文章開頭先引入一處圖片。
Annotation 中文譯過來就是註解、標釋的意思,在 Java 中註解是一個很重要的知識點,但常常還是有點讓新手不容易理解。
我個人認為,比較糟糕的技術文件主要特徵之一就是:用專業名詞來介紹專業名詞。
例如:
Java 註解用於為 Java 程式碼提供元資料。作為元數據,註解不直接影響你的程式碼執行,但也有一些類型的註解實際上可以用於這個目的。 Java 註解是從 Java5 開始加入到 Java 的。
這是大多數網站上對於 Java 註解,解釋確實正確,但是說實在話,我第一次學習的時候,頭腦一片空白。這什麼跟什麼啊?聽了像沒有聽一樣。因為概念太過於抽象,所以初學者實在是比較吃力才能夠理解,然後隨著自己開發過程中不斷地強化練習,才會慢慢對它形成正確的認識。
我在寫這篇文章的時候,我就在思考。如何讓自己或讓讀者能夠比較直觀地認識註解這個概念?是要去官方文件上翻譯說明嗎?我馬上否定了這個答案。
後來,我想到了一樣東西————墨水,墨水可以揮發、可以有不同的顏色,用來解釋註解正好。
不過,我繼續發散思維後,想到了一樣東西能夠更好地取代墨水,那就是印章。印章可以沾上不同的墨水或印泥,可以定製印章的文字或圖案,如果願意它也可以被戳到你任何想戳的物體表面。
但是,我再繼續發散思考後,又想到一樣東西能夠更好地取代印章,那就是標籤。標籤是一張便利紙,標籤上的內容可以自由定義。常見的如貨架上的商品價格標籤、圖書館中的書本編碼標籤、實驗室中化學材料的名稱類別標籤等等。
並且,往抽像地說,標籤不一定是一張紙,它可以是對人事物的屬性評價。也就是說,標籤具備對於抽象事物的解釋。
所以,基於如此,我完成了自我的知識認知升級,我決定用標籤來解釋註解。
回到博文開始的地方,之前某新聞客戶端的評論有蓋樓的習慣,於是「賈伯斯重新定義了手機、羅永浩重新定義了傻X」 就經常極為工整地出現在了評論樓層中,並且廣大網友在相當長的一段時間內對於這種行為樂此不疲。這其實就是等同於貼標籤的行為。
在某些網友眼中,羅永浩就成了傻X的代名詞。
廣大網友給羅永浩貼了一個名為「傻x」的標籤,他們並不真正了解羅永浩,不知道他當教師、砸冰箱、辦部落格的壯舉,但是因為「傻x」這樣的標籤存在,這有助於他們直接快速地對羅永浩這個人做出評價,然後基於此,羅永浩就可以成為茶餘飯後的談資,這就是標籤的力量。
而在網路的另一邊,老羅靠著他的人格魅力自然收穫一大批忠實的擁泵,他們對於老羅貼的又是另一種標籤。
老羅還是老羅,但由於人們對於它貼上的標籤不同,所以造成對於他的看法大相徑庭,不喜歡他的人整天在網路上評論抨擊嘲諷,而崇拜欣賞他的人則會願意賺錢購買錘子手機的發表會門票。
我無意於評價這兩種行為,我再引個例子。
《奇葩說》是近年網絡上非常火熱的辯論節目,其中辯手陳銘被另外一個辯手馬薇薇攻擊說是————“站在宇宙中心呼喚愛”,然後貼上了一個大大的標籤————“雞湯男”,自此以後,觀眾再看到陳銘的時候,首先映入腦海中便是“雞湯男”三個大字,其實本身而言陳銘非常優秀,為人師表、作風正派、談吐舉止得體,但是在網絡中,因為娛樂至上的環境所致,人們更願意以娛樂的心態來認知一切,於是“雞湯男”就如陳銘自己所說成了一個撕不了的標籤。
我們可以抽象化概括一下,標籤是對事物行為的某些角度的評價與解釋。
到這裡,終於可以引出本文的主角註解了。
初學者可以這樣理解註解:想像程式碼有生命,註解就是對於程式碼中某些鮮活個體的貼上去的一張標籤。簡化來講,註解如同一張標籤。
在未開始學習任何註解具體語法而言,你可以把註解看成一張標籤。這有助於你快速地理解它的大致作用。如果初學者在學習過程有大腦放空的時候,請不要慌張,對自己說:
註解,標籤。註解,標籤。
因為平常開發少見,相信有不少的人員會認為註解的地位不高。其實和 classs 和 interface 一樣,註解也屬於一種類型。它是在 Java SE 5.0 版本中開始引入的概念。
註解透過 @interface
關鍵字進行定義。
public @interface TestAnnotation {}
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它的形式跟介面很類似,不過前面多了一個@ 符號。上面的程式碼就創造了一個名字為 TestAnnotaion 的註解。
你可以簡單理解為創造了一個名字為 TestAnnotation 的標籤。
上面創造了一個註解,那麼註解的的使用方法是什麼呢。
@TestAnnotationpublic class Test {}
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- RetentionPolicy.SOURCE 註解只在原始碼階段保留,在編譯器進行編譯時它將被丟棄忽略。
- RetentionPolicy.CLASS 註解只保留到編譯進行的時候,它並不會載入到 JVM 中。
- RetentionPolicy.RUNTIME 註解可以保留到程式運行的時候,它會被載入進入到 JVM 中,所以在程式執行時可以取得它們。
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface TestAnnotation {}
@Documented
@Target
你可以這樣理解,當一個註解被 @Target 註解時,這個註解就被限定了運用的場景。
類比到標籤,原本標籤是你想張貼到哪個地方就到哪個地方,但是因為@Target 的存在,它張貼的地方就非常具體了,比如只能張貼到方法上、類上、方法參數上等。 @Target 有下面的取值
@Inherited
@Inherited@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@interface Test {}@Testpublic class A {}public class B extends A {}
##11
#注解 Test 被 @Inherited 修饰,之后类 A 被 Test 注解,类 B 继承 A,类 B 也拥有 Test 这个注解。
可以这样理解:
老子非常有钱,所以人们给他贴了一张标签叫做富豪。
老子的儿子长大后,只要没有和老子断绝父子关系,虽然别人没有给他贴标签,但是他自然也是富豪。
老子的孙子长大了,自然也是富豪。
这就是人们口中戏称的富一代,富二代,富三代。虽然叫法不同,好像好多个标签,但其实事情的本质也就是他们有一张共同的标签,也就是老子身上的那张富豪的标签。
Repeatable 自然是可重复的意思。@Repeatable 是 Java 1.8 才加进来的,所以算是一个新的特性。
什么样的注解会多次应用呢?通常是注解的值可以同时取多个。
举个例子,一个人他既是程序员又是产品经理,同时他还是个画家。
@interface Persons { Person[] value(); }@Repeatable(Persons.class)@interface Person{ String role default ""; }@Person(role="artist")@Person(role="coder")@Person(role="PM")public class SuperMan{}
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注意上面的代码,@Repeatable 注解了 Person。而 @Repeatable 后面括号中的类相当于一个容器注解。
什么是容器注解呢?就是用来存放其它注解的地方。它本身也是一个注解。
我们再看看代码中的相关容器注解。
@interface Persons { Person[] value(); }
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按照规定,它里面必须要有一个 value 的属性,属性类型是一个被 @Repeatable 注解过的注解数组,注意它是数组。
如果不好理解的话,可以这样理解。Persons 是一张总的标签,上面贴满了 Person 这种同类型但内容不一样的标签。把 Persons 给一个 SuperMan 贴上,相当于同时给他贴了程序员、产品经理、画家的标签。
我们可能对于 @Person(role=”PM”) 括号里面的内容感兴趣,它其实就是给 Person 这个注解的 role 属性赋值为 PM ,大家不明白正常,马上就讲到注解的属性这一块。
注解的属性也叫做成员变量。注解只有成员变量,没有方法。注解的成员变量在注解的定义中以“无形参的方法”形式来声明,其方法名定义了该成员变量的名字,其返回值定义了该成员变量的类型。
@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface TestAnnotation { int id(); String msg(); }
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上面代码定义了 TestAnnotation 这个注解中拥有 id 和 msg 两个属性。在使用的时候,我们应该给它们进行赋值。
赋值的方式是在注解的括号内以 value=”” 形式,多个属性之前用 ,隔开。
@TestAnnotation(id=3,msg="hello annotation")public class Test {}
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需要注意的是,在注解中定义属性时它的类型必须是 8 种基本数据类型外加 类、接口、注解及它们的数组。
注解中属性可以有默认值,默认值需要用 default 关键值指定。比如:
@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface TestAnnotation { public int id() default -1; public String msg() default "Hi"; }
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TestAnnotation 中 id 属性默认值为 -1,msg 属性默认值为 Hi。
它可以这样应用。
@TestAnnotation()public class Test {}
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因为有默认值,所以无需要再在 @TestAnnotation 后面的括号里面进行赋值了,这一步可以省略。
另外,还有一种情况。如果一个注解内仅仅只有一个名字为 value 的属性时,应用这个注解时可以直接接属性值填写到括号内。
public @interface Check { String value(); }
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上面代码中,Check 这个注解只有 value 这个属性。所以可以这样应用。
@Check("hi")int a;
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这和下面的效果是一样的
@Check(value="hi")int a;
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最后,还需要注意的一种情况是一个注解没有任何属性。比如
public @interface Perform {}
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那么在应用这个注解的时候,括号都可以省略。
@Performpublic void testMethod(){}
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学习了上面相关的知识,我们已经可以自己定义一个注解了。其实 Java 语言本身已经提供了几个现成的注解。
这个元素是用来标记过时的元素,想必大家在日常开发中经常碰到。编译器在编译阶段遇到这个注解时会发出提醒警告,告诉开发者正在调用一个过时的元素比如过时的方法、过时的类、过时的成员变量。
public class Hero { @Deprecated public void say(){ System.out.println("Noting has to say!"); } public void speak(){ System.out.println("I have a dream!"); } }
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定义了一个 Hero 类,它有两个方法 say() 和 speak() ,其中 say() 被 @Deprecated 注解。然后我们在 IDE 中分别调用它们。
可以看到,say() 方法上面被一条直线划了一条,这其实就是编译器识别后的提醒效果。
这个大家应该很熟悉了,提示子类要复写父类中被 @Override 修饰的方法
阻止警告的意思。之前说过调用被 @Deprecated 注解的方法后,编译器会警告提醒,而有时候开发者会忽略这种警告,他们可以在调用的地方通过 @SuppressWarnings 达到目的。
@SuppressWarnings("deprecation")public void test1(){ Hero hero = new Hero(); hero.say(); hero.speak(); }
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参数安全类型注解。它的目的是提醒开发者不要用参数做一些不安全的操作,它的存在会阻止编译器产生 unchecked 这样的警告。它是在 Java 1.7 的版本中加入的。
@SafeVarargs // Not actually safe! static void m(List<String>... stringLists) { Object[] array = stringLists; List<Integer> tmpList = Arrays.asList(42); array[0] = tmpList; // Semantically invalid, but compiles without warnings String s = stringLists[0].get(0); // Oh no, ClassCastException at runtime!}
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上面的代码中,编译阶段不会报错,但是运行时会抛出 ClassCastException 这个异常,所以它虽然告诉开发者要妥善处理,但是开发者自己还是搞砸了。
Java 官方文档说,未来的版本会授权编译器对这种不安全的操作产生错误警告。
函数式接口注解,这个是 Java 1.8 版本引入的新特性。函数式编程很火,所以 Java 8 也及时添加了这个特性。
函数式接口 (Functional Interface) 就是一个具有一个方法的普通接口。
比如
@FunctionalInterfacepublic interface Runnable { /** * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used * to create a thread, starting the thread causes the object's * <code>run</code> method to be called in that separately executing * thread. * <p> * The general contract of the method <code>run</code> is that it may * take any action whatsoever. * * @see java.lang.Thread#run() */ public abstract void run(); }
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我们进行线程开发中常用的 Runnable 就是一个典型的函数式接口,上面源码可以看到它就被 @FunctionalInterface 注解。
可能有人会疑惑,函数式接口标记有什么用,这个原因是函数式接口可以很容易转换为 Lambda 表达式。这是另外的主题了,有兴趣的同学请自己搜索相关知识点学习。
博文前面的部分讲了注解的基本语法,现在是时候检测我们所学的内容了。
我通过用标签来比作注解,前面的内容是讲怎么写注解,然后贴到哪个地方去,而现在我们要做的工作就是检阅这些标签内容。 形象的比喻就是你把这些注解标签在合适的时候撕下来,然后检阅上面的内容信息。
要想正确检阅注解,离不开一个手段,那就是反射。
注解通过反射获取。首先可以通过 Class 对象的 isAnnotationPresent() 方法判断它是否应用了某个注解
public boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) {}
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然后通过 getAnnotation() 方法来获取 Annotation 对象。
public <A extends Annotation> A getAnnotation(Class<A> annotationClass) {}
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或者是 getAnnotations() 方法。
public Annotation[] getAnnotations() {}
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前一种方法返回指定类型的注解,后一种方法返回注解到这个元素上的所有注解。
如果获取到的 Annotation 如果不为 null,则就可以调用它们的属性方法了。比如
@TestAnnotation()public class Test { public static void main(String[] args) { boolean hasAnnotation = Test.class.isAnnotationPresent(TestAnnotation.class); if ( hasAnnotation ) { TestAnnotation testAnnotation = Test.class.getAnnotation(TestAnnotation.class); System.out.println("id:"+testAnnotation.id()); System.out.println("msg:"+testAnnotation.msg()); } } }
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程序的运行结果是:
id:-1msg:
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这个正是 TestAnnotation 中 id 和 msg 的默认值。
上面的例子中,只是检阅出了注解在类上的注解,其实属性、方法上的注解照样是可以的。同样还是要假手于反射。
@TestAnnotation(msg="hello")public class Test { @Check(value="hi") int a; @Perform public void testMethod(){} @SuppressWarnings("deprecation") public void test1(){ Hero hero = new Hero(); hero.say(); hero.speak(); } public static void main(String[] args) { boolean hasAnnotation = Test.class.isAnnotationPresent(TestAnnotation.class); if ( hasAnnotation ) { TestAnnotation testAnnotation = Test.class.getAnnotation(TestAnnotation.class); //获取类的注解 System.out.println("id:"+testAnnotation.id()); System.out.println("msg:"+testAnnotation.msg()); } try { Field a = Test.class.getDeclaredField("a"); a.setAccessible(true); //获取一个成员变量上的注解 Check check = a.getAnnotation(Check.class); if ( check != null ) { System.out.println("check value:"+check.value()); } Method testMethod = Test.class.getDeclaredMethod("testMethod"); if ( testMethod != null ) { // 获取方法中的注解 Annotation[] ans = testMethod.getAnnotations(); for( int i = 0;i < ans.length;i++) { System.out.println("method testMethod annotation:"+ans[i].annotationType().getSimpleName()); } } } catch (NoSuchFieldException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); System.out.println(e.getMessage()); } catch (SecurityException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); System.out.println(e.getMessage()); } catch (NoSuchMethodException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); System.out.println(e.getMessage()); } } }
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它们的结果如下:
id:-1msg:hello check value:himethod testMethod annotation:Perform
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需要注意的是,如果一个注解要在运行时被成功提取,那么 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 是必须的。
我相信博文讲到这里大家都很熟悉了注解,但是有不少同学肯定会问,注解到底有什么用呢?
对啊注解到底有什么用?
我们不妨将目光放到 Java 官方文档上来。
文章开始的时候,我用标签来类比注解。但标签比喻只是我的手段,而不是目的。为的是让大家在初次学习注解时能够不被那些抽象的新概念搞懵。既然现在,我们已经对注解有所了解,我们不妨再仔细阅读官方最严谨的文档。
注解是一系列元数据,它提供数据用来解释程序代码,但是注解并非是所解释的代码本身的一部分。注解对于代码的运行效果没有直接影响。
注解有许多用处,主要如下:
- 提供信息给编译器: 编译器可以利用注解来探测错误和警告信息
- 编译阶段时的处理: 软件工具可以用来利用注解信息来生成代码、Html文档或者做其它相应处理。
- 运行时的处理: 某些注解可以在程序运行的时候接受代码的提取
值得注意的是,注解不是代码本身的一部分。
如果难于理解,可以这样看。罗永浩还是罗永浩,不会因为某些人对于他“傻x”的评价而改变,标签只是某些人对于其他事物的评价,但是标签不会改变事物本身,标签只是特定人群的手段。所以,注解同样无法改变代码本身,注解只是某些工具的的工具。
还是回到官方文档的解释上,注解主要针对的是编译器和其它工具软件(SoftWare tool)。
当开发者使用了Annotation 修饰了类、方法、Field 等成员之后,这些 Annotation 不会自己生效,必须由开发者提供相应的代码来提取并处理 Annotation 信息。这些处理提取和处理 Annotation 的代码统称为 APT(Annotation Processing Tool)。
现在,我们可以给自己答案了,注解有什么用?给谁用?给 编译器或者 APT 用的。
如果,你还是没有搞清楚的话,我亲自写一个好了。
我要写一个测试框架,测试程序员的代码有无明显的异常。
—— 程序员 A : 我写了一个类,它的名字叫做 NoBug,因为它所有的方法都没有错误。
—— 我:自信是好事,不过为了防止意外,让我测试一下如何?
—— 程序员 A: 怎么测试?
—— 我:把你写的代码的方法都加上 @Jiecha 这个注解就好了。
—— 程序员 A: 好的。
NoBug.java
package ceshi;import ceshi.Jiecha;public class NoBug { @Jiecha public void suanShu(){ System.out.println("1234567890"); } @Jiecha public void jiafa(){ System.out.println("1+1="+1+1); } @Jiecha public void jiefa(){ System.out.println("1-1="+(1-1)); } @Jiecha public void chengfa(){ System.out.println("3 x 5="+ 3*5); } @Jiecha public void chufa(){ System.out.println("6 / 0="+ 6 / 0); } public void ziwojieshao(){ System.out.println("我写的程序没有 bug!"); } }
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上面的代码,有些方法上面运用了 @Jiecha 注解。
这个注解是我写的测试软件框架中定义的注解。
package ceshi;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface Jiecha {}
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然后,我再编写一个测试类 TestTool 就可以测试 NoBug 相应的方法了。
package ceshi;import java.lang.reflect.InvocationTargetException;import java.lang.reflect.Method;public class TestTool { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub NoBug testobj = new NoBug(); Class clazz = testobj.getClass(); Method[] method = clazz.getDeclaredMethods(); //用来记录测试产生的 log 信息 StringBuilder log = new StringBuilder(); // 记录异常的次数 int errornum = 0; for ( Method m: method ) { // 只有被 @Jiecha 标注过的方法才进行测试 if ( m.isAnnotationPresent( Jiecha.class )) { try { m.setAccessible(true); m.invoke(testobj, null); } catch (Exception e) { // TODO Auto-generated catch block //e.printStackTrace(); errornum++; log.append(m.getName()); log.append(" "); log.append("has error:"); log.append("\n\r caused by "); //记录测试过程中,发生的异常的名称 log.append(e.getCause().getClass().getSimpleName()); log.append("\n\r"); //记录测试过程中,发生的异常的具体信息 log.append(e.getCause().getMessage()); log.append("\n\r"); } } } log.append(clazz.getSimpleName()); log.append(" has "); log.append(errornum); log.append(" error."); // 生成测试报告 System.out.println(log.toString()); } }
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测试的结果是:
12345678901+1=111-1=03 x 5=15chufa has error: caused by ArithmeticException / by zero NoBug has 1 error.
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提示 NoBug 类中的 chufa() 这个方法有异常,这个异常名称叫做 ArithmeticException,原因是运算过程中进行了除 0 的操作。
所以,NoBug 这个类有 Bug。
这样,通过注解我完成了我自己的目的,那就是对别人的代码进行测试。
所以,再问我注解什么时候用?我只能告诉你,这取决于你想利用它干什么用。
注解运用的地方太多了,因为我是 Android 开发者,所以我接触到的具体例子有下:
JUnit 这个是一个测试框架,典型使用方法如下:
public class ExampleUnitTest { @Test public void addition_isCorrect() throws Exception { assertEquals(4, 2 + 2); } }
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@Test 标记了要进行测试的方法 addition_isCorrect().
ButterKnife 是 Android 开发中大名鼎鼎的 IOC 框架,它减少了大量重复的代码。
public class MainActivity extends AppCompatActivity { @BindView(R.id.tv_test) TextView mTv; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); ButterKnife.bind(this); } }
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也是一个很有名的依赖注入框架。
很牛逼的 Http 网络访问框架
public interface GitHubService { @GET("users/{user}/repos") Call<List<Repo>> listRepos(@Path("user") String user); } Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder() .baseUrl("https://api.github.com/") .build(); GitHubService service = retrofit.create(GitHubService.class);
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当然,还有许多注解应用的地方,这里不一一列举。
如果注解难于理解,你就把它类同于标签,标签为了解释事物,注解为了解释代码。
注解的基本语法,创建如同接口,但是多了个 @ 符号。
注解的元注解。
注解的属性。
注解主要给编译器及工具类型的软件用的。
注解的提取需要借助于 Java 的反射技术,反射比较慢,所以注解使用时也需要谨慎计较时间成本。
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