clz.getAnnotationsByType(Class annotationClass)办法。

package com.nobody;import java.lang.annotation.Annotation;/** * @Description * @Author Mr.nobody * @Date 2021/3/31 * @Version 1.0 */@OperType("add")@OperType("update")public class MyClass {    public static void main(String[] args) {        Class<MyClass> clz = MyClass.class;        Annotation[] annotations = clz.getAnnotations();        for (Annotation annotation : annotations) {            System.out.println(annotation.toString());        }        OperType operType = clz.getAnnotation(OperType.class);        System.out.println(operType);        OperType[] operTypes = clz.getAnnotationsByType(OperType.class);        for (OperType type : operTypes) {            System.out.println(type.toString());        }    }}// 输入后果为@com.nobody.OperTypes(value=[@com.nobody.OperType(value=[add]), @com.nobody.OperType(value=[update])])null@com.nobody.OperType(value=[add])@com.nobody.OperType(value=[update])

在Java8中，ElementType枚举新增了两个枚举成员，别离为TYPE_PARAMETER和TYPE_USE，TYPE_PARAMETER标识注解能够作用于类型参数，TYPE_USE标识注解能够作用于标注任意类型(除了Class)。

Java反射机制

咱们先理解下什么是动态语言和动静语言。动静语言是指在运行时能够扭转其本身构造的语言。例如新的函数，对象，甚至代码能够被引进，已有的函数能够被删除或者构造上的一些变动。简略说即是在运行时代码能够依据某些条件扭转本身构造。动静语言次要有C#，Object-C，JavaScript，PHP，Python等。动态语言是指运行时构造不可扭转的语言，例如Java，C，C++等。

Java不是动静语言，然而它能够称为准动静语言，因为Java能够利用反射机制取得相似动静语言的个性，Java的动态性让它在编程时更加灵便。

反射机制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以及办法等。类在被加载完之后，会在堆内存的办法区中生成一个Class类型的对象，一个类只有一个Class对象，这个对象蕴含了类的构造信息。咱们能够通过这个对象看到类的构造。

比方咱们能够通过Class clz = Class.forName("java.lang.String");取得String类的Class对象。咱们晓得每个类都隐式继承Object类，Object类有个getClass()办法也能获取Class对象。

Java反射机制提供的性能

  1. 在运行时判断任意一个对象所属的类
  2. 在运行时结构任意一个类的对象
  3. 在运行时判断任意一个类具备的成员变量和办法
  4. 在运行时获取泛型信息
  5. 在运行时调用任意一个对象的成员变量和办法
  6. 在运行时获取注解
  7. 生成动静代理
  8. ...

Java反射机制的优缺点

  • 长处：实现动静创建对象和编译，有更加的灵活性。
  • 毛病：对性能有影响。应用反射其实是一种解释操作，即通知JVM咱们想要做什么，而后它满足咱们的要求，所以总是慢于间接执行雷同的操作。

Java反射相干的次要API

  • java.lang.Class：代表一个类
  • java.lang.reflect.Method：代表类的办法
  • java.lang.reflect.Field：代表类的成员变量
  • java.lang.reflect.Constructor：代表类的结构器

咱们晓得在运行时通过反射能够精确获取到注解信息，其实以上类（Class，Method，Field，Constructor等）都间接或间接实现了AnnotatedElement接口，并实现了它定义的办法，AnnotatedElement接口的作用次要用于示意正在JVM中运行的程序中已应用注解的元素，通过该接口提供的办法能够获取到注解信息。

java.lang.Class 类

在Java反射中，最重要的是Class这个类了。Class自身也是一个类。当程序想要应用某个类时，如果此类还未被加载到内存中，首先会将类的class文件字节码加载到内存中，并将这些静态数据转换为办法区的运行时数据结构，而后生成一个Class类型的对象（Class对象只能由零碎创立），一个类只有一个Class对象，这个对象蕴含了类的构造信息。咱们能够通过这个对象看到类的构造。每个类的实例都会记得本人是由哪个Class实例所生成的。

通过Class对象能够晓得某个类的属性，办法，结构器，注解，以及实现了哪些接口等信息。留神，只有class，interface，enum，annotation，primitive type，void，[] 等才有Class对象。

package com.nobody;import java.lang.annotation.ElementType;import java.util.Map;public class TestClass {    public static void main(String[] args) {        // 类        Class<MyClass> myClassClass = MyClass.class;        // 接口        Class<Map> mapClass = Map.class;        // 枚举        Class<ElementType> elementTypeClass = ElementType.class;        // 注解        Class<Override> overrideClass = Override.class;        // 原生类型        Class<Integer> integerClass = Integer.class;        // 空类型        Class<Void> voidClass = void.class;        // 一维数组        Class<String[]> aClass = String[].class;        // 二维数组        Class<String[][]> aClass1 = String[][].class;        // Class类也有Class对象        Class<Class> classClass = Class.class;        System.out.println(myClassClass);        System.out.println(mapClass);        System.out.println(elementTypeClass);        System.out.println(overrideClass);        System.out.println(integerClass);        System.out.println(voidClass);        System.out.println(aClass);        System.out.println(aClass1);        System.out.println(classClass);    }}// 输入后果class com.nobody.MyClassinterface java.util.Mapclass java.lang.annotation.ElementTypeinterface java.lang.Overrideclass java.lang.Integervoidclass [Ljava.lang.String;class [[Ljava.lang.String;class java.lang.Class

获取Class对象的办法

  1. 如果晓得具体的类，可通过类的class属性获取，这种办法最安全可靠并且性能最高。Class clz = User.class;
  2. 通过类的实例的getClass()办法获取。Class clz = user.getClass();
  3. 如果晓得一个类的全限定类名，并且在类门路下，可通过Class.forName()办法获取，然而可能会抛出ClassNotFoundException。Class clz = Class.forName("com.nobody.User");
  4. 内置的根本数据类型能够间接通过类名.Type获取。Class<Integer> clz = Integer.TYPE;
  5. 通过类加载器ClassLoader获取

Class类的罕用办法

  • public static Class<?> forName(String className)：创立一个指定全限定类名的Class对象
  • public T newInstance()：调用Class对象所代表的类的无参构造方法，创立一个实例
  • public String getName()：返回Class对象所代表的类的全限定名称。
  • public String getSimpleName()：返回Class对象所代表的类的简略名称。
  • public native Class<? super T> getSuperclass()：返回Class对象所代表的类的父类的Class对象，这是一个本地办法
  • public Class<?>[] getInterfaces()：返回Class对象的接口
  • public Field[] getFields()：返回Class对象所代表的实体的public属性Field对象数组
  • public Field[] getDeclaredFields()：返回Class对象所代表的实体的所有属性Field对象数组
  • public Field getDeclaredField(String name)：获取指定属性名的Field对象
  • public Method[] getDeclaredMethods()：返回Class对象所代表的实体的所有Method对象数组
  • public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：返回指定名称和参数类型的Method对象
  • myClassClass.getDeclaredConstructors();：返回所有Constructor对象的数组
  • public ClassLoader getClassLoader()：返回以后类的类加载器

在反射中常常会应用到Method的invoke办法，即public Object invoke(Object obj, Object... args)，咱们简略阐明下：

  • 第一个Object对应原办法的返回值，若原办法没有返回值，则返回null。
  • 第二个Object对象对应调用办法的实例，若原办法为静态方法，则参数obj可为null。
  • 第二个Object对应若原办法形参列表，若参数为空，则参数args为null。
  • 若原办法申明为private润饰，则调用invoke办法前，须要显示调用办法对象的method.setAccessible(true)办法，才可拜访private办法。

反射操作泛型

泛型是JDK 1.5的一项新个性，它的实质是参数化类型（Parameterized Type）的利用，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数，在用到的时候再指定具体的类型。这种参数类型能够用在类、接口和办法的创立中，别离称为泛型类、泛型接口和泛型办法。

在Java中，采纳泛型擦除的机制来引入泛型，泛型能编译器应用javac时确保数据的安全性和免去强制类型转换问题，泛型提供了编译时类型平安检测机制，该机制容许程序员在编译时检测到非法的类型。并且一旦编译实现，所有和泛型无关的类型会被全副擦除。

Java新增了ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariable和WildcardType等几种类型，能让咱们通过反射操作这些类型。

  • ParameterizedType：示意一种参数化类型，比方Collection<String>
  • GenericArrayType：示意种元素类型是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：代表种通配符类型表达式
package com.nobody;import java.lang.reflect.Method;import java.lang.reflect.ParameterizedType;import java.lang.reflect.Type;import java.util.Map;public class TestReflectGenerics {    public Map<String, Person> test(Map<String, Integer> map, Person person) {        return null;    }    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {        // 获取test办法对象        Method test = TestReflectGenerics.class.getDeclaredMethod("test", Map.class, Person.class);        // 获取办法test的参数类型        Type[] genericParameterTypes = test.getGenericParameterTypes();        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {            System.out.println("办法参数类型：" + genericParameterType);            // 如果参数类型等于参数化类型            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType) {                // 取得实在参数类型                Type[] actualTypeArguments =                        ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {                    System.out.println("    " + actualTypeArgument);                }            }        }        // 获取办法test的返回值类型        Type genericReturnType = test.getGenericReturnType();        System.out.println("返回值类型：" + genericReturnType);        // 如果参数类型等于参数化类型        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) {            // 取得实在参数类型            Type[] actualTypeArguments =                    ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {                System.out.println("    " + actualTypeArgument);            }        }    }}class Person {}// 输入后果办法参数类型：java.util.Map<java.lang.String, java.lang.Integer>    class java.lang.String    class java.lang.Integer办法参数类型：class com.nobody.Person返回值类型：java.util.Map<java.lang.String, com.nobody.Person>    class java.lang.String    class com.nobody.Person

反射操作注解

在Java运行时，通过反射获取代码中的注解是比拟罕用的伎俩了，获取到了注解之后，就能晓得注解的所有信息了，而后依据信息进行相应的操作。上面通过一个例子，获取类和属性的注解，解析映射为数据库中的表信息。

package com.nobody;import java.lang.annotation.*;public class AnalysisAnnotation {    public static void main(String[] args) throws Exception {        Class<?> aClass = Class.forName("com.nobody.Book");        // 获取类的指定注解，并且获取注解的值        Table annotation = aClass.getAnnotation(Table.class);        String value = annotation.value();        System.out.println("Book类映射的数据库表名：" + value);        java.lang.reflect.Field bookName = aClass.getDeclaredField("bookName");        TableField annotation1 = bookName.getAnnotation(TableField.class);        System.out.println("bookName属性映射的数据库字段属性 - 列名：" + annotation1.colName() + ",类型："                + annotation1.type() + ",长度：" + annotation1.length());        java.lang.reflect.Field price = aClass.getDeclaredField("price");        TableField annotation2 = price.getAnnotation(TableField.class);        System.out.println("price属性映射的数据库字段属性 - 列名：" + annotation2.colName() + ",类型："                + annotation2.type() + ",长度：" + annotation2.length());    }}// 作用于类的注解，用于解析表数据@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@interface Table {    // 表名    String value();}// 作用于字段，用于解析表列@Target(ElementType.FIELD)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@interface TableField {    // 列名    String colName();    // 列类型    String type();    // 长度    int length();}@Table("t_book")class Book {    @TableField(colName = "name", type = "varchar", length = 15)    String bookName;    @TableField(colName = "price", type = "int", length = 10)    int price;}// 输入后果Book类映射的数据库表名：t_bookbookName属性映射的数据库字段属性 - 列名：name,类型：varchar,长度：15price属性映射的数据库字段属性 - 列名：price,类型：int,长度：10

性能剖析

后面咱们说过，反射对性能有肯定影响。因为反射是一种解释操作，它总是慢于间接执行雷同的操作。而且Method，Field，Constructor都有setAccessible()办法，它的作用是开启或禁用拜访安全检查。如果咱们程序代码中用到了反射，而且此代码被频繁调用，为了进步反射效率，则最好禁用拜访安全检查，即设置为true。

package com.nobody;import java.lang.reflect.Method;public class TestReflectSpeed {    // 10亿次    private static int times = 1000000000;    public static void main(String[] args) throws Exception {        test01();        test02();        test03();    }    public static void test01() {        Teacher t = new Teacher();        long start = System.currentTimeMillis();        for (int i = 0; i < times; i++) {            t.getName();        }        long end = System.currentTimeMillis();        System.out.println("一般形式执行10亿次耗费：" + (end - start) + "ms");    }    public static void test02() throws Exception {        Teacher teacher = new Teacher();        Class<?> aClass = Class.forName("com.nobody.Teacher");        Method getName = aClass.getDeclaredMethod("getName");        long start = System.currentTimeMillis();        for (int i = 0; i < times; i++) {            getName.invoke(teacher);        }        long end = System.currentTimeMillis();        System.out.println("反射形式执行10亿次耗费：" + (end - start) + "ms");    }    public static void test03() throws Exception {        Teacher teacher = new Teacher();        Class<?> aClass = Class.forName("com.nobody.Teacher");        Method getName = aClass.getDeclaredMethod("getName");        getName.setAccessible(true);        long start = System.currentTimeMillis();        for (int i = 0; i < times; i++) {            getName.invoke(teacher);        }        long end = System.currentTimeMillis();        System.out.println("敞开安全检查反射形式执行10亿次耗费：" + (end - start) + "ms");    }}class Teacher {    private String name;    public String getName() {        return name;    }    public void setName(String name) {        this.name = name;    }}//输入后果一般形式执行10亿次耗费：13ms反射形式执行10亿次耗费：20141ms敞开安全检查反射形式执行10亿次耗费：8233ms

通过试验可知，反射比间接执行雷同的办法慢了很多，特地是当反射的操作被频繁调用时成果更显著，当然通过敞开安全检查能够进步一些速度。所以，喷射也不应该泛滥成灾的，而是适度应用能力施展最大作用。