分享深入理解Java注解

java注解是在JDK5时引入的新特性，鉴于目前大部分框架(如Spring)都使用了注解简化代码并提高编码的效率，因此掌握并深入理解注解对于一个Java工程师是来说是很有必要的事。本篇我们将通过以下几个角度来分析注解的相关知识点

• 理解Java注解
• 基本语法
• 声明注解与元注解
• 注解元素及其数据类型
• 编译器对默认值的限制
• 注解不支持继承
• 快捷方式
• Java内置注解与其它元注解
• 注解与反射机制
• 运行时注解处理器
• Java 8中注解增强
• 元注解Repeatable
• 新增的两种ElementType

理解Java注解

实际上Java注解与普通修饰符(public、static、void等)的使用方式并没有多大区别，下面的例子是常见的注解：

通过在方法上使用@Test注解后，在运行该方法时，测试框架会自动识别该方法并单独调用，@Test实际上是一种标记注解，起标记作用，运行时告诉测试框架该方法为测试方法。而对于@Deprecated和@SuppressWarnings(“uncheck”)，则是Java本身内置的注解，在代码中，可以经常看见它们，但这并不是一件好事，毕竟当方法或是类上面有@Deprecated注解时，说明该方法或是类都已经过期不建议再用，@SuppressWarnings 则表示忽略指定警告，比如@SuppressWarnings(“uncheck”)，这就是注解的最简单的使用方式，那么下面我们就来看看注解定义的基本语法

基本语法

声明注解与元注解

我们先来看看前面的Test注解是如何声明的：

我们使用了@interface声明了Test注解，并使用@Target注解传入ElementType.METHOD参数来标明@Test只能用于方法上，@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)则用来表示该注解生存期是运行时，从代码上看注解的定义很像接口的定义，确实如此，毕竟在编译后也会生成Test.class文件。对于@Target和@Retention是由Java提供的元注解，所谓元注解就是标记其他注解的注解，下面分别介绍

@Target 用来约束注解可以应用的地方（如方法、类或字段），其中ElementType是枚举类型，其定义如下，也代表可能的取值范围

请注意，当注解未指定Target值时，则此注解可以用于任何元素之上，多个值使用{}包含并用逗号隔开，如下：

@Target(value={CONSTRUCTOR, FIELD, LOCAL_VARIABLE, METHOD, PACKAGE, PARAMETER, TYPE})

@Retention用来约束注解的生命周期，分别有三个值，源码级别（source），类文件级别（class）或者运行时级别（runtime），其含有如下：

• SOURCE：注解将被编译器丢弃（该类型的注解信息只会保留在源码里，源码经过编译后，注解信息会被丢弃，不会保留在编译好的class文件里）
• CLASS：注解在class文件中可用，但会被VM丢弃（该类型的注解信息会保留在源码里和class文件里，在执行的时候，不会加载到虚拟机中），请注意，当注解未定义Retention值时，默认值是CLASS，如Java内置注解，@Override、@Deprecated、@SuppressWarnning等
• RUNTIME：注解信息将在运行期(JVM)也保留，因此可以通过反射机制读取注解的信息（源码、class文件和执行的时候都有注解的信息），如SpringMvc中的@Controller、@Autowired、@RequestMapping等。

注解元素及其数据类型

通过上述对@Test注解的定义，我们了解了注解定义的过程，由于@Test内部没有定义其他元素，所以@Test也称为标记注解（marker annotation），但在自定义注解中，一般都会包含一些元素以表示某些值，方便处理器使用，这点在下面的例子将会看到：

上述定义一个名为DBTable的注解，该用于主要用于数据库表与Bean类的映射（稍后会有完整案例分析），与前面Test注解不同的是，我们声明一个String类型的name元素，其默认值为空字符，但是必须注意到对应任何元素的声明应采用方法的声明方式，同时可选择使用default提供默认值，@DBTable使用方式如下：

关于注解支持的元素数据类型除了上述的String，还支持如下数据类型

• 所有基本类型（int,float,boolean,byte,double,char,long,short）
• String
• Class
• enum
• Annotation
• 上述类型的数组

倘若使用了其他数据类型，编译器将会丢出一个编译错误，注意，声明注解元素时可以使用基本类型但不允许使用任何包装类型，同时还应该注意到注解也可以作为元素的类型，也就是嵌套注解，下面的代码演示了上述类型的使用过程：

编译器对默认值的限制

编译器对元素的默认值有些过分挑剔。首先，元素不能有不确定的值。也就是说，元素必须要么具有默认值，要么在使用注解时提供元素的值。其次，对于非基本类型的元素，无论是在源代码中声明，还是在注解接口中定义默认值，都不能以null作为值，这就是限制，没有什么利用可言，但造成一个元素的存在或缺失状态，因为每个注解的声明中，所有的元素都存在，并且都具有相应的值，为了绕开这个限制，只能定义一些特殊的值，例如空字符串或负数，表示某个元素不存在。

注解不支持继承

注解是不支持继承的，因此不能使用关键字extends来继承某个@interface，但注解在编译后，编译器会自动继承java.lang.annotation.Annotation接口，这里我们反编译前面定义的DBTable注解

虽然反编译后发现DBTable注解继承了Annotation接口，请记住，即使Java的接口可以实现多继承，但定义注解时依然无法使用extends关键字继承@interface。

快捷方式

所谓的快捷方式就是注解中定义了名为value的元素，并且在使用该注解时，如果该元素是唯一需要赋值的一个元素，那么此时无需使用key=value的语法，而只需在括号内给出value元素所需的值即可。这可以应用于任何合法类型的元素，记住，这限制了元素名必须为value，简单案例如下

Java内置注解与其它元注解

接着看看Java提供的内置注解，主要有3个，如下：

@Override：用于标明此方法覆盖了父类的方法，源码如下

@Deprecated：用于标明已经过时的方法或类，源码如下，关于@Documented稍后分析：

@SuppressWarnnings:用于有选择的关闭编译器对类、方法、成员变量、变量初始化的警告，其实现源码如下：

其内部有一个String数组，主要接收值如下：

deprecation：使用了不赞成使用的类或方法时的警告；unchecked：执行了未检查的转换时的警告，例如当使用集合时没有用泛型 (Generics) 来指定集合保存的类型; fallthrough：当 Switch 程序块直接通往下一种情况而没有 Break 时的警告;path：在类路径、源文件路径等中有不存在的路径时的警告; serial：当在可序列化的类上缺少 serialVersionUID 定义时的警告; finally：任何 finally 子句不能正常完成时的警告; all：关于以上所有情况的警告。

这个三个注解比较简单，看个简单案例即可：

前面我们分析了两种元注解，@Target和@Retention，除了这两种元注解，Java还提供了另外两种元注解，@Documented和@Inherited，下面分别介绍：

@Documented 被修饰的注解会生成到javadoc中

使用javadoc命令生成文档：

zejian@zejiandeMBP annotationdemo$ javadoc DocumentDemo.java DocumentA.java DocumentB.java 

• 如下：

可以发现使用@Documented元注解定义的注解(@DocumentA)将会生成到javadoc中,而@DocumentB则没有在doc文档中出现，这就是元注解@Documented的作用。

@Inherited 可以让注解被继承，但这并不是真的继承，只是通过使用@Inherited，可以让子类Class对象使用getAnnotations()获取父类被@Inherited修饰的注解，如下：

注解与反射机制

前面经过反编译后，我们知道Java所有注解都继承了Annotation接口，也就是说　Java使用Annotation接口代表注解元素，该接口是所有Annotation类型的父接口。同时为了运行时能准确获取到注解的相关信息，Java在java.lang.reflect 反射包下新增了AnnotatedElement接口，它主要用于表示目前正在 VM 中运行的程序中已使用注解的元素，通过该接口提供的方法可以利用反射技术地读取注解的信息，如反射包的Constructor类、Field类、Method类、Package类和Class类都实现了AnnotatedElement接口，它简要含义如下

Class：类的Class对象定义

Constructor：代表类的构造器定义

Field：代表类的成员变量定义

Method：代表类的方法定义

Package：代表类的包定义

下面是AnnotatedElement中相关的API方法，以上5个类都实现以下的方法

简单案例演示如下：

运行时注解处理器

了解完注解与反射的相关API后，现在通过一个实例（该例子是博主改编自《Tinking in Java》）来演示利用运行时注解来组装数据库SQL的构建语句的过程

上述定义4个注解，分别是@DBTable(用于类上)、@Constraints(用于字段上)、 @SQLString(用于字段上)、@SQLString(用于字段上)并在Member类中使用这些注解，这些注解的作用的是用于帮助注解处理器生成创建数据库表MEMBER的构建语句，在这里有点需要注意的是，我们使用了嵌套注解@Constraints，该注解主要用于判断字段是否为null或者字段是否唯一。必须清楚认识到上述提供的注解生命周期必须为@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)，即运行时，这样才可以使用反射机制获取其信息。有了上述注解和使用，剩余的就是编写上述的注解处理器了，前面我们聊了很多注解，其处理器要么是Java自身已提供、要么是框架已提供的，我们自己都没有涉及到注解处理器的编写，但上述定义处理SQL的注解，其处理器必须由我们自己编写了，如下

如果对反射比较熟悉的同学，上述代码就相对简单了，我们通过传递Member的全路径后通过Class.forName()方法获取到Member的class对象，然后利用Class对象中的方法获取所有成员字段Field，最后利用field.getDeclaredAnnotations()遍历每个Field上的注解再通过注解的类型判断来构建建表的SQL语句。这便是利用注解结合反射来构建SQL语句的简单的处理器模型，是否已回想起Hibernate？

Java 8中注解增强

元注解@Repeatable

元注解@Repeatable是JDK1.8新加入的，它表示在同一个位置重复相同的注解。在没有该注解前，一般是无法在同一个类型上使用相同的注解的

//Java8前无法这样使用@FilterPath("/web/update")@FilterPath("/web/add")public class A {}

Java8前如果是想实现类似的功能，我们需要在定义@FilterPath注解时定义一个数组元素接收多个值如下

但在Java8新增了@Repeatable注解后就可以采用如下的方式定义并使用了

我们可以简单理解为通过使用@Repeatable后，将使用@FilterPaths注解作为接收同一个类型上重复注解的容器，而每个@FilterPath则负责保存指定的路径串。为了处理上述的新增注解，Java8还在AnnotatedElement接口新增了getDeclaredAnnotationsByType() 和 getAnnotationsByType()两个方法并在接口给出了默认实现，在指定@Repeatable的注解时，可以通过这两个方法获取到注解相关信息。

但请注意，旧版API中的getDeclaredAnnotation()和 getAnnotation()是不对@Repeatable注解的处理的(除非该注解没有在同一个声明上重复出现)。注意getDeclaredAnnotationsByType方法获取到的注解不包括父类，其实当 getAnnotationsByType()方法调用时，其内部先执行了getDeclaredAnnotationsByType方法，只有当前类不存在指定注解时，getAnnotationsByType()才会继续从其父类寻找，但请注意如果@FilterPath和@FilterPaths没有使用了@Inherited的话，仍然无法获取。下面通过代码来演示：

从执行结果来看如果当前类拥有该注解@FilterPath,则getAnnotationsByType方法不会从CC父类寻找，下面看看另外一种情况，即AA类上没有@FilterPath注解

注意定义@FilterPath和@FilterPath时必须指明@Inherited，getAnnotationsByType方法否则依旧无法从父类获取@FilterPath注解，这是为什么呢，不妨看看getAnnotationsByType方法的实现源码：

新增的两种ElementType

在Java8中 ElementType 新增两个枚举成员，TYPE_PARAMETER 和 TYPE_USE ，在Java8前注解只能标注在一个声明(如字段、类、方法)上，Java8后，新增的TYPE_PARAMETER可以用于标注类型参数，而TYPE_USE则可以用于标注任意类型(不包括class)。如下所示

这里主要说明一下TYPE_USE，类型注解用来支持在Java的程序中做强类型检查，配合第三方插件工具（如Checker Framework），可以在编译期检测出runtime error（如UnsupportedOperationException、NullPointerException异常），避免异常延续到运行期才发现，从而提高代码质量，这就是类型注解的主要作用。总之Java 8 新增加了两个注解的元素类型ElementType.TYPE_USE 和ElementType.TYPE_PARAMETER ，通过它们，我们可以把注解应用到各种新场合中。

原文链接：http://blog.csdn.net/javazejian/article/details/71860633