Java中的註解與反射怎麼使用

1、註解（Annotation）

1.1 什麼是註解(Annotation)

註解不是程式本身，可以在程式編譯、類別載入和執行時被讀取，並執行相應的處理。註解的格式為"@註解名(參數值)"，可以附加在套件、類別、方法和欄位上，透過反射機制實現註解的存取。

1.2 內建註解

@Override：限定子類別重寫方法

該註解表示覆寫的是其父類別的方法，當子當類別重寫父類別方法時，確保子類別確實重寫了父類別的方法，避免出現低階錯誤

/**
 * 该注解标识覆盖的是其父类的方法，当子类重写父类方法时，确保子类确实重写了父类的方法，避免出现低级错误
 * @return
 */
@Override
public String toString() {
    return super.toString();
}

@Deprecated：標記已過時

##該註解表示某個屬性、方法或類別等已過時（程式設計師不鼓勵使用的程式元素，通常是因為它是危險的，或因為有更好的替代方法），當其他程式使用已過時的屬性、方法或類別時，編譯器會給予警告（刪除線）。

/**
 * 该注解表示此方法已过时，存在危险，不推荐使用，其有代替方法，如果继续使用会通过删除线进行标识
 */
@Deprecated
public static void test() {
    System.out.println("标记已过时");
}

@SuppressWarnings(參數)：抑制編譯器警告

此註解作用的類別、方法和屬性會取消顯示編譯器警告，其參數主要是進行警告說明以及取消(unchecked)等。

@SuppressWarnings("取消此类的所有警告")
public class BuiltAnnotation {
    
    @SuppressWarnings("取消此属性的警告")
    private String username;

    @SuppressWarnings("取消此方法的警告")
    public static void main(String[] args) {
        // ...
    }
}

1.3 元註解(meta-annotation)

元註解的作用就是負責註解其他註解，Java定義了4個標準的元註解類型，他們被用來提供對其他註解的作用範圍及類型進行說明，透過元註解可以自訂其他註解。

@Target：描述註解的使用範圍

例如@Target(ElementType.METHOD)表示作用在方法上，@Target(ElementType.TYPE)表示作用在類別或介面上等

/**
 * @Target注解：描述注解的使用范围
 */
@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
public @interface Target {
    /**
     * 类或接口：ElementType.TYPE；
     * 字段：ElementType.FIELD；
     * 方法：ElementType.METHOD；
     * 构造方法：ElementType.CONSTRUCTOR；
     * 方法参数：ElementType.PARAMETER；
     * ...
     */
    ElementType[] value();
}

@Retention：表示需要在什麼層級保存該註解訊息，用於描述註解的生命週期

通常自訂的註解都使用@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)，也就是運行時期作用。

/**
 * @Retention：表示需要在什么级别保存该注解信息，用于描述注解的生命周期
 */
@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
public @interface Retention {
    /**
     * RetentionPolicy.SOURCE：仅编译期，注解将被编译器丢弃。
     * RetentionPolicy.CLASS：仅class文件，注释将由编译器记录在类文件中，但VM不需要在运行时保留，如果不指定则默认为class。
     * RetentionPolicy.RUNTIME：运行期，注释将由编译器记录在类文件中，并由VM在运行时保留，因此可以反射读取。通常自定义的注解都是RUNTIME。
     * 范围：RUNTIME>CLASS>SOURCE
     */
    RetentionPolicy value();
}

@Document：說明該註將被包含在javadoc中

@Iherited：定義子類別是否可繼承父類別定義的註解。

@Inherited僅針對@Target(ElementType.TYPE) 類型的註解有用，並且只能是class 的繼承，對interface 的繼承無效：

1.4 自訂註解

定義註解

/**
 * 1. 使用@interface定义注解；
 * 3. 通过元注解配置该注解，配置注解的使用范围和生命周期等
 * @author Loner
 */
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Report{
    /**
     * 2. 添加参数、默认值，如果没有默认值，就必须给参数赋值，一般把最常用的参数定义为value()，推荐所有参数都尽量设置默认值
     * 形式为：参数类型 参数名()；
     */
    int type() default 0;
    String value() default "LonerMJ";
}

使用註解

@Report(type = 1, value = "test")
public class CustomerAnnotation {
    @Report(type = 1, value = "test")
    public void testCustomerAnnotation() {
        System.out.println("测试自定义注解");
    }
}

2、反射（Reflection）

2.1 反射和反射機制

反射

Reflection（反射）是指程式在運行期可以拿到一個物件的所有資訊。

反射機制

反射機制是指程式在執行時，透過Reflection API取得任何類別的內容訊息，並能直接操作任何物件的內部屬性及方法。

2.2 Class類的取得方式和常用方法

java.lang.Class類，實現反射的核心類，類別載入完成之後，在堆記憶體的方法區中就會產生一個Class物件（一個類別只有一個Class物件），這個物件包含了類別的完整結構訊息，透過這個物件看到類別的結構。

Class類別的取得方式

public class InstantiationClass {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Teacher teacher = new Teacher("张三", "123456");

        // 方式一：调用Class类的静态方法forName(String className)
        Class<?> c1 = Class.forName("com.loner.mj.reflection.Teacher");

        // 方式二：已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法，getClass是Object类中的方法。
        Class<? extends Teacher> c2 = teacher.getClass();

        // 方式三：已知具体类，通过类的class属性获取，该方法最安全可靠，程序性能最高
        Class<Teacher> c3 = Teacher.class;

        // 方式四：通过基本内置类型的包装类的TYPE属性获得CLass实例
        Class<Integer> c4 = Integer.TYPE;

        // 方式五：通过当前子类的Class对象获得父类的Class对象
        Class<?> c5 = c1.getSuperclass();
    }
}

Class類別的常用方法

方法名稱方法功能static Class forName(String name)傳回指定類別名稱的Class物件Obiect newInstance()呼叫無參構函數，傳回Class物件的一個實例String getName()傳回此Class物件所表示的實體（類，接口，陣列類別或void）的名稱Class getSuperclass()傳回目前Class物件的父類別的Class對象Class[] getinterfaces()傳回目前Class物件的介面ClassLoader getClassLoader()傳回該類別的類別載入器Method getDeclareMethod(String name, Class6b3d0130bba23ae47fe2b8e8cddf0195 ... parameterTypes)取得方法名稱和參數清單相符的方法Method[] getDeclareMethods()#取得所有非繼承的方法##Method[] getMethods()Field getDeclareField(String name)Field [] getDeclareFields()#Field[] getFields()Constructor getConstructor(Class6b3d0130bba23ae47fe2b8e8cddf0195... parameterTypesConstructor getConstructors()A getAnnotation(Class6b3d0130bba23ae47fe2b8e8cddf0195 annotationClass) #Annotation[] getDeclaredAnnotations()#

public class ReflectionMethods {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class<Worker> workerClass = Worker.class;

        /**
         * 类
         */
        System.out.println(workerClass.getName());
        System.out.println(workerClass.getSimpleName());
        System.out.println(workerClass.getSuperclass());
        System.out.println(workerClass.getPackage());
        Class<?>[] interfaces = workerClass.getInterfaces();
        for (Class<?> i : interfaces) {
            System.out.println(i);
        }

        /**
         * 属性
         */
        // 获取所有的属性
        Field[] declaredFields = workerClass.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            System.out.println(declaredField);
        }
        // 获取指定属性
        System.out.println(workerClass.getDeclaredField("username"));
        // 获取所有公共属性
        Field[] fields = workerClass.getFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        /**
         * 构造方法
         */
        // 获取所有构造方法
        Constructor<?>[] declaredConstructors = workerClass.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
            System.out.println(declaredConstructor);
        }
        // 获取指定的构造方法
        System.out.println(workerClass.getDeclaredConstructor(String.class, String.class));

        /**
         * 方法
         */
        // 获取所有的方法
        Method[] declaredMethods = workerClass.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            System.out.println(declaredMethod);
        }
        // 获取指定方法
        System.out.println(workerClass.getDeclaredMethod("getUsername", null));
        // 获取所有功能方法
        Method[] methods = workerClass.getMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
    }
}

哪些类型具有Class对象

public class InstantiationClass {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 类（外部类，成员（成员内部类，静态内部类），局部内部类，匿名内部类。）
        Class<Object> objectClass = Object.class;
        // 接口
        Class<Comparable> comparableClass = Comparable.class;
        // 数组
        Class<String[]> stringClass = String[].class;
        Class<int[][]> intClass = int[][].class;
        // 枚举
        Class<ElementType> elementTypeClass = ElementType.class;
        // 注解
        Class<Override> overrideClass = Override.class;
        // 基本数据类型
        Class<Integer> integerClass = Integer.class;
        // void
        Class<Void> voidClass = void.class;
        // Class
        Class<Class> classClass = Class.class;
    }
}

2.3 反射的使用

反射操作对象

public class UseClass {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
        Class<User> userClass = User.class;

        /**
         * 通过构造器实例化对象：不使用构造器，默认通过无参构造进行对象创建
         */
        Constructor<User> declaredConstructor = userClass.getDeclaredConstructor(String.class, String.class);
        User user = declaredConstructor.newInstance("张三", "123456");
        System.out.println(user);

        /**
         * 调用方法并执行相关操作
         */
        Method setUsername = userClass.getDeclaredMethod("setUsername", String.class);
        // invoke(Object, 参数)：激活，即执行相关操作为该对象
        setUsername.invoke(user, "李四");
        Method setPassword = userClass.getDeclaredMethod("setPassword", String.class);
        setPassword.invoke(user, "123456");
        System.out.println(user);

        /**
         * 操作属性：通过反射直接操作私有属性会报错，需要通过setAccessible(ture)关闭访问安全检查，此方法属性、方法和构造都具有，会影响效率
         */
        Field username = userClass.getDeclaredField("username");
        username.setAccessible(true);
        username.set(user, "用户名");
        System.out.println(user);
    }
}

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全部擦除。

为了通过反射操作这些类型，Java新增了ParameterizedType，GenericArrayType，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类型。

ParameterizedType：表示一种参数化类型，比如Collection

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

TypeVariable：是各种类型变量的公共父接口

WildcardType：代表一种通配符类型表达式

public class ClassOperateGenerics {
    public Map<String, String> list() {
        System.out.println("返回值是泛型");
        return new HashMap<>();
    }

    public void test(Map<String, User> map, List<Integer> list) {
        System.out.println("参数是泛型");
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        /**
         * 获取方法参数的泛型
         */
        Method method = ClassOperateGenerics.class.getMethod("test", Map.class, List.class);
        // 获取所有方法参数的泛型
        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            // java.util.Map<java.lang.String, com.loner.mj.reflection.User>
            System.out.println(genericParameterType);
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType) {
                // 获取所有泛型的真实参数
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    // String, User, Integer
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }

        /**
         * 获取方法返回值的泛型
         */
        Method list = ClassOperateGenerics.class.getMethod("list", null);
        // 获取方法返回值的泛型
        Type genericReturnType = list.getGenericReturnType();
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) {
            // 获取所有泛型的真实参数
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}

反射操作注解

public class ClassOperateAnnotation {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException {
        Class<People> peopleClass = People.class;

        // 获取类的所有注解
        Annotation[] declaredAnnotations = peopleClass.getDeclaredAnnotations();
        for (Annotation declaredAnnotation : declaredAnnotations) {
            System.out.println(declaredAnnotation);
        }
        // 获取类的注解的值
        Table declaredAnnotation = peopleClass.getDeclaredAnnotation(Table.class);
        System.out.println(declaredAnnotation.value());

        // 获取属性的注解
        Field name = peopleClass.getDeclaredField("name");
        Fields annotation = name.getAnnotation(Fields.class);
        System.out.println(annotation.name());
    }
}

取得所有非私有方法
取得指定屬性
取得所有屬性
取得所有非私有屬性
取得參數清單匹配的建構方法
取得類別的所有建構方法
傳回指定註解
傳回所有註解

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