使用注解编写java代码

使用注解编写java代码
使用注解
什么是注解(Annotation)?注解是放在Java源码的类、方法、字段、参数前的一种特殊“注释”:

// this is a component: @Resource("hello") public class Hello { @Inject int n; @PostConstruct public void hello(@Param String name) { System.out.println(name); }@Override public String toString() { return "Hello"; } }

注释会被编译器直接忽略,注解则可以被编译器打包进入class文件,因此,注解是一种用作标注的“元数据”。
注解的作用
从JVM的角度看,注解本身对代码逻辑没有任何影响,如何使用注解完全由工具决定。
Java的注解可以分为三类:
第一类是由编译器使用的注解,例如:
  • @Override:让编译器检查该方法是否正确地实现了覆写;
  • @SuppressWarnings:告诉编译器忽略此处代码产生的警告。
这类注解不会被编译进入.class文件,它们在编译后就被编译器扔掉了。
第二类是由工具处理.class文件使用的注解,比如有些工具会在加载class的时候,对class做动态修改,实现一些特殊的功能。这类注解会被编译进入.class文件,但加载结束后并不会存在于内存中。这类注解只被一些底层库使用,一般我们不必自己处理。
第三类是在程序运行期能够读取的注解,它们在加载后一直存在于JVM中,这也是最常用的注解。例如,一个配置了@PostConstruct的方法会在调用构造方法后自动被调用(这是Java代码读取该注解实现的功能,JVM并不会识别该注解)。
定义一个注解时,还可以定义配置参数。配置参数可以包括:
  • 所有基本类型;
  • String;
  • 枚举类型;
  • 基本类型、String以及枚举的数组。
因为配置参数必须是常量,所以,上述限制保证了注解在定义时就已经确定了每个参数的值。
注解的配置参数可以有默认值,缺少某个配置参数时将使用默认值。
此外,大部分注解会有一个名为value的配置参数,对此参数赋值,可以只写常量,相当于省略了value参数。
如果只写注解,相当于全部使用默认值。
举个栗子,对以下代码:
public class Hello { @Check(min=0, max=100, value=https://www.it610.com/article/55) public int n; @Check(value=99) public int p; @Check(99) // @Check(value=99) public int x; @Check public int y; }

@Check就是一个注解。第一个@Check(min=0, max=100, value=https://www.it610.com/article/55)明确定义了三个参数,第二个@Check(value=https://www.it610.com/article/99)只定义了一个value参数,它实际上和@Check(99)是完全一样的。最后一个@Check表示所有参数都使用默认值。
注解(Annotation)是Java语言用于工具处理的标注:
注解可以配置参数,没有指定配置的参数使用默认值;
如果参数名称是value,且只有一个参数,那么可以省略参数名称。

java.lang.annotation下的注解
java.lang.annotation包,一共定义了6个注解:
使用注解编写java代码
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元注解负责注解自定义注解,你可以看到许多自定义的注解上面都有这些元注解:
例如spring mvc的注解@RequestMapping
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE}) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Documented @Mapping public @interface RequestMapping{ ...... }

元注解的用途
@Target
标识注解的使用范围,可以赋值为ElementType类型,ElementType定义如下
public enum ElementType { /** Class, interface (including annotation type), or enum declaration */ TYPE,/** Field declaration (includes enum constants) */ FIELD,/** Method declaration */ METHOD,/** Formal parameter declaration */ PARAMETER,/** Constructor declaration */ CONSTRUCTOR,/** Local variable declaration */ LOCAL_VARIABLE,/** Annotation type declaration */ ANNOTATION_TYPE,/** Package declaration */ PACKAGE,/** * Type parameter declaration * * @since 1.8 */ TYPE_PARAMETER,/** * Use of a type * * @since 1.8 */ TYPE_USE }

仍然以@RequestMapping为例,它的@Target赋值为{ElementType.METHOD, ElementType.TYPE},参考Element注释可以理解@RequestMapping可以用于java的方法定义及Class/Interfac/enum的定义上
@Retention
可以赋值 RetentionPolicy类型,RetentionPolicy定义如下:
public enum RetentionPolicy { /** * Annotations are to be discarded by the compiler. */ SOURCE,/** * Annotations are to be recorded in the class file by the compiler * but need not be retained by the VM at run time.This is the default * behavior. */ CLASS,/** * Annotations are to be recorded in the class file by the compiler and * retained by the VM at run time, so they may be read reflectively. * * @see java.lang.reflect.AnnotatedElement */ RUNTIME }

RetentionPolicy.SOURCE:表明注解会被编译器丢弃,字节码中不会带有注解信息
RetentionPolicy.CLASS:表明注解会被写入字节码文件,且是@Retention的默认值
RetentionPolicy.RUNTIME:表明注解会被写入字节码文件,并且能够被JVM 在运行时获取到,可以通过反射的方式解析到
@Documented
/** * Indicates that annotations with a type are to be documented by javadoc * and similar tools by default.This type should be used to annotate the * declarations of types whose annotations affect the use of annotated * elements by their clients.If a type declaration is annotated with * Documented, its annotations become part of the public API * of the annotated elements. * * @authorJoshua Bloch * @since 1.5 */ @Documented @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE) public @interface Documented { }

从注释可以看到 @Document注解用途主要是标识类型是否要被收入javadoc
@Native
@Documented @Target(ElementType.FIELD) @Retention(RetentionPolicy.SOURCE) public @interface Native { }

表明一个字段引用的值可能来自于本地代码

定义注解
Java语言使用@interface语法来定义注解(Annotation),它的格式如下:
public @interface Report { int type() default 0; String level() default "info"; String value() default ""; }

注解的参数类似无参数方法,可以用default设定一个默认值(强烈推荐)。最常用的参数应当命名为value
元注解
有一些注解可以修饰其他注解,这些注解就称为元注解(meta annotation)。Java标准库已经定义了一些元注解,我们只需要使用元注解,通常不需要自己去编写元注解。
@Target
最常用的元注解是@Target。使用@Target可以定义Annotation能够被应用于源码的哪些位置:
  • 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
例如,定义注解@Report可用在方法上,我们必须添加一个@Target(ElementType.METHOD)
@Target(ElementType.METHOD) public @interface Report { int type() default 0; String level() default "info"; String value() default ""; }

定义注解@Report可用在方法或字段上,可以把@Target注解参数变为数组{ ElementType.METHOD, ElementType.FIELD }
@Target({ ElementType.METHOD, ElementType.FIELD }) public @interface Report { ... }

实际上@Target定义的valueElementType[]数组,只有一个元素时,可以省略数组的写法。
@Retention
另一个重要的元注解@Retention定义了Annotation的生命周期:
  • 仅编译期:RetentionPolicy.SOURCE
  • 仅class文件:RetentionPolicy.CLASS
  • 运行期:RetentionPolicy.RUNTIME
如果@Retention不存在,则该Annotation默认为CLASS。因为通常我们自定义的Annotation都是RUNTIME,所以,务必要加上@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)这个元注解:
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) public @interface Report { int type() default 0; String level() default "info"; String value() default ""; }

@Repeatable
使用@Repeatable这个元注解可以定义Annotation是否可重复。这个注解应用不是特别广泛。
@Repeatable @Target(ElementType.TYPE) public @interface Report { int type() default 0; String level() default "info"; String value() default ""; }

经过@Repeatable修饰后,在某个类型声明处,就可以添加多个@Report注解:
@Report(type=1, level="debug") @Report(type=2, level="warning") public class Hello { }

@Inherited
使用@Inherited定义子类是否可继承父类定义的Annotation@Inherited仅针对@Target(ElementType.TYPE)类型的annotation有效,并且仅针对class的继承,对interface的继承无效:
@Inherited @Target(ElementType.TYPE) public @interface Report { int type() default 0; String level() default "info"; String value() default ""; }

在使用的时候,如果一个类用到了@Report
@Report(type=1) public class Person { }

则它的子类默认也定义了该注解:
public class Student extends Person { }

如何定义Annotation
我们总结一下定义Annotation的步骤:
第一步,用@interface定义注解:
public @interface Report { }

第二步,添加参数、默认值:
public @interface Report { int type() default 0; String level() default "info"; String value() default ""; }

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。
第三步,用元注解配置注解:
@Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) public @interface Report { int type() default 0; String level() default "info"; String value() default ""; }

其中,必须设置@Target@Retention@Retention一般设置为RUNTIME,因为我们自定义的注解通常要求在运行期读取。一般情况下,不必写@Inherited@Repeatable
Java使用@interface定义注解:
可定义多个参数和默认值,核心参数使用value名称;
必须设置@Target来指定Annotation可以应用的范围;
应当设置@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)便于运行期读取该Annotation

处理注解
Java的注解本身对代码逻辑没有任何影响。根据@Retention的配置:
  • SOURCE类型的注解在编译期就被丢掉了;
  • CLASS类型的注解仅保存在class文件中,它们不会被加载进JVM;
  • RUNTIME类型的注解会被加载进JVM,并且在运行期可以被程序读取。
如何使用注解完全由工具决定。SOURCE类型的注解主要由编译器使用,因此我们一般只使用,不编写。CLASS类型的注解主要由底层工具库使用,涉及到class的加载,一般我们很少用到。只有RUNTIME类型的注解不但要使用,还经常需要编写。
因此,我们只讨论如何读取RUNTIME类型的注解。
因为注解定义后也是一种class,所有的注解都继承自java.lang.annotation.Annotation,因此,读取注解,需要使用反射API。
Java提供的使用反射API读取Annotation的方法包括:
判断某个注解是否存在于ClassFieldMethodConstructor
  • Class.isAnnotationPresent(Class)
  • Field.isAnnotationPresent(Class)
  • Method.isAnnotationPresent(Class)
  • Constructor.isAnnotationPresent(Class)
例如:
// 判断@Report是否存在于Person类: Person.class.isAnnotationPresent(Report.class);

使用反射API读取Annotation:
  • Class.getAnnotation(Class)
  • Field.getAnnotation(Class)
  • Method.getAnnotation(Class)
  • Constructor.getAnnotation(Class)
例如:
// 获取Person定义的@Report注解: Report report = Person.class.getAnnotation(Report.class); int type = report.type(); String level = report.level();

使用反射API读取Annotation有两种方法。方法一是先判断Annotation是否存在,如果存在,就直接读取:
Class cls = Person.class; if (cls.isAnnotationPresent(Report.class)) { Report report = cls.getAnnotation(Report.class); ... }

第二种方法是直接读取Annotation,如果Annotation不存在,将返回null
Class cls = Person.class; Report report = cls.getAnnotation(Report.class); if (report != null) { ... }

读取方法、字段和构造方法的Annotation和Class类似。但要读取方法参数的Annotation就比较麻烦一点,因为方法参数本身可以看成一个数组,而每个参数又可以定义多个注解,所以,一次获取方法参数的所有注解就必须用一个二维数组来表示。例如,对于以下方法定义的注解:
public void hello(@NotNull @Range(max=5) String name, @NotNull String prefix) { }

要读取方法参数的注解,我们先用反射获取Method实例,然后读取方法参数的所有注解:
// 获取Method实例: Method m = ... // 获取所有参数的Annotation: Annotation[][] annos = m.getParameterAnnotations(); // 第一个参数(索引为0)的所有Annotation: Annotation[] annosOfName = annos[0]; for (Annotation anno : annosOfName) { if (anno instanceof Range) { // @Range注解 Range r = (Range) anno; } if (anno instanceof NotNull) { // @NotNull注解 NotNull n = (NotNull) anno; } }

使用注解
注解如何使用,完全由程序自己决定。例如,JUnit是一个测试框架,它会自动运行所有标记为@Test的方法。
我们来看一个@Range注解,我们希望用它来定义一个String字段的规则:字段长度满足@Range的参数定义:
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target(ElementType.FIELD) public @interface Range { int min() default 0; int max() default 255; }

在某个JavaBean中,我们可以使用该注解:
public class Person { @Range(min=1, max=20) public String name; @Range(max=10) public String city; }

但是,定义了注解,本身对程序逻辑没有任何影响。我们必须自己编写代码来使用注解。这里,我们编写一个Person实例的检查方法,它可以检查Person实例的String字段长度是否满足@Range的定义:
void check(Person person) throws IllegalArgumentException, ReflectiveOperationException { // 遍历所有Field: for (Field field : person.getClass().getFields()) { // 获取Field定义的@Range: Range range = field.getAnnotation(Range.class); // 如果@Range存在: if (range != null) { // 获取Field的值: Object value = https://www.it610.com/article/field.get(person); // 如果值是String: if (value instanceof String) { String s = (String) value; // 判断值是否满足@Range的min/max: if (s.length() < range.min() || s.length()> range.max()) { throw new IllegalArgumentException("Invalid field: " + field.getName()); } } } } }

这样一来,我们通过@Range注解,配合check()方法,就可以完成Person实例的检查。注意检查逻辑完全是我们自己编写的,JVM不会自动给注解添加任何额外的逻辑。
可以在运行期通过反射读取RUNTIME类型的注解,注意千万不要漏写@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME),否则运行期无法读取到该注解。
可以通过程序处理注解来实现相应的功能:
  • 对JavaBean的属性值按规则进行检查;
  • JUnit会自动运行@Test标记的测试方法。




【使用注解编写java代码】

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