注解反射

2021-05-05

笔记来自于狂神说琴疆老师 b站up主

1、注解

什么是注解

介绍 Annotation

Annotation的作用：

不是程序本身，可以对程序作出解释。( 这一点和注释 comment 没什么区别 )
可以被其他程序 ( 比如：编辑器等 ) 读取

Annotation 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：
1
@SuppressWarnings(value="unchecked")

Annotation 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便编程实现对这些元数据的访问

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则存在更好的选择
@SuppressWarnings：定义在java.lang.SuppressWarnings中，用来抑制编译时的警告信息—需要添加一个参数才能正确使用

//什么是注解
public class Test01 extends Object {

    //@Override 重写的注解
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }

    //Deprecated    不推荐程序员使用，但是可以使用，或者存在更好的方式
    @Deprecated
    public static void test(){
        System.out.println("Deprecated");
    }

    @SuppressWarnings("all")
    public void test02(){
        List list = new List();
    }

    public static void main(String[] args) {
        test();
    }
}

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 类型做说明
这些类型和它们所支持的类在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，用于描述注解的声明周期
  
  ( 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

import java.lang.annotation.*;

//测试元注解

@Myannotation
public class Test02 {
    public void test(){
    }
}

//定义一个注解
//Target    表示我们的注解可以用在哪些地方
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})

//Retention 表示我们的注解在什么地方有效
//RUNTIME > CLASS > SOURCE
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

//Documented    表示是否将我们的注解生成在JAVAdoc中
@Documented

//Inherited     子类可以继承父类的注解
@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.Anntation接口
分析：
- @interface 用来声明一个注解，格式: public @interface 注解名{}
- 其中的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类型 ( 返回值只能是 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

//自定义注解
public class Teste03 {
    //注解可以显示默认值，如果没有默认值，我们就必须给注解赋值
    @Myanntation2
    public void test1(){
    }

    @Myanntation3("你好")
    public void test2(){}
}


@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Myanntation2{
    //注解的参数  参数类型 + 参数名 + ()
    String name() default "";
    int id() default -1;    //如果默认值为-1,代表不存在
    String[] school() default "";
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Myanntation3{
    String value();
}

反射机制

静态 VS 动态语言

动态语言

是一类在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结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构
主要动态语言：ObjectC、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 Java 可以称之为‘’ 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！

Java Reflection

Reflection ( 反射 ) 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。
1
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

Java 反射机制研究及应用

java 反射机制提供的供能

在运行时判断任意一个对象所属的类
在运行时构造任意一个类的对象
在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
在运行时获取泛型信息
在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
在运行时处理注解
生产动态代理
········

Java 反射优点和缺点

优点:

可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性

缺点:

对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉 JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于执行相同的操作

反射相关的主要 API

java.lang.Class: 代表一个类
java.lang.reflect.Method: 代表一个类的方法
java.lang.reflect.Field: 代表类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor: 代表类的构造器
········

Class类

在 Object 类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承

1	public final Class getClass()

以上的方法返回值的类型是一个 Class 类，此类是 Java 反射的源头，实际上所反射从程序的运行结果来看也很好理解，即：可以通过对象反射求出类的名称。

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class c1 = Class.forName("com.reflection.User");
        System.out.println(c1);
        Class c2 = Class.forName("com.reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("com.reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("com.reflection.User");

        //一个类在内存中只有一个Class对象
        //一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在Class对象中
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());
    }
}

//实体类：pojo,entity
class User{
    String name;
    int age;
    int id;

    public User(String name, int age, int id) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", id=" + id +
                '}';
    }
}

获取 Class 类的实例

若一直具体的类，通过类的 class 属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高
1
Class class = Person.class;
已知每个类的实例，调用该实例的 getClass() 方法获取 class 类对象
1
Class class = 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
1
Class class = Class.forName("demo01.Student");
内置基本数据类型可以直接用类名 .Type
还可以利用 ClassLoader 我们之后讲解

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
primirtive type：基本数据类型
void

public class Test04 {
    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 = ElementType.class;//枚举
        Class c6 = Override.class;//注解
        Class c7 = Integer.class;//基本数据类型
        Class c8 = void.class;//void
        Class c9 = Class.class;//Class

        int[] a =new int[10];
        int[] b =new int[100];

        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);

        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());
    }
}

类的加载与 ClassLoad 的理解

加载：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，然后生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象
链接：将 Java 类的二进制代码合并到 JVM 的运行状态之中的过程
- 验证：确保加载的类信息符合 JVM 规范，没有安全方面的问题
- 准备：正式为类变量 (static) 分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配
- 分解：虚拟机常量池内的符号引用 ( 常量名) 替换为直接引用 ( 地址) 的过程
初始化：
- 执行类构造器 <clinit()>方法的过程

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，则会先初始化它的父类

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了 )

public class Test05 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        System.out.println("Main类被加载");
        //1.主动引用,会先加载main类再加载son类，发现其父类没有被加载,加载父类再加载子类
//        Son son = new Son();
        //反射也会引起主动引用
//        Class.forName("com.reflection.Son");

        //类的被动访问第一条:通过子类调用父类的静态变量，子类不会加载,自己刚才测试出错才发现粗心发现没有调用父类的静态变量
//        System.out.println(Son.a);

        //类的被动引用第二条,因为这里只定义了一片空间和名字，不会进行子类和父类的加载
//        Son[] array = new Son[2];

        //类的被动引用第二条,对于常量在类的链接阶段就已经进入了常量池，通过子类引用不会发生子类和父类的加载
        System.out.println(Son.c);
    }
}

class Father{
    static int a = 1;
    static {
        System.out.println("父类被加载");
    }
}

class Son extends Father{
    static int b = 2;
    static {
        System.out.println("子类被加载");
    }
    //常量池里的常量
    static final int c = 10;
}

类加载器的作用

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的加载器。

引导类加载器：用 C++ 编写的，是 JVM 自带的类加载器，负责 java 平台核心库，用来装载核心类库。该加载器无法直接获取
扩展类加载器：负责 jre/lib/ext 目录下的 jar 包或 D java.ext.dirs 指定目录下的 jar 包装入工作库
系统类加载器：负责 java-classpath 或 -D java.ext.dirs 所指的目录下的类与 jar 包装入工作，是最常用的加载器

public class Test06 {
    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(C/C++)
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);

        //测试当前类是哪个类加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("com.reflection.Test06").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //测试JDK内置的类是谁加载的
        ClassLoader classLoader1 = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);

        //如何获取系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

    }
}

创建运行时类的对象

获取运行时类的完整结构 - 通过反射

Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

实现的全部接口
所继承的父类
全部的构造器
全部的方法
全部的 Field
注解
········

//获取类的信息
public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();

        //获取类的名字
        System.out.println(c1.getName());   //获取包名 + 类名
        System.out.println(c1.getSimpleName()); //获取类名

        //获取类的属性
        System.out.println("========================================");
        Field[] fields = c1.getFields();    //只能找到public公有属性

        fields = c1.getDeclaredFields();    //找到全部的属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        //获取指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);

        //获取类的方法
        System.out.println("========================================");
        Method[] methods = c1.getMethods(); //获得本类及其父类的全部public共有方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("正常的"+method);
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods();  //获取本类的所有方法，包括私有
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("getDeclaredMethods"+method);
        }

        //获取指定的方法
        System.out.println("=========================================");
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);

        //获取指定的构造器
        System.out.println("=========================================");
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println("#"+constructor);
        }

        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(null);
        System.out.println("指定："+declaredConstructor);
    }
}

有了 Class 对象，能做什么？

创建类的对象：调用 Class 对象的 newInstance() 方法

类必须有一个无参的构造器
类的构造器的访问权限需要足够

难道没有无参的构造器就不能创建对象了吗？只要在操作的时候明确的调用类中的构造器，并将参数传递进去之后，才可以实例化操作。

通过 Class 类的 getDeclaredConstrutor(Class ··· parameterTypes)
向构造器的形参中传递一个对象数组进去，里面包含了构造器中所需的各个参数。
通过 Constructor 实例化对象

调用指定的方法

通过反射，调用类中的方法，通过 Method 类完成

通过 Class 类的 getMethod(String name, Class ··· parameterTypes) 方法获取一个 Method 对象，并设置此方法操作时所需的参数类型
之后使用 Object invoke(Object object, Object[] args) 进行调用，并向方法中传递要设置的 obj 对象的参数信息。

` Object invoke(Object obj, Object ··· args) `

Object 对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此时返回 null
若原方法为静态方法，此时形参为 Object obj 可为 null
若原方法形参列表为空，则 Object[] args 为 null
若原方法声明为 private，则需要在调用此 invoke() 方法前，显示调用方法对象的 setAccessible(true) 方法，将可访问 private 的方法。

setAccessible

Method 和 Field、Constructor 对象都有 setAccessible() 方法。
setAccessible 作用是启动和禁用访问安全检查的开关。
参数值为 true 则只是反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查
- 提高反射的效率。如果代码中必须用反射，而该句代码需要频繁的被调用，那么请设置为 True
- 使得原本无法访问的私有成员也可以访问
参数值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查

import java.lang.reflect.*;

//动态的创建对象，通过反射
public class test08 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        //获取Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.reflection.User");

        //构造一个对象
//        Object user1 = c1.newInstance();    //本质是调用了类的无参构造器
//        System.out.println(user1);

        //也可以通过类的构造器创建对象
//        User user2 = (User) c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class).newInstance("whitesheep", 1, 20);
//        System.out.println(user2);

        //通过反射调用普通方法
        User user3 = (User)c1.newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);

        //invoke : 激活的意思
        //(对象,"方法的值")
        setName.invoke(user3,"whitesheep");
        System.out.println(user3.getName());

        //通过反射操作属性
        User user4 = (User)c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");

        System.out.println("===============");
        name.setAccessible(true);
        name.set(user4,"whitesheep");
        System.out.println(user4.getName());
    }
}

分析普通方式、反射方式及反射关闭检测方式的性能问题

//分析性能问题
public class Test09 {
    //普通方式调用
    public static void test01(){
        User user = new User();

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            user.getName();
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("普通方式执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }

    //反射方式调用
    public static void test02() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
    }

        long endTime = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("反射方式执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }

    //反射方式调用  关闭检测
    public static void test03() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName", null);
        getName.setAccessible(true);

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("关闭检测执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        test01();
        test02();
        test03();
    }
}

反射操作泛型

Java 采用泛型擦除的机制来引用泛型，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，所有和泛型相关的类型全部擦除
为了通过反射操作这些类型，java 新增了 Parameterrized Type，GenericArrayType，TypeVarible 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
ParameterrizedType：表示一种参数化类型，比如 Collection<String>
GenericArrayType：表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数据类型
TypeVarible：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

//通过反射获取泛型
public class Test10 {
    public void test01(Map<String,User> map,User user){
        System.out.println("test01");
    }
    public Map<String,User> test02(){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Method method = Test10.class.getDeclaredMethod("test01", Map.class, User.class);

        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println("#" + genericParameterType);
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType) {
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }

        System.out.println("==========================================");
        method = Test10.class.getDeclaredMethod("test02");
        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType) {
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(genericReturnType);
            }
        }
    }
}

反射操作注解

了解什么是 ORM？
- Object relationship Mapping —> 对象关系映射
- 类和表结构对应
- 属性和字段对应
- 对象和记录对应
要求：利用注解和反射完成类和表节结构的映射

public class Test11 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("com.reflection.Student2");

        //通过反射获取注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }

        //获得注解的value的值.
        TableSheep tableSheep = (TableSheep)c1.getAnnotation(TableSheep.class);
        String value = tableSheep.value();
        System.out.println(value);

        //获得类指定的注解
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        FieldSheep annotation = name.getAnnotation(FieldSheep.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.Type());
        System.out.println(annotation.length());
    }
}

@TableSheep("DB_student")
class Student2{
    @FieldSheep(columnName = "db_id",Type = "length",length = 10)
    private int id;
    @FieldSheep(columnName = "db_age",Type = "length",length = 10)
    private int age;
    @FieldSheep(columnName = "db_name",Type = "varchar",length = 3)
    private String name;
}

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface TableSheep{
    String value();
}

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FieldSheep{
    String columnName();
    String Type();
    int length();
}

完结撒花