深入理解Java 注解原理

Posted 2021-02-02 技术研究与问题解决

 

*注解的用途

注解（Annotation）是JDK1.5引入的新特性，包含在java.lang.annotation包中，它是附加在代码中的一些元信息，将一个类的外部信息与内部成员联系起来，在编 译、运行时进行解析和使用。Java内置了一些注解（如@Override、@Deprecated等），还支持自定义注解，一些知名的框架 Struts、Hibernate、Spring都有自己实现的自定义注解，也可以自己定义注解供使用。

Annotation十分类似public、final这样的修饰符。每个Annotation具有一个名字和成员个数>=0。每个Annotation的成员具有被称为name=value对的名字和值（就像javabean一样），name=value装载了Annotation的信息。

 

Annotation类(java.lang.reflect.Annotation)：

　　Annotation类型定义了Annotation的名字、类型、成员默认值。一个Annotation类型可以说是一个特殊的java接口，它的成员变量是受限制的，而声明Annotation类型时需要使用新语法。当我们通过java反射api访问Annotation时，返回值将是一个实现了该 annotation类型接口的对象，通过访问这个对象我们能方便的访问到其Annotation成员。后面的章节将提到在java5.0的 java.lang包里包含的3个标准Annotation类型。其子类如下图所示：

 

注解处理器类库(java.lang.reflect.AnnotatedElement)：

　　Java使用Annotation接口来代表程序元素前面的注解，该接口是所有Annotation类型的父接口。除此之外，Java在java.lang.reflect 包下新增了AnnotatedElement接口，该接口代表程序中可以接受注解的程序元素，该接口主要有如下几个实现类（如下图所示）：

　　Class：类定义
　　Constructor：构造器定义
　　Field：累的成员变量定义
　　Method：类的方法定义
　　Package：类的包定义

　　java.lang.reflect 包下主要包含一些实现反射功能的工具类，实际上，java.lang.reflect 包所有提供的反射API扩充了读取运行时Annotation信息的能力。当一个Annotation类型被定义为运行时的Annotation后，该注解才能是运行时可见，当class文件被装载时被保存在class文件中的Annotation才会被虚拟机读取。
　　AnnotatedElement 接口是所有程序元素（Class、Method和Constructor）的父接口，所以程序通过反射获取了某个类的AnnotatedElement对象之后，程序就可以调用该对象的如下四个个方法来访问Annotation信息：

　　方法1：<T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationClass): 返回改程序元素上存在的、指定类型的注解，如果该类型注解不存在，则返回null。
　　方法2：Annotation[] getAnnotations():返回该程序元素上存在的所有注解。
　　方法3：boolean is AnnotationPresent(Class<?extends Annotation> annotationClass):判断该程序元素上是否包含指定类型的注解，存在则返回true，否则返回false.
　　方法4：Annotation[] getDeclaredAnnotations()：返回直接存在于此元素上的所有注释。与此接口中的其他方法不同，该方法将忽略继承的注释。（如果没有注释直接存在于此元素上，则返回长度为零的一个数组。）该方法的调用者可以随意修改返回的数组；这不会对其他调用者返回的数组产生任何影响。

 

*注解类型

　注解的一般格式是[修饰符] @interface [名称]{元素}， 元素是无方法体的方法声明，可以有默认值，如@Target的注解如下所示：

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
public @interface Target {
ElementType[] value();
}
元注解的作用就是负责注解其他注解。Java5.0定义了4个标准的meta-annotation类型，它们被用来提供对其它 annotation类型作说明。Java5.0定义的元注解：
　　　　[email protected],
　　　　[email protected],
　　　　[email protected],
　　　　[email protected]
　　这些类型和它们所支持的类在java.lang.annotation包中可以找到。下面我们看一下每个元注解的作用和相应分参数的使用说明。

@Target：

　　　@Target说明了Annotation所修饰的对象范围：Annotation可被用于 packages、types（类、接口、枚举、Annotation类型）、类型成员（方法、构造方法、成员变量、枚举值）、方法参数和本地变量（如循环变量、catch参数）。在Annotation类型的声明中使用了target可更加明晰其修饰的目标。

　　作用：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）

　　取值(ElementType)是来源于Java.lang.annotation.ElementType中的枚举类型元素：

　　　　1.CONSTRUCTOR:用于描述构造器
　　　　2.FIELD:用于描述域
　　　　3.LOCAL_VARIABLE:用于描述局部变量
　　　　4.METHOD:用于描述方法
　　　　5.PACKAGE:用于描述包
　　　　6.PARAMETER:用于描述参数
　　　　7.TYPE:用于描述类、接口(包括注解类型) 或enum声明

@Retention：

　　@Retention定义了该Annotation被保留的时间长短：某些Annotation仅出现在源代码中，而被编译器丢弃；而另一些却被编译在class文件中；编译在class文件中的Annotation可能会被虚拟机忽略，而另一些在class被装载时将被读取（请注意并不影响class的执行，因为Annotation与class在使用上是被分离的）。使用这个meta-Annotation可以对 Annotation的“生命周期”限制。

　　作用：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（即：被描述的注解在什么范围内有效）

　　取值（RetentionPoicy）来源于java.lang.annotation.RetentionPolicy的枚举类型值：

　　　　1.SOURCE:在源文件中有效（即源文件保留）
　　　　2.CLASS:在class文件中有效（即class保留）
　　　　3.RUNTIME:在运行时有效（即运行时保留）

@Documented:

　　@Documented用于描述其它类型的annotation应该被作为被标注的程序成员的公共API，因此可以被例如javadoc此类的工具文档化。Documented是一个标记注解，没有成员。

 

@Inherited：

　　@Inherited 元注解是一个标记注解，@Inherited阐述了某个被标注的类型是被继承的。如果一个使用了@Inherited修饰的annotation类型被用于一个class，则这个annotation将被用于该class的子类。

　　注意：@Inherited annotation类型是被标注过的class的子类所继承。类并不从它所实现的接口继承annotation，方法并不从它所重载的方法继承annotation。

　　当@Inherited annotation类型标注的annotation的Retention是RetentionPolicy.RUNTIME，则反射API增强了这种继承性。如果我们使用java.lang.reflect去查询一个@Inherited annotation类型的annotation时，反射代码检查将展开工作：检查class和其父类，直到发现指定的annotation类型被发现，或者到达类继承结构的顶层。

*注解实现实例

实现注解需要三个条件：注解声明、使用注解的元素、操作注解使其起作用(注解处理器)。

定一个MyTag注解类：
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Inherited;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

@Target({ElementType.METHOD,ElementType.FIELD})
@Inherited
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyTag {

String name() default "车";
int size() default 10;
}

定义一个实体Car类：

public class Car {

private String name;
private int size;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getSize() {
return size;
}
public void setSize(int size) {
this.size = size;
}

public Car(){

}
public Car(String name, int size){
this.size = size;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Car [name=" + name + ", size=" + size + "]";
}

}

定义一个使用注解的类AnnotationDemo类：
public class AnnotationDemo{

@MyTag(name = "audi", size = 10)
private Car car;

public Car getCar() {
return car;
}

public void setCar(Car car) {
this.car = car;
}

@Override
public String toString() {
return "Annotation [car=" + car + "]";
}
}

定义一个操作注解即让注解起作用的类AnnotationProccessor类：
import java.lang.reflect.Field;

public class AnnotationProccessor {

public static void annoProcess(AnnotationDemo annotation){

for(Field field : annotation.getClass().getDeclaredFields()){
if(field.isAnnotationPresent(MyTag.class)){ //如果存在MyTag标签
MyTag myTag = field.getAnnotation(MyTag.class);
annotation.setCar(new Car(myTag.name(),myTag.size()));
}
}
}
public static void main(String[] args) {
AnnotationDemo ann = new AnnotationDemo();
annoProcess(ann);
System.out.println(ann.getCar());

}
}