Java注解Annotation浅析

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1. 概述

Java在1.5版本引入注解Annotation，又称Java标注，注解是一种语法元数据，可以被直接使用到源代码中，类/方法/变量/参数/包名等都可以被注解。和Javadoc标签不同，编译器在生成class文件时候能够保留注解代码，同时，可能为了在程序运行过程中（run-time）可以使用注解，Java虚拟机会把注解保留，这样就可以通过反射获取注解Annotation的相关信息。

2. 内置注解

其实我们平时会经常遇见注解，例如@Override、@Deprecated等等，这些都是JDK中内置的注解，先来看看Java内置的注解主要有哪些。

作用于Java代码的注解
- @Override 检查某个方法是否是复写的方法，如果这个方法在父类或者实现的接口中未找到，编译会出错。
- @Deprecated 标记某个方法或者类被废弃，如果使用该类或者方法，编译过程会报警告
- @SuppressWarnings 通知编译器忽略关于被标注的参数的警告
- @SafeVarargs 忽略关于调用含有泛型参数的方法或者构造器的警告，1.7新增注解
- @FunctionalInterface 表明某一个声明的接口将被用作功能性接口，1.8新增注解
作于其他注解的注解，被称为元注解（Meta Annotation）
- @Retention 指明被标注的注解在什么时候使用（也就是注解什么时候会被保留）
  - 仅仅在源代码中保留，在编译过程中丢弃（RetentionPolicy.SOURCE）
  - 注解在编译过程中保存到class文件，在class文件被加载时候忽略（RetentionPolicy.CLASS）
  - 注解在class文件加载时候被读取，也就是运行中注解可用，可以通过反射获取注解信息（RetentionPolicy.RUNTIME）
- @Documented 指明在生成Javadoc时候，被标注的注解将被写入Javadoc文档中
- @Target 指明被标注的注解的作用范围
  - ElementType.TYPE:用于描述类、接口(包括注解类型) 或enum声明
  - ElementType.FIELD:用于描述域
  - ElementType.METHOD:用于描述方法
  - ElementType.PARAMETER:用于描述参数
  - ElementType.CONSTRUCTOR:用于描述构造器
  - ElementType.LOCAL_VARIABLE:用于描述局部变量
  - ElementType.ANNOTATION_TYPE:用于描述注解
  - ElementType.PACKAGE:用于描述包
- @Inherited 指明被标注的注解是被继承的，也就是说如果一个@Inherited修饰的annotation类型被用于一个类，则这个annotation也会作用于改类的子类。
- @Repeatable 指明被标注的注解可以多次作用于同一个对象，1.9新增注解

3. 自定义注解

上面说了那么多注解，大家集中关注元注解，我们自定义注解时候，通常会使用元注解来协助我们。自定义注解格式为public @interface 注解名 {定义体}，使用@interface自定义注解时，自动继承了java.lang.annotation.Annotation接口。自定义注解时，不能继承其他的注解或接口。注解中声明的方法实际上是声明了一个注解参数，方法的名称就是参数的名称，返回值类型就是参数的类型，可以通过default来声明参数的默认值。

自定义注解很简单，使用@interface来定义一个注解，如下。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
public @interface ClassInfo {
    String author() default "Wang";
    String date();
    String comments();
}

自定义了一个名为ClassInfo的注解，根据@Retention可以得知这个注解会一直存在，也就是在程序运行中时候，这个注解还是有效的；@Target(ElementType.TYPE)说明ClassInfo注解的是作用于类、接口或enum声明的；@Documented说明ClassInfo信息可以被写入Javadoc文档中。

再来看一下自定义注解中的一些注解参数，里面有三个注解参数，注解参数是可以设置默认值，例如author注解参数，默认值为Wang，其他两个参数就没有默认值。

再来看另一个自定义的注解。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface MethodInfo {
    String description() default "No Description";
    String date();
}

这个自定义的注解MethodInfo是作用于方法的，在程序运行中时候，这个注解也会存在；里面有两个注解参数。

注解参数的定义（方法的定义），只能用public或者default两个访问权限修饰符，参数的类型支持以下几种。

八种基本数据类型（byte，int，short，long，float，double，char，boolean）
String类型
Class类型
enum类型
Annotation类型
以上所有类型的数组

4. 注解的使用

除了上面两个注解，又添加了一个Field作用域的注解。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.FIELD)
public @interface FieldInfo {
    String type();
    String name();
}

自定义的注解中的注解参数如果没有声明默认值，在使用自定义注解时候，必须给这些参数赋值，否则编译器会报错。

看一下注解使用的代码：

@ClassInfo(author = "wang",
        date = "2016/9/13",
        comments = "annotation demo")
public class AnnotationDemo {

    @FieldInfo(type = "public", name = "firstField")
    public int firstField;

    @FieldInfo(type = "private", name = "secondField")
    private String secondField;

    @MethodInfo(description = "method in AnnotationDemo", name = "firstMethod")
    public void firstMethod(String value) {
        System.out.printf("first method involved");
    }

    @MethodInfo(description = "method in AnnotationDemo", name="secondMethod")
    private void secondMethod() {
        System.out.printf("first method involved");
    }
}

5. 获取注解信息

要获取注解信息，首先得保证注解在程序运行时候会存在，所以一般会给自定义的注解添加了@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)元注解，这样在程序运行过程中，我们可以通过反射去获取一些注解信息，关于反射的说明，可以查看这篇文章。

public class AnnotationTest {
    public static void main(String[] args) {
        resolveClassAnnotationInfo(AnnotationDemo.class);
        resolveFieldAnnotationInfo(AnnotationDemo.class);
        resolveMethodAnnotationInfo(AnnotationDemo.class);
    }

    private static void resolveClassAnnotationInfo(Class<?> clz) {
        // 判断该类是否有ClassInfo注解
        if(clz.isAnnotationPresent(ClassInfo.class)) {
            ClassInfo classInfo = (ClassInfo) clz.getAnnotation(ClassInfo.class);
            System.out.println(classInfo.author() + " " + classInfo.comments() + " " + classInfo.date());
        }
    }

    private static void resolveFieldAnnotationInfo(Class<?> clz) {
        Field[] fields = clz.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            if(field.isAnnotationPresent(FieldInfo.class)) {
                FieldInfo fieldInfo = (FieldInfo) field.getAnnotation(FieldInfo.class);
                System.out.println(fieldInfo.type() + " " + fieldInfo.name());
            }
        }
    }

    private static void resolveMethodAnnotationInfo(Class<?> clz) {
        Method[] methods = clz.getDeclaredMethods();
        for (Method method : methods) {
            if(method.isAnnotationPresent(MethodInfo.class)) {
                MethodInfo methodInfo = (MethodInfo) method.getAnnotation(MethodInfo.class);
                System.out.println(methodInfo.name() + " " + methodInfo.description());
            }
        }
    }
}

通过反射获取类中的Field/Method等等，通过getAnnotation()或者getAnnotations()获取相关注解，拿到具体注解就可以获取具体的信息了。

运行结果输出如下：

图-1 运行结果图

6. 总结

对于Java的初学者甚至是有一定经验的Java开发人员，对Java注解的接触可能比较少，而在实际中，也很少用到注解，但是会经常会在代码里面看见，这篇文章算是对注解的浅显介绍，最起码在代码层面是阅读无压力的。