注解与反射

1、注解（Annotation）

1.1、什么是注解？

像我们在实现接口一个方法时，会有@Override注解。注解说白了就是对程序做出解释，

与我们在方法，类上的注释没有区别，但是注解可以被其他程序所读取，进行信息处理，

否则与注释没有太大的区别。

1.2、内置注解

内置注解就是我们的 jdk 所带的一些注解。

常用的三个注解：

@Override

修辞方法，表示打算重写超类中的方法声明
@Deprecated

在使用方法时会出现横线，表示废弃，这个注解可以修饰方法，属性，类，表示不鼓励程序员使用这样的元素，

通常是因为他很危险或者有更好的选择
@SuperWarnings

这个注解主要是用来抑制警告信息的，我们在写程序时，可能会报出很多黄线的警告，

但是不影响运行，我们就可以用这个注解来抑制隐藏它。与前俩个注解不同的是我们

必须给注解参数才能正确使用他。

参数	说明
deprecation	使用了过时的类或方法的警告
unchecked	执行了未检查的转换时的警告如：使用集合时未指定泛型
fallthrough	当在switch语句使用时发生case穿透
path	在类路径，源文件路径中有不存在路径的警告
serial	当在序列化的类上缺少serialVersionUID定义时的警告
finally	任何finally子句不能完成时的警告
all	关于以上所有的警告

上表中就是@SuperWarnings注解的一些参数，按需使用即可

@SuperWarnings(“finally”)

@SuperWarnings(value={“unchecked”,“path”})

1.3、自定义注解

格式：public @interface 注解名{定义体}

在使用了@interface自定义注解时，自动继承了java.lang.annotation,Annotation接口
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名称
返回值类型就是参数的类型（返回值类型只能是基本类型，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
我们在使用注解元素时必须要有值，可以定义默认值，空字符串，0或者-1

public @interface TestAnnotation{
	// 参数默认为“”
	String value() default "";
}

1.4、元注解

我们在自定义注解时，需要使用java提供的元注解，就是负责注解的其他注解。java定义

了四个标准的 meta-annotation类型，他们被用来提供对其他注解类型声明

@Target

这个注解的作用主要是用来描述注解的使用范围，说白了就是我们自己定义的注解可以使用在哪个地方

所修饰范围	取值ElementType
package	PACKAGE
类，接口，枚举，Annotation类型	TYPE
类型成员（方法，构造方法，成员变量，枚举值）	CONSTRUCTOR：用于描述构造器。 FIELD：用于描述域。 METHOD：用于描述方法
方法参数和本地变量	LOCAL_VARIABLE:用于描述局部变量。 PARAMETER：用于描述参数

我们自定义一个注解，在声明元注解时可以看到提供我们的所有常量

@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，即我们的注解在什么地方还有效

（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

package com.hou.study;

import java.lang.annotation.*;

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

// 表示注解的作用域
@Target(value = ElementType.TYPE)

// 表示注解在运行时还有效
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)

// 表示该注解被包含在javadoc中
@Documented

// 该注解表示子类可以继承父类的注解
@Inherited
@interface MyAnnotation{

}

2、反射（Reflection）

2.1、什么是反射？

反射指的是我们可以在运行期间加载、探知、使用编译期间完全未知的类。

是一个动态的机制，允许我们通过字符串来指挥程序实例化，操作属性，调用方法。

使用代码提高了灵活性，但是同时也带来了更多的资源开销。

加载完类之后，在堆内存中，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。

2.2、class类

我们在使用反射时，需要先获得我们需要的类，而java.lang.Class这个类必不可少，他十分特殊，用来表示java中的类型

（class/interface/enum/annotation/primitive type/void）本身。

Class 类的对象包含了某个被加载类的结构。一个被加载的类对应一个Class对象。
当一个class被加载，或当加载器（classloader）的defineClass() 被JVM调用，JVM便自动产生一个Class对象。

获取Class类的对象

首先创建一普通的实体类

package com.hou.reflection;

// 实体类
public class User{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

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

    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 "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

通过 Class.forName() 获取

package com.hou.reflection;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        try {
            // 通过反射获取类的Class对象  forName()
            Class c1 = Class.forName("com.hou.reflection.User");
            System.out.println(c1);

            Class c2 = Class.forName("com.hou.reflection.User");
            Class c3 = Class.forName("com.hou.reflection.User");
            Class c4 = Class.forName("com.hou.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(c1.hashCode());
            System.out.println(c2.hashCode());
            System.out.println(c3.hashCode());
            System.out.println(c4.hashCode());

        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

通过 getClass() 获取

package com.hou.reflection;

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过getClass来获取
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        System.out.println(c1);
    }
}

通过 .class 获取

package com.hou.reflection;

public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过.class 获取
        Class c1 = User.class;
        System.out.println(c1);
    }
}

2.3、所有类型的Class对象

package com.hou.reflection;

import java.lang.annotation.ElementType;

// 所有类型的Class对象
public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class; // Object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 = Override.class; // 注解
        Class c6 = ElementType.class; // 枚举
        Class c7 = Integer.class; // 基本数据类型
        Class c8 = void.class; // void
        Class c9 = Class.class; // Class

        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);

        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());
    }
}

2.4、类加载内存分析

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
1. 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题
2. 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
3. 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()方法的过程，类构造器()方法是由编译器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()方法在多线程环境中被正确加锁和同步

package com.hou.reflection;

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

        /**
         * 1.加载到内存，会产生一个类对应的class对象
         * 2.链接，链接结束后 m = 0
         * 3.初始化
         *      <clinit>(){
         *          System.out.println("A类静态代码快初始化");
         *          m = 300;
         *          m = 100;
         *      }
         */
    }
}

class A{
    static {
        System.out.println("A类静态代码快初始化");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;

    public A() {
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}

2.5、分析类初始化

什么时候会发生类的初始化？

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中了）

package com.hou.reflection;

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.hou.reflection.Son");

        // 不会产生类的引用的方法
        // System.out.println(Son.b); // 子类调用父类，没有产生子类的加载

        // Son[] array = new Son[5]; // 只有main类被加载

        System.out.println(Son.M); // 父类和子类都没被加载
    }
}

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");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;
    static final int M = 1;
}

2.6、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
类加载器作用是来把类(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.class.path 所指的目录下的类与jar包装入工作，是最常用的加载器

package com.hou.reflection;

public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
         // 获取系统类加载器
        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.hou.reflection.Test07").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

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

        // 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"));


    }
}

2.7、获取类的运行时结构

通过反射获取运行时类的完整结构：

Field、Method、Constructor、Superclass、Interface、Annotation

package com.hou.reflection;

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

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

        // User user = new User();
        // c1 = user.getClass();

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

        System.out.println("===================");
        // 获得类的属性
        Field[] fields = c1.getFields(); // 获得 public属性

        fields = c1.getDeclaredFields(); // 获得全部属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }

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

        // 获得类的方法
        System.out.println("===================");
        Method[] methods = c1.getMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("正常的：" + method);
        }

        Method[] declaredMethods = c1.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            System.out.println("getDeclaredMethods:" + declaredMethod);
        }

        // 获得指定方法   因为可能有重载，所以需要参数   (指定方法，方法参数)
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);

        // 获得构造器
        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);
        }

        // 获得指定的构造器
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        System.out.println("指定的构造器:" + constructor);
    }
}

2.8、动态创建对象执行方法

创建类的对象：调用Class对象的newInstance()方法
- 1. 类必须有一个无参数的构造器
  2. 类的构造器的访问权限需要足够
步骤如下：
- 1. 通过Class类的getDeclaredConstructor(Class … parameterTypes)取得本类的指定形参类型的构造器
  2. 向构造器的形参中传递一个对象数组进去
  3. 通过Constructor实例化对象
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(boolean flag)
- 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，如果代码中必须使用反射，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

package com.hou.reflection;

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

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

        // 构造一个对象
        User user = (User) c1.newInstance();  // 本质上是调用了类的无参构造器
        System.out.println(user);

        // 通过构造器创建对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        User user1 = (User) constructor.newInstance("liu", 18);
        System.out.println(user1);

        // 通过反射调用普通方法
        User user2 = (User) c1.newInstance();
        // 通过反射调用一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);

        // invoke: 激活的意思
        // (对象，“方法的值”)
        setName.invoke(user2,"侯");
        System.out.println(user2.getName());

        // 通过反射操作属性
        User user3 = (User) c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");

        // 不能直接操作私有属性 ， 我们需要关闭程序的安全检测 ， 属性或者方法的setAccessible(true)
        name.setAccessible(true); // 取消安全检查
        name.set(user3,"鹏");
        System.out.println(user3.getName());


    }
}

2.9、性能测试分析

关闭检测会提高反射效率

setAccessible(true);

package com.hou.reflection;

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

public class Test10 {

    // 普通方式调用
    public 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 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 < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null); // invoke 激活
        }
        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 void test03() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        getName.setAccessible(true);
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("关闭检测的反射方式调用：" + (endTime-startTime) + "ms");
    }
    public static void main(String[] args) throws InvocationTargetException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException {
        Test10 test10 = new Test10();
        test10.test01();
        test10.test02();
        test10.test03();
    }
}

2.10、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

免去强制类型转化问题，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
- 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

package com.hou.reflection;

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

public class Test11 {

    public void test01(Map<String,User> map, List<User> list){
        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 = Test11.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);

        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes(); // 获得方法的参数类型

        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println(genericParameterType);
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){
                // 获得真实参数信息
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }

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

        Type genericReturnType = method1.getGenericReturnType(); // 获取返回值类型

        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){
            // 获得真实参数类型
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}

2.11、反射操作注解

getAnnotations
getAnnotation

练习：ORM

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结构的映射关系

package com.hou.reflection;

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

// 练习反射操作注解
public class Test12 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("com.hou.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 value 的值
        TableHou tableHou = (TableHou) c1.getAnnotation(TableHou.class);
        String value = tableHou.value();
        System.out.println(value);

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

@TableHou("db_student")
class Student2{

    @FieldHou(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @FieldHou(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @FieldHou(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
    private String name;

    public Student2() {
    }

    public Student2(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 "Student2{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

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

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

小结

Java.Annotation 注解
- Annotation的作用：
  - 不是程序本身，可以对程序做出解释。(这一点和注释 (comment) 没什么区别)
  - 可以被其他程序读取（比如：编译器等）
- 内置注解
- 自定义注解
- 元注解
Java.Reflection 反射
- 相关的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
- 类的加载过程：
  - 类的加载（Load）将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。此过程由类加载器完成
  - 类的链接（Link）将类的二进制数据合并到 JRE 中
  - 类的初始化（Initialize）JVM 负责对类进行初始化，初始化执行() 方法
    - 如果父类没有被初始化，那触发父类的初始化
- newInstance() 创建类的对象
- Object invoke(Object obj, Object[] args) 激活
- setAccessible(true) 取消安全检查
双亲委派机制：ClassLoader(类加载器) 即把请求交由父类处理，它是一种任务委派机制（向上查找）
- 优势：
  - 避免类的重复加载
  - 保护程序安全

1.注解与反射