Java注解与反射

安利狂神，以下文章都是笔记

注解

Java.Annotation

注解入门

annotation是从JDK5.0开始引入的新技术

注解的作用：

​ 不是程序本身，可以对程序作出解释

​ ==可以被其他程序（比如：编译器等）读取==

注解的格式：

​ 注解是以"@注释名"在代码中存在的，还可以添加一些参数值，例如:@SuppressWarings(value="unchecked")

注解在哪里使用？：

​ 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，我们可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问。

public class Demo01 extends Object{
		// @Override 表示重写的注解
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }
}

@Deprecated
//@Deprecated 表示已废弃的方法，这里可以看出注解可以没有，仅仅是一个约束作用
    public void destroy() {
        throw new NoSuchMethodError();
    }

内置注解

@Override:定义在java.lang.Override中，此注释只适用于修辞方法，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，此注释可以用于修辞方法，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
  //和前两个注释有所不同，你需要添加一个参数才能正确使用，这些参数都是已经定义好的
  @SuppressWarnings("all")
  @SuppressWarnings("unchecked")
  @SuppressWarnings(value={"unchecked","deprecation"})
  等等....

自定义注解，元注解

元注解的作用就是负责注解其他注解，Java定义了4个标准的meta-annotation类型，他们被用来提供对其他annotation类型作说明

这些类型和他们所支持的类在java.lang.annotation包中可以找到(@Target,@Retention,@Documented,@Inherited)

​ @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）

​ @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）

​ @Documented：说明该注解将被包含在javadoc中

​ @Inherited：说明子类可以继承父类中的该注解

//定义一个注解
//这就是表示这个注解只能在方法中使用，如果将其放到类上就会报错
@Target(value = ElementType.METHOD)
//表示我们的注解在什么地方还有效，这里是运行的时候都有效
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTTIME)
@Documented
@Inherited
@interface MyAnnotation{

}

自定义注解

使用**@interface**自定义注解时，自动继承了java.lang.annotation.Annotation接口

分析：

@interface用来声明一个注解，格式：public @ interface 注解名 {定义内容}

其中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

public class Test {

    @MyAnnotation(name = "Red",schools = {"河北大学"})
    public void test(){

    }
    @MyAnnotation2("Red")//这里可以省略value
    public void test2(){

    }
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation{
    String name() default "";
    int age() default 0;
    int id() default -1;//如果默认值为-1，代表不存在
    String[] schools();
}

@interface MyAnnotation2{
    //如果注解只有一个值，建议用value来命名
    String value();
}

反射概述

Java.Reflection

静态语言 VS 动态语言

动态语言

是一类运行时可以改变其结构的语言，例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行的时候代码可以根据某些条件改变自身结果

主要动态语言：Object-C , C# , Javascript , PHP , Python等

静态语言

与动态语言相对应的，运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、C、C++

Java不是动态语言，但是Java可以成为“准动态语言”。即Java有一定的动态性，我们可以利用反射机制获得类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活！

简单举例子那就是eval()函数

function f(){
    var x = "var a=3; var b=5;alert(a+b)";
    eval(x);
}
//可以看到我们先声明了一个var x；这里的x其实是一个字符串类型的，但是我们通过eval函数能够直接执行x变量里的内容，于是乎改变了代码的结构和逻辑，这也就是最简单的动态

Reflection是Java被视为动态语言的关键，反射机制允许程序在执行期借助于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。

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。我们可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，我们形象的称之为：反射

获取反射对象

package com.red.study.reflection;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
      //这里Class是一个类，用forName方法找到了User这个类
        Class c1 = Class.forName("com.red.study.reflection.User");
        System.out.println(c1);
    }
}

class User{
    private String name;
    private int id;
    private int age;

    //构造方法就先注释了，自行补充
}

打印结果可以看到就是c1这个对象的内容就是我们的User类

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class c1 = Class.forName("com.red.study.reflection.User");
        Class c2 = Class.forName("com.red.study.reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("com.red.study.reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("com.red.study.reflection.User");
        System.out.println(c1.hashCode());
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());
    }
}

可以看到这4个对象的hashcode是相同的，java中每一个类只有一个Class对象，说明这4个对象是同一个类

这里需要来研究一个java的一切的基类 Object类

其中的getClass()会返回一个Class对象，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是很好理解，即：可以通过对象反射求出类的名称。

获得Class类的几种方式

Class类

对象照镜子后可以得到的信息：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本身也是一个类

Class对象是能由系统建立对象

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实例所生成

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，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象

Class类的常用方法

获取Class类的实例

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，程序性能最高

Class clazz = Person.class;

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();

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，可能抛出ClassNotFoundException

Class clazz = Class.forName("demo1.Student");

内置基本数据类型可以直接用类名.Type

还可以利用ClassLoader之后会示范

代码示范

package com.red.study.reflection;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Student student = new Student();
        System.out.println("这个人是："+student.name);
        //1.使用已知的类来获取类对象
        Class c1 = Student.class;
        System.out.println(c1.hashCode());
        //2.使用类的实例来获取类对象
        Class c2 = student.getClass();
        System.out.println(c2.hashCode());
        //3.通过类名来获取类对象
        Class c3 = Class.forName("com.red.study.reflection.Student");
        System.out.println(c3.hashCode());
        //4.Type属性，这里只能是内置的基本数据类型
        Class c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);
        //获取父类属性
        Class c2superclass = c2.getSuperclass();
        System.out.println(c2superclass);

    }
}

class Person{
    public String name;

    public Person() {
    }

    public Person(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 = "教师";
    }

这里Integer类，TYPE方法就是获得int的一个类，然后返回的也是一个Class对象!
这里看到代码的运行结果，前三个都是同一个类，第四个是Integer直接获取到int类，最后是通过c2对象来获取到其父类的类

所有类型的Class对象

有哪些类型可以有Class对象？

class：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

interface:接口

[]:数组

enum：枚举

annotation：注解@interface

primitive type：基本数据类型

void

package com.red.study.reflection;

import java.lang.annotation.ElementType;

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;//基本数据类型
        Class c8 = void.class;//void
        Class c9 = Class.class;//Class类本身

        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);
        System.out.println(c3);
        System.out.println(c4);
        System.out.println(c5);
        System.out.println(c6);
        System.out.println(c7);
        System.out.println(c8);
        System.out.println(c9);

        
    }
}

这里就是java中不同的类型的打印出来的Class对象的结果

类加载内存分析

java的内存分为堆、栈、方法区

堆：存放new的对象和数组、可以被所有线程共享，不会存放别的对象引用

栈：存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值）、引用对象的变量（会存放这个引用在堆里的具体位置）

方法区：可以被所有线程共享、包含了所有的class和static变量

类的加载过程

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过如下三个步骤来对该类进行加载

package com.red.study.reflection;

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，链接结束后 m = 0
      3.初始化
      <clinit>(){
      	System.out.println('A静态代码块初始化');
      	m = 300;
      	m = 100;
      	//这里就是说clinit方法会将静态代码合并
      }
      */
    }
}

class A{
    static {
        System.out.println("A类静态代码块初始化");
        m = 300;
    }
    static int m = 100;

    public A(){
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}

这里举例说明了m还是100，可以看出是静态代码块先初始化之后才调用的无参构造函数，m是先等于300再等于100的!

什么时候会发生类初始化？

类的主动引用（一定会发生类的初始化）

当虚拟机启动，先初始化main方法所在的类

new一个类的对象

调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法

使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用

当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化它的父类

类的被动引用（不会发生类的初始化）

当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会被初始化。如：当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化

通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化

引用常量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中了）

package com.red.study.reflection;

public class Test04 {

    static{
        System.out.println("Main类被加载");
    }

    public static void main(String[] args) {
        //1.主动调用的时候会发生类的初始化
        Son son = new Son();
    }
}

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;
}

可以看到Main类加载了，我们new的Son类也加载了，它的父类也一起被加载了

2.利用反射的时候也会发生类的初始化

3.不会初始化的情况

4.数组和引用常量

类加载器的作用

类加载的作用：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方法区的运行时数据结构，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。

类缓存：标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存）一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象

类加载器作用是用来把类(class)装载进内存的。JVM规范定义了如下类型的类加载器

系统类加载器有的地方叫AppClassLoader,然后我们的java所有的基本类都在jre\lib目录下的rt.jar包下的
我们用到的所有的java.lang下的最基础的东西都在这里

这里是引导类加载器加载的，这因为是C/C++编写的所以其实java是读取不到启动内容的
之后扩展类加载器呢就是加载jre\lib\ext下的jar包的

package com.red.study.reflection;

public class Test05 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);
        //获取系统类加载器的父类加载器----->扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);
        //获取扩展类加载器的父类加载器----->根加载器（但是其实这里因为是C/C++编写的所以其实是获取不到的）
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);
        //测试当前类是哪个加载器加载出来的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("com.red.study.reflection.Test05").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //测试JDK内置的类是谁加载的
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
      	//如何获得系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }
}

/**
         * /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/charsets.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/deploy.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/cldrdata.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/dnsns.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/jaccess.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/jfxrt.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/localedata.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/nashorn.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunec.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunpkcs11.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/zipfs.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/javaws.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/jce.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfr.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfxswt.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/jsse.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/management-agent.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/plugin.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/resources.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/lib/ant-javafx.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/lib/dt.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/lib/javafx-mx.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/lib/jconsole.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/lib/packager.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/lib/sa-jdi.jar
         * :/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/lib/tools.jar
         * :/Users/Red256/IdeaProjects/Ms08067JavaStudyDemo/out/production/Ms08067JavaStudyDemo
         * :/Applications/IntelliJ IDEA.app/Contents/lib/idea_rt.jar
         *
         */

这里是我打印出来的我的java可以从哪些路径去加载我的jar包

获取类运行时的结构

package com.red.study.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class Test06 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class c1 = Class.forName("com.red.study.reflection.User");
        System.out.println(c1.getName());//获取包名+类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());//获取类名

        Method[] methods = c1.getMethods();//获取所有的方法,但是只能是public的
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods();//获取该类的所有方法不论public还是private
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("##"+method);
        }
        System.out.println("==========打印属性===========");
        Field[] fields = c1.getFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
        fields = c1.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("私有的："+field);
        }
        System.out.println("==========获取构造函数===========");
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println("###"+constructor);
        }
    }
}

动态创建对象执行方法

package com.red.study.reflection;

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

public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        Class c1 = Class.forName("com.red.study.reflection.User");
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
      //如果直接newInstance会默认去调用无参构造方法
        User user = (User) constructor.newInstance("Red", 18, 2000);
        System.out.println("======直接调用========");
        System.out.println(user.getName());
        System.out.println("======invoke========");
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
      //invoke：激活的意思
      //（对象，"方法的值"）
        setName.invoke(user,"Honglu");
        System.out.println(user.getName());
      //通过反射操作属性
        System.out.println("********************");
        User user2 = (User) c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
    		//设置访问控制，如果不设置这个会因为name属性是private而报错，设置了允许访问的时候就可以强行赋值和调用
        name.setAccessible(true);
        name.set(user2,"Red");
        System.out.println(user2.getName());
    }
}

这里就是反射的精髓，也就是invoke函数，调用我们通过反射创建出来的对象的方法。我们先通过Class.forName来获取到了一个类的对象，既然获取到了类，就可以通过该类创建对象，但是不是通过new的方式，而是newInstance方法来创建对象，默认会创建出来一个Object对象，并且是调用的类的无参构造方法，如果想要调用有参构造就要getDeclaredConstructor()获取到构造器，该函数会返回一个Constructor对象，通过该对象可以调用newInstance方法来执行有参构造，然后在我上面的例子中强制类型转换成user对象，而我们的user对象是有很多方法的，很多时候我们并不能直接去调用user的其中的方法，我这里是知道了是反射的什么类和什么方法是可以直接调用其中的方法的，但是如果不知道的话是会反射一个Object类（这里可能是不很清晰，以后更加深入研究的时候会回来补充），就需要用invoke函数来调用类中的方法了，如您所见我在例子中调用的是setName方法，Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);通过反射获取到了setName方法，然后让setName去执行了invoke方法，参数是（对象，参数），给哪个对象，传入什么参数来执行。

反射获取注解信息

反射不仅可以获取到属性还有方法，还能获取到很多注解的信息

package com.red.study.reflection;

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

public class Test08 {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {

        //这里是通过反射获取到Student2这个类
        Class c1 = Class.forName("com.red.study.reflection.Student2");

        //通过反射获得注解，就是Student2这个类的注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }

        //获得注解的value的值，这里我们知道类的注解是什么了就直接填写获取具体的注解
        TableRed tableRed = (TableRed) c1.getAnnotation(TableRed.class);
        String value = tableRed.value();
        System.out.println(value);

        //获得类属性指定的注解
        Field f = c1.getDeclaredField("name");
        FieldRed annotation = f.getAnnotation(FieldRed.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());
    }
}

@TableRed("db_student")
class Student2{

    @FieldRed(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @FieldRed(columnName = "db_age",type = "int",length = 2)
    private int age;
    @FieldRed(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
    private String name;

   //构造方法和getset方法省略了
}

//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableRed{
    String value();
}

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

这里是简单的demo，首先通过反射获取到了Student2的Class对象，我们之前说过Class对象存在类的所有东西，于是也存在类的注解信息，我们调用getAnnotations();方法会得到一个Annotations的数组，数组里存在类Student2的所有的注解。