Java笔记：反射，注解

一、反射

1. 反射机制

反射机制的相关类除了一个java.lang.Class，其余都在java.lang.reflect包下。
反射机制用于读取class字节码文件，需要注意，JVM加载字节码到内存中时都只会保存一份，多次读取class文件时不用担心也会加载多次。
反射机制相关的常用类：

  • java.lang.Class：代表整个类的字节码，表示一个类型。
  • java.lang.reflect.Method：代表字节码中的方法字节码，表示一个方法。
  • java.lang.reflect.Constructor：代表字节码中的构造方法字节码，表示一个构造方法。
  • java.lang.reflect.Field：代表字节码中的属性字节码，表示一个属性。

2. 反射类字节码Class（类/类型）

获取类的字节码（java.lang.Class类）有三种方式：

  • 第一种方式：通过Class类的静态方法forName，例如Class c1 = Class.forName("java.lang.String");就表示获取到了String这个类的class字节码，注意，这是Class类下的一个静态方法，参数需要是完整的包名。另外，Class.forName方法的使用会导致类的加载，也就是说如果希望只是执行一个类的静态代码块，并不执行其他的代码，就可以使用这个方法来进行类的加载，此时，自然就会去执行对应的静态代码了。
  • 第二种方式：通过Object类的getClass方法，例如String s = "abc"; Class c2 = s.getClass();，即通过任何类对象的getClass方法就可以拿到对应了类字节码了，并且因为JVM只会在内存中加载一份相同类的字节码，所以这个例子的c2和第一种方式的c1使用双等号判断返回结果是true。
  • 第三种方式：通过类的class属性，例如Class c3 = String.class;，java中任何类型都有class属性。

Class中常用的方法：

  • String getName()：返回类的完整类名（包含包路径）。
  • String getsimpleName()：返回类的简类名（类定义名称）。
  • Field[] getFields()：获取Class中所有public类型的Field对象（属性）。
  • Field[] getDeclaredFields()：获取Class中所有的Field对象（属性）。
  • Field getDeclaredField(String name)：获取指定名称的Field对象（属性）。
  • Method[] getDeclaredMethods()：获取所有的Method对象（方法）。
  • Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：根据方法名称和参数类型列表获取Method对象（方法），例如“userClass.getDeclaredMethod("login", String.class, int.class);”。
  • Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()：获取所有的Constructor对象（构造方法）。
  • Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：获取指定参数类型列表的Constructor对象（构造方法），例如“userClass.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);”。
  • Class<? super T> getSuperclass()：获取类的父类。
  • Class<?>[] getInterfaces()：获取所有类实现的接口。

3. 反射属性字节码Field（字段/属性）

获取Field需要先获取到对应的类字节码Class，然后才能从类中获取到对应的Field（java.lang.reflect.Field）。
Field常用方法：

  • Class<?> getType()：返回属性的数据类型。
  • String getName()：返回属性的名称。
  • int getModifiers()：返回修饰符列表的代号，此代号可以使用java.lang.reflect.Modifier的静态方法toString方法传入代号获取到具体的修饰符名称列表。
  • void set(Object obj, Object value)：给指定对象的Field对象赋予值value。
  • Object get(Object obj)：获取指定对象的Field值（属性值）。
  • void setAccessible(boolean flag)：设置为true时表示打破封装，如果不调用这个方法设置为true的话就没办法获取对象的私有属性了，调用这个方法之后就可以获取到所有的属性了，包括私有属性。

4. 反射方法字节码Method（方法）

获取Method需要先获取到对应的类字节码Class，然后才能从类中获取到对应的Method（java.lang.reflect.Method）。

Method中的常用方法：

  • Class<?> getReturnType()：获取返回值的数据类型。
  • Class<?>[] getParameterTypes()：获取方法的参数类型列表。
  • int getModifiers()：返回修饰符列表的代号，此代号可以使用java.lang.reflect.Modifier的静态方法toString方法传入代号获取到具体的修饰符名称列表。
  • Object invoke(Object obj, Object... args)：调用指定对象的方法。

5. 反射构造方法Constructor（构造方法）

获取Constructor需要先获取到对应的类字节码Class，然后才能从类中获取到对应的Method（java.lang.reflect.Constructor）。

Constructor中的常用方法：

  • int getModifiers()：返回修饰符列表的代号，此代号可以使用java.lang.reflect.Modifier的静态方法toString方法传入代号获取到具体的修饰符名称列表。
  • T newInstance(Object... initargs)：使用newInstance方法创建一个实例对象。

二、注解

1. 定义注解（Annotation）

注解，或者称之为注释，也是一种引用数据类型，编译之后也会生成class文件，具体用法见示例：

[修饰符列表] @interface 注解类型名{
    // 属性定义
}

注解定义示例：

// 无属性的注解定义
public @interface MyAnnotation{
    // 这里面什么都不写，表示没有属性
}


// 有属性的注解定义
public @interface MyAnnotation2{
    // 定义一个没有默认值的属性，在使用这个注解的时候就必须给这个属性传值
    // 注意，注解的属性定义是有小括号的，但它不是方法，就只是属性
    String name();
    
    // 使用default给属性指定默认值，有默认值的属性在使用时就可以不用给这个属性传值了
    int id() default 2333;
}


// 属性只有一个，且为value时，使用时可以不用指定属性名称
public @interface MyAnnotation3{
    String value();
}

注解使用示例：

// 使用：直接在类、方法、属性、形参、注解等上面使用形如”@注解类型名“的格式即可。
// 注解的使用其实就像修饰符一样在定义的前面加上就可以，但是通常的使用习惯是在定义上一行进行添加
public class AnnotationTest {
    public static void main(String[] args) {

    }

    // 相当于：@MyAnnotation private int id;
    @MyAnnotation
    private int id;

    // 注解只有一个属性，且属性名为value时，可以不用指定属性名
    @MyAnnotation3("hello")
    public AnnotationTest() {
    }

    // 定义了没有默认值的属性的注解，就必须给这个属性传值，有默认值的属性可以传，也可以不传
    @MyAnnotation2(name = "zhangsan")
    public static void func() {
        @MyAnnotation2(name = "lisi", id = 666)
        int i = 10;
    }

    // 相当于：@MyAnnotation public void func2(@MyAnnotation String name)
    @MyAnnotation
    public void func2(@MyAnnotation String name) {
        System.out.println(name);
    }
}

注解属性类型：定义注解的属性时，属性的类型可以是byte、short、int、long、float、double、boolean、char、String、Class、枚举类型，以及这几种类型的数组形式，不能是其他的类型。有一个小技巧，属性如果是数组，并且使用时传入的数组元素只有一个的话，定义数组的大括号是可以不写的。

2. Java内置注解

内置注解在java.lang包下，常用的有：

  • @Override：这个注解只能注解方法，并且只是给编译器在编译阶段做参考用的，和运行阶段的代码没有关系，编译器在编译时会检查这个方法是否是重写的父类方法，如果不是则会报错。
  • @Deprecated：表示被标注的类、方法等元素已经过时了，不建议使用。在IDEA中，被标注的方法等会出现一条横线，提示你这个方法已过时。

3. 元注解

用来标注“注解类型”的注解，即注解的注解，称之为元注解，在java.lang.annotation包下。常用的元注解有：

  • @Target(ANNOTATION_TYPE)：用来指定被标注的注解可以出现在哪些位置上，参数为枚举类型ElementType的数组，具体有哪些枚举值可以参考帮助文档，如“@Target(ElementType.METHOD)”表示被标注的注解只能出现在方法上。
  • @Retention(RUNTIME)：用来指定被标注的注解最终保存在哪里，参数是一个枚举类型RetentionPolicy，有三个枚举值，“@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)”表示被标注的注解保存在java源文件中，并不会出现在编译之后的class文件中，“@Retention(RetentionPolicy.CLASS)”表示被标注的注解保存在class文件中，“@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)”表示被标注的注解保存在class文件中，并且可以被反射机制读取出来。

4. 反射注解

以类的注解为例，首先获取到类的字节码对象后，使用Class对象的方法进行反射，常用的方法有：

  • boolean isAnnotationPresent(MyAnnotation.class)：判断一个类是否有指定的注解，这里需要传入一个指定注解的类字节码对象。
  • getAnnotation(MyAnnotation.class)：获取类的指定注解对象，这里需要传入一个指定注解的类字节码对象。

属性获取：通过反射拿到注解对象之后，就可以通过调用方法（其实是属性）的形式获取属性值，因为注解定义属性时，本身就自带小括号，所以看起来就是在调用方法了，如“String name = annotationObj.name();”
注：方法、属性等的注解获取也是和上面的方法一样，而且调用的方法等大多也都是一样的。

5. 注解的作用

注解通常是通过反射机制去检查被注解的类、方法等是否满足要求，比如@Override就是检查被注解的方法是否是重写父类的方法，如果不是就会编译报错。

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