Java基础-注解Annotation

什么？还不会使用注解Annotation？！基础差的同学赶紧补习吧！😅

  • 1.作用
  • 2.定义注解
  • 3.处理注解
  • 4.使用

1.注解的作用

注解(Annotation)是放在Java源码的类、方法、字段、参数前的一种特殊“注释”，并且可以被编译器打包进.class文件，因此，它是一种用作标注的“元数据”：

// 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";  }  
}

注解分为三类：

  • 第一类 由编译器使用：
    @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 由工具处理.class文件使用的注解：
    比如对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：程序运行期能读取的注解：
    如上面代码中，配置了@PostConstruct的方法，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）。
    在加载后一直存在于JVM中，是最常用的注解。

注解可以有参数，必须是常量(具体的值)，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。

注解的参数可以有默认值，缺少某个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：

public class Hello {
    @Check(min=0, max=100, value=55)
    public int n;

    @Check(value=99)
    public int p;

    @Check(99) // @Check(value=99)
    public int x;

    @Check  // 表示所有参数都使用默认值！
    public int y;
}

2.定义注解

Java语言使用 @interface语法来定义注解，它的格式如下：

public @interface Report {
    // 像是无参数的方法，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
    int type() default 0;
    String level() default "info";
    String value() default "";
}

元注解：@Target，@Retention，@Repeatable，@Inherited

可以修饰其他注解的注解称为——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，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 {
    String value() default "";
}
// 可用在方法或字段上:
@Target({
    ElementType.METHOD,
    ElementType.FIELD
})
public @interface Report {
    String value() default "";
}

@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，务必要加上这个元注解：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Report {
    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 {
    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 {
    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 {
}

必须设置@Target和@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和@Repeatable

3.处理注解

我们只需要学习读取@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)类型的注解。

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Class、Field、Method或Constructor：

  • Class.isAnnotationPresent(Class)
  • Field.isAnnotationPresent(Class)
  • Method.isAnnotationPresent(Class)
  • Constructor.isAnnotationPresent(Class)

例如，判断@Report是否存在于Person类:：

// 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：

// 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;
    }
}

4.使用注解

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 = 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。

注解真的很有用，关于更多的使用场景，要在实际工作中多多思考

其他语法使用：Java基本功系列之☞泛型
(End)

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