注解

什么是注解

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：编译器等）读取

内置注解

@Override：重写的注解

@Deprecated：强制性注释告诉你过时了（不推荐程序猿使用，但是可以使用或者存在更好的方式）

@SuppressWarnings：镇压警告，需要传递参数。例：@SuppressWarnings("all") 镇压所有警告

元注解

元注解的作用就是负责注解其他注解

Java中定了4个

@Target：用于描述注解的使用范围（即：被描述的而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，用于描述注解的生命周期（SOURCE<CLASS<RUNTIME）

@Document：说明该注解被包含在javadoc中

@Inherited：说明子类可以继承父类中的该注解

自定义注解

使用@interface自定义注解时，自动继承java.lang.annotation.Annotation接口

public class Test01 extends Object {

    //注解可以显示赋值 如果没有默认值 就必须给注解赋值
    @MyAnnotation(name = "hzx")
    public void test(){

    }
    
    //注解参数名为value可以省略不写
    @MyAnnotation1("hzx")
    public void test1(){}

}

@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface  MyAnnotation{
    //注解的参数：参数类型+参数名（）
    String name() default "";//default 参数默认值
    int age() default 0;
    int id() default -1;//如果默认值为-1 代表不存在
    String[] schools() default {"清华大学"};
}

@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation1{
    String value();//如果参数名叫value 在用注解的时候不用写参数名 如上例子
}

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：JS、PHP、Python等

静态语言

与动态语言相对应，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，但是Java可以称之为"准动态语言"。即Java有一定的动态性，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。

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。可以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一脉你镜子，透过这个镜子看到类的结构，因此，称之为：反射

Java反射机制研究及应用

Java反射机制提供的功能

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
生成动态代理
......

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。这类操作总是慢于直接执行相同的操作。

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

//什么叫反射
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.hzx.reflection.User");
        Class c2 = Class.forName("com.hzx.reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("com.hzx.reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("com.hzx.reflection.User");

        //一个类在内存中只有一个Class对象
        //一个类被加载后,整个类的结构都会被封装在Class对象中
        System.out.println(c1.hashCode());
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());

    }
}

//实体类
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

在Object类中定义了以下的方法，此方法将被所有子类继承

public final Class getClass()

以上方法返回值的类型是一个Class类，此类事Java反射的源头，实际上所谓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

对象照镜子后可以得到的信息：某个类的属性、方法和构造器、某个类到底实现了哪些接口。对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构（class/interface/enum/annotation/primitive type/void/[]）的有关信息

Class本身也是一个类
Class对象只能由系统建立对象
一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成
通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
Class类事Reflection的根源，针对任何你想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象

Class类的常用方法

方法名	功能说明
static ClassforName(String name)	返回指定类名name的Class对象
Object newInstance()	调用缺省构造函数，返回Class对象的一个实例
getName()	返回此Class对象所表示的实体（类，接口，数组类，或void）的名称
Class getSuperClass()	返回当前Class对象的父类的Class对象
Class[] getinterfaces()	获取当前Class对象的接口
ClassLoader getClassLoader()	返回该类的类加载器
Constructor[] getConstructors()	返回一个包含某些Constructor对象的数组
Method getMothed(String name,Class...T)	返回一个Method对象，此对象的形参类型为paramType
Field[] getDeclaredFields()	返回Field对象的一个数组

获取Class类的实例

若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高
```
Class class = Perso.class;
```
已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
```
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，可能抛出ClassNotFoundException
```
Class class = Class.forName("Person");
```
内置基本属性类型可以直接用类名.Type
```
Class class = Integert.TYPE;
```
还可以利用ClassLoader
```
Class class = 子类.getSuperclass();
```

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

primitive type：基本数据类型

void

只要元素类型与维度一样，就是同一个Class

Java内存分析

了解：类的加载过程

类的加载与ClassLoader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。
解析: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。类构造器<clinit>()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。(类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器）。
当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。
虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步。

public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
        /*
            1、加载到内存 会产生一个类对应Class对象
            2、链接 链接结束后m=0
            3、初始化
                <clinit>(){
                    System.out.println("A类静态代码块初始化");
                    m = 300;
                    m = 100;
                }
                代码块合并 
                
                初始化完成m = 100;
        */
    }

}

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");
    }
}

/*
    一开始在方法区（特殊的堆）加载
    Test04类的数据
    1、静态变量
    2、静态方法
    3、常量池
    4、代码
    ...
    然后是 A类的数据  ....
    加载完成生成java.lang.Class对象代表Test04类、java.lang.Class对象代表A类
    看main方法
    new A() 创建一个A类的对象去找A类的Class 赋值给A

*/

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，则先会初始化它的父类

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中）

//测试类什么初始化
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.hzx.reflection.Son");

        /*  不会产生类的引用方法 */
        //System.out.println(Son.b);

        //Son[] array = new Son[5];

        System.out.println(Son.M);
    }
}


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

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

类加载器的作用

类加载的作用: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，然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中类数据的访问入口。
类缓存:标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类，但一旦某个类被加载到类加载器中，它将维持加载（缓存)一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象

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加载器。

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);

        //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);

        //测试当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("com.hzx.reflection.Test07").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);

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

    }
}

扩充：

双亲委派机制：一级一级往上查找,多重检测保证安全性

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

//获得类的信息
public class Test08 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException {
        Class c1 = Class.forName("com.hzx.reflection.User");

        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName());       // 获得包名+类名
        System.out.println(c1.getSimpleName()); //获得类名

        //获得类的属性
        System.out.println("=================");
        Field[] fields = c1.getFields(); //只能找public属性
        fields = c1.getDeclaredFields(); //找到全部属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

        //获得类的方法
        System.out.println("===========");
        Method[] methods = c1.getMethods();//获得本类极其父类的全部public方法
        Method[] declaredMethods = c1.getDeclaredMethods();//获取本类所有的方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println(method);
        }
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            System.out.println(declaredMethod);
        }

        //获得指定方法
        //java中有重载 方法名一样 所以需要参数
        Method getName = c1.getMethod("getName",null);
        System.out.println(getName);

        //获得指定的构造器
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();//获得public
        Constructor[] declaredConstructors = c1.getDeclaredConstructors();//获得全部

        
    }
}

小结

在实际的操作中，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

有了Class对象，能做什么

创建类的对象:调用Class对象的newlnstance()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?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。

步骤如下：

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)方法取得一个Method对象，并设置此方法操作时所需要的参数类型。
之后使用Object invoke(Object obj, 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对应原方法的返回值，若原方法无返回值，此过返回null
若原方法若为静态方法，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,则需要在调用此invoke()方法前，显式调用方法对象的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则指示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

//动态创建对象,通过反射
public class Test09 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.hzx.reflection.User");

        //构造一个对象
        User user = (User)c1.newInstance(); //本质调用了类的无参构造器 没有无参构造器就会报错
        System.out.println(user);

        //通过构造器创建对象
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        User user2 = (User)declaredConstructor.newInstance("hzx", 1, 22);
        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, "hzx");
        System.out.println(user3.getName());

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

        //不能直接操作私有属性 需要关闭程序的安全检查 属性或者方法的setAccessible值设置为true 但会降低程序效率
        name.setAccessible(true); //默认false是开启  true关闭
        name.set(user4,"hzx2");
        System.out.println(user4.getName());

    }
}

//分析性能问题
public class Test10 {
    //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 Exception {
        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 关闭检测版
    public static void test03() throws Exception {
        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("反射方式关闭检测版执行10亿次:"+(endTime-startTime)+"ms");
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        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ParameterizedType , 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.

ParameterizedType: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组类型

TypeVariable: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 Test11 {

    public void test01(Map<String,User> map, List<User> list){

    }

    public Map<String,User> test02(){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Method method = Test11.class.getMethod("test01", Map.class, List.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);
                }
            }
        }

        Method method1 = Test11.class.getMethod("test02", null);
        Type genericReturnType = method1.getGenericReturnType();
        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

了解ORM 对象关系映射

//反射操作注解
public class Test12 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("com.hzx.reflection.Student");

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

        //获得注解value的值
        Tablehzx tablehzx = (Tablehzx)c1.getAnnotation(Tablehzx.class);
        String value = tablehzx.value();
        System.out.println(value);

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

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

    public Student() {
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

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

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

//类名注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Tablehzx{
    String value();
}

//属性注解
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Fieldhzx{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}

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注解和反射---学习笔记

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获取运行时类的完整结构

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