Java注解与反射

文章目录

注解和反射
- 注解
- - 什么是注解
  - 内置注解
  - 元注解
  - 自定义注解
- 反射机制
- - 反射概述
  - - 静态语言VS动态语言
    - Java Reflection
  - 获取反射对象
  - - Java反射机制提供的功能
    - Java反射的优点和缺点
    - 反射相关的主要API
    - Class类
    - Class类的常用方法
  - 得到Class类型的方式
  - 所有类型的Class对象
  - 类加载内存分析
  - - Java内存分析
    - 类的加载过程
    - 类的加载与ClassLoader的理解
  - 分析类初始化
  - 类加载器
  - - 类加载器的作用
  - 创建运行时类的对象
  - - 获取运行时类的完整结构
  - 动态创建对象执行方法
  - - 获取了Class对象，可以执行什么操作
    - 调用指定的方法
  - 性能对比分析
  - 反射操作泛型
  - 反射操作注解
  - - 练习：ORM

注解和反射注解

什么是注解

public class Test01 {
    //@Override 表示重写的注解
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }
}

内置注解

@Deprecated注解是不推荐的方法，但可以用，只是存在危险或者有更好的替代方法

@SuppressWarnings注解可以使一些警告消失

未加注解前：

加注解后：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Test01 {
    //@Override 表示重写的注解
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }
    //表示不建议使用的注解
    @Deprecated
    public static void test(){
        System.out.println("Deprecated");
    }
    //表示镇压警告的注解
    @SuppressWarnings(value = "all")
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();
        test();
    }
}

元注解

import java.lang.annotation.*;

//测试元注解
@MyAnnotation
public class Test02 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Test meta-annotation");
    }
}
//@Target表示注解能 用在哪些地方
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
//@Retention表示注解到什么时候有效
// runtime > class > source
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
//@Documented表示注解是否能生成在JavaDoc文档中
@Documented
//@Inherited表示注解能够被子类继承
@Inherited
//定义一个注解
@interface MyAnnotation{}

自定义注解

import java.lang.annotation.*;

public class Test03 {
    @MyAnnotation2(id=1)
    public static void test(){
        System.out.println("自定义注解");
    }
    @MyAnnotation3("")
    public void test2(){
        System.out.println("只有一个参数的注解");
    }
    public static void main(String[] args) {
        test();
    }
}

@Target(value={ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
    //注解参数声明方法：参数类型 参数名() ;
    //定义的注解参数中可以有默认值，否则需要在注解使用的时候在后面显式赋值
    String value() default "";
    int age() default 0;
    int id();
    String[] schools() default {"College","HighSchool"};
}

@Target(value={ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
//只有一个参数的注解，可以在使用时直接传入参数，不需要写出参数名
@interface MyAnnotation3{
    String value();
}

反射机制

反射概述静态语言VS动态语言

Java Reflection

获取反射对象 Java反射机制提供的功能

Java反射的优点和缺点

反射相关的主要API

//什么是反射
@SuppressWarnings("all")
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //通过反射获取类的Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.zeta.reflection.User");
        System.out.println(c1);
        Class c2 = Class.forName("com.zeta.reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("com.zeta.reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("com.zeta.reflection.User");
        //一个类在内存中只有一个Class对象,类被加载后，其整个结构都会被封装在Class对象中
        System.out.println(c2.hashCode());//都一样，说明是同一个Class对象
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());

    }
}

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

    public User() {
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getId() {
        return id;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

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

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

Class类

Class类的常用方法

得到Class类型的方式

//获取类的class对象
public class Test03 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Student();
        System.out.println("这个人是："+person.name);
        //方式一：通过类生成的对象获得
        Class c1 = person.getClass();
        //方式二：通过forName获得
        Class c2 = Class.forName("com.zeta.reflection.Student");
        //方式三：通过类.class获得
        Class c3 = Student.class;

        System.out.println(c1.hashCode());
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        
        //方法四：基本内置类型的包装类直接用.TYPE
        Class c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);

        //获得父类Class
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);
        
    }
}

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 = "学生";
    }
}

所有类型的Class对象

哪些类有class对象？

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Target;

//所有类的Class对象
public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;//类
        Class c2 = Runnable.class;//接口
        Class c3 = String[].class;//一维数组
        Class c4 = int[][][].class;//三维数组
        Class c5 = ElementType.class;//枚举
        Class c6 = Target.class;//注解
        Class c7 = boolean.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);

        //只要类型相同，维度一样，class对象就一样
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        System.out.println(a.getClass().hashCode()+"n"+
                b.getClass().hashCode());//相同
    }
}

类加载内存分析 Java内存分析

类的加载过程

类的加载与ClassLoader的理解

记住三步：加载->链接->初始化

public class Test05 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
        
    }
}

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;");
    }
}

分析类初始化

什么时候会发生类的初始化？

//测试什么时候会发生类的初始化
public class Test06 {
    static {
        System.out.println("main类被加载");
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1.主动引用
        Son son = new Son();
        
        //反射也会产生主动引用
        Class.forName("com.zeta.reflection.Son");
        
        //2.被动引用
        //不会产生类的初始化的方法
        System.out.println(Son.b);
        
        Son[] array = new Son[5];
        
        System.out.println(Son.M);
        
        

    }
}

class Father{
    static {
        System.out.println("父类被加载");
    }
    static int b = 2;
}

class Son extends Father{
    static {
        System.out.println("子类被加载");
        m = 300;
    }
    static int m = 100;
    static final int M = 1;
}

类加载器类加载器的作用

package com.zeta.reflection;

public class Test07 {
    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);
        //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@b4aac2

        //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);
        //sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@16d3586

        //获取扩展类加载器的父类加载器-->根加载器
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);
        //null

        //获取当前类的加载器
        ClassLoader classLoader = Class.forName("com.zeta.reflection.Test07").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //sun.misc.Launcher$AppClassLoader@b4aac2

        //测试JDK内部类的加载器
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //null(根加载器)

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

创建运行时类的对象获取运行时类的完整结构

通过反射获取运行时类的完整结构：

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

……

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

public class Test08 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        User user = new User();
        Class c1;
        c1 = user.getClass();
        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());//com.zeta.reflection.User  获得包名加类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());//User  直接获得类名
        System.out.println("=================================");
        //获得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields();  //只能获取public属性
        fields = c1.getDeclaredFields();  //可以获取所有声明的属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("属性："+field);
        }
        System.out.println(c1.getDeclaredField("name"));//获得指定的属性
        System.out.println("=================================");
        //获取类的方法
        Method[] methods = c1.getMethods();//获得本类及其父类的所有public方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("public:"+method);
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods();//获得本类的所有声明的方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("declared:"+method);
        }
        //获取指定方法（重载）
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        System.out.println(getName);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(setName);
        System.out.println("=================================");
        //获得构造器
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        //获取指定构造器
        Constructor constructor = c1.getConstructor(String.class, int.class, int.class);
        System.out.println(constructor);
    }
}

小结

在实际操作中，取得类的信息的操作代码，并不会经常开发。
一定要熟悉java.lang.reflect包的作用，反射机制。
如何取得属性、方法、构造器的名称、修饰符等。

动态创建对象执行方法获取了Class对象，可以执行什么操作

创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法
- 类必须有一个无参数的构造器
- 类的构造器的访问权限需要足够

思考：没有无参构造器如何创建对象？只要在操作时明确调用类中的构造器，并将参数传递进去，才可以实例化操作。

步骤：

通过Class类的getDeclaredConstructor (Class，…parameterTypes) 取得本类的指定形参类型的构造器
向构造器的形参中传递一个对象数组，里面包含了构造器中所需的各个参数
通过Constructor的newInstance方法实例化对象

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

//通过反射，动态地创建对象
public class Test09 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.zeta.reflection.User");

        //创建一个对象
        User user = (User) c1.newInstance();//本质上是调用了类的无参构造器
        System.out.println(user);

        //通过有参构造器创建对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);//获取构造器
        user = (User)constructor.newInstance("zeta", 1001, 20);
        System.out.println(user);

        //通过反射调用普通方法
        user = (User) c1.newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.invoke(user,"Jack");//invoke（对象，方法值）调用方法
        System.out.println(user.getName());

        //通过反射操作属性
        Field field = c1.getDeclaredField("name");
        field.setAccessible(true);//field设置为可访问，无需经过访问权限检测过程
        field.set(user,"Zeta");
        System.out.println(user.getName());

    }
}

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方法获得一个Method对象，并设置次方法操作时所需要的参数类型
之后使用invoke()方法进行调用，并向方法中传递要设置的obj对象的参数信息。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-PdLH8Rnf-1650630199507)(assets/1650616039159.png)]

Object invoke(Object obj, Object… args)

Object对应远方法的返回值，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invoke()之前，显式调用方法对象的==setAccessible(true)==方法，即可访问private方法

性能对比分析

普通方法调用最快

反射方法不关闭检测调用会更慢，所以要提高效率可以关闭检测

package com.zeta.reflection;

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

public class Test10 {
    //普通方法
    public static void test01(){
        User user = new User();
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10_0000_000; i++) {
            user.getName();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通方法调用1亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }
    //反射方法
    public static void test02() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10_0000_000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方法调用1亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }
    //反射方法 关闭检测
    public static void test03() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        getName.setAccessible(true);//关闭检测
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10_0000_000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("关闭检测调用1亿次："+(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入泛型，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的问题，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除
为了通过反射操作这些类型，Java新增了ParameterType，GenericArrayType，TypeVariable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。
ParameterType：表示一种参数化类型，比如Collection
GenericArrayType：表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
TypeVariable：是各种类型变量的公共父借口
WildcardType：代表一种通配符类型表达式

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

//反射操作泛型
public class Test11 {
    public void test01(Map map, List list){
        System.out.println("test01");
    }
    public Map test02(){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        //获取方法
        Method method = Test11.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
        //获取泛型参数
        Type[] parameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        //输出
        for (Type parameterType : parameterTypes) {
            System.out.println("#"+ parameterType);
            //输出泛型<>内部的类型
            if (parameterType instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) parameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }
        System.out.println("======================================");
        method = Test11.class.getMethod("test02",null);
        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
        System.out.println(genericReturnType);//java.util.Map
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
                
            }
        }
    }
}

反射操作注解

getAnnotations
getAnnotation

练习：ORM

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结构的映射关系

package com.zeta.reflection;

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

public class Test12 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("com.zeta.reflection.Student2");
        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }
        //获得注解的value的值
        STable sTable = (STable) c1.getAnnotation(STable.class);//获取指定注解
        System.out.println(sTable.value());//输出value值
        System.out.println("==================================");
        //获得字段的注解
        Field name = c1.getDeclaredField("name");//先获得字段
        SField annotation = name.getAnnotation(SField.class);//再获得注解
        System.out.println(annotation.columnName());//db_name
        System.out.println(annotation.type());//varchar
        System.out.println(annotation.length());//3
    }
}


@STable("db_student")
class Student2{
    @SField(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @SField(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
    private String name;
    @SField(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;

    public Student2() {
    }

    public Student2(int id, String name, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student2{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + ''' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

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

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

Java注解与反射

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