JavaSE : 注解 Annotation

注解

Java中的注解（Annotation）是一种元数据形式，用于向编译器或JVM提供有关程序元素（如类、方法、变量、参数和包）的附加信息。注解不会直接影响程序的行为或结构，但它们可以被编译器、开发工具或运行时环境用于生成代码、进行验证、执行处理或提供信息。以下是关于Java注解的几个关键点：

1. 注解的种类

1.1.内置标准注解：

  • @Override：指示一个方法覆盖了超类中的方法。
  • @Deprecated：标记已过时的元素，建议不再使用。
  • @SuppressWarnings：抑制编译器警告。

1.2.元注解：给注解用的注解

用于创建自定义注解的注解，包括：

1.2.1.@Retention：

指定注解保留策略(解析时间)，如RetentionPolicy.SOURCE（只保留在源码中）、RetentionPolicy.CLASS（保留在class文件中）或RetentionPolicy.RUNTIME（运行时可通过反射访问）。

1.2.1.1. SOURCE : 编译时（Compile Time）

编译时解析的注解在源代码被编译成字节码时被处理。这些注解主要用于生成额外的代码、检查代码的正确性或进行其他静态分析。例如，@Override, @Deprecated, 和一些编译器使用的注解如Lombok的@Data就是在编译时期被解析的。编译器或注解处理器（如APT, Annotation Processing Tool）会读取这些注解并据此执行相应的操作。

1.2.1.2.CLASS : 类加载时（Class Load Time）

这类注解在类被加载到Java虚拟机（JVM）时被解析。例如，一些框架或库会在类加载阶段利用这些注解来配置类的行为，如Spring框架使用@Component, @Service, @Autowired等注解来实现依赖注入和bean的装配，这些注解会在应用上下文初始化，即类加载时被解析和处理。

1.2.1.3.RUNTIME : 运行时（Runtime）

运行时解析的注解在应用程序运行过程中可以被读取和处理。这意味着注解信息在程序执行期间始终可用，可以通过反射API来访问这些注解。例如，@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)注解的那些注解可以在程序运行时通过反射被检测到，常用于自定义注解处理、日志记录、权限控制等场景。

1.2.2.@Target：

指定注解可以应用到哪些程序元素上。

它接受一个ElementType类型的枚举值数组作为参数，ElementType枚举定义了一系列可能的目标元素类型。以下是ElementType的一些主要选项：

  1. ElementType.TYPE: 类、接口（包括注解类型）或枚举声明。
  2. ElementType.FIELD: 类或接口中的字段声明（包括枚举常量）。
  3. ElementType.METHOD: 类或接口中的方法声明。
  4. ElementType.PARAMETER: 方法参数声明。
  5. ElementType.CONSTRUCTOR: 类的构造函数声明。
  6. ElementType.LOCAL_VARIABLE: 本地变量声明。
  7. ElementType.ANNOTATION_TYPE: 另一个注解的声明。
  8. ElementType.PACKAGE: 包声明。
  9. ElementType.TYPE_PARAMETER: 类型参数声明（Java 8及以后版本）。
  10. ElementType.TYPE_USE: 任何类型使用的地方，如泛型参数、类型转换、静态成员的类型等（Java 8及以后版本）。

1.2.3.@Documented：

指示该注解应被包含在生成的API文档中。

1.2.4.@Inherited：

允许子类继承父类上的注解。

1.2.5.@Repeatable：

自Java 8起，允许同一注解在同一声明上多次使用。

1.3.自定义注解：

开发者可以定义自己的注解，通过@interface关键字实现，用于满足特定的编程需求或框架集成。

public @interface MyAnnotation {}

1.3.1.注解的参数

定义注解参数

  1. 参数类型：注解参数必须是基本类型、String、Class、枚举类型、注解类型或者这些类型的数组。不能使用其他复杂类型如自定义类作为参数。

  2. 默认值：每个注解参数都可以有一个默认值，如果没有提供默认值且该参数又是必需的，则在使用注解时必须显式指定参数值。

  3. 参数命名：参数命名遵循Java的标识符规则，通常采用小驼峰命名法。

示例定义

public @interface MyAnnotation {String name() default "";      // 默认值为空字符串int age();                    // 必须提供值，没有默认值Class<?> clazz() default Object.class; // 默认值为Object类ElementType[] targets();       // 参数可以是数组类型
}

使用注解参数

在应用注解时，通过参数名指定参数值，如果是数组类型的参数，可以使用花括号 {} 来包裹多个值。

@MyAnnotation(name = "Alice", age = 25, clazz = String.class, targets = {ElementType.FIELD, ElementType.METHOD})
public class MyClass {// ...
}

特殊参数类型

  • Class类型参数：允许指定一个类或接口类型。
  • 枚举类型参数：限制参数为预定义的一组值。
  • 注解类型参数：允许注解作为参数，用于嵌套注解的情况。
  • 数组类型参数：支持传递多个相同类型的值，如上面的targets参数。

1.3.2.value参数

在Java注解中，value是一个特殊的参数名。当一个注解只有一个参数，并且该参数名为value时，你可以省略参数名直接指定值。这种设计让注解的使用更加简洁易读。下面是具体说明和示例：

特殊之处

  • 默认识别：如果一个注解仅定义了一个参数，并且这个参数的名字是value，那么在使用该注解时，可以直接写值而不必指定参数名。编译器会自动将这个值赋给value参数。
  • 多参数注解中的value : 即使一个注解定义了多个参数，如果其中包含名为value的参数，你仍然可以在只有一个值需要传递时省略value=。但是，如果有多个值需要指定，则所有参数都必须明确指出参数名。

示例定义

public @interface MySingleValueAnnotation {String value(); // 注意这里只有一个名为value的参数
}

使用示例

@MySingleValueAnnotation("Some text") // 直接写值，不需要写value=
public class MyClass {// ...
}// 对于非字符串或基本类型，同样适用
@MySingleValueAnnotation(123) // 假设value参数类型为int
public void myMethod() {// ...
}

2.访问注解信息

在Java中，通过反射处理注解是一种常见的做法，主要用于在运行时 ( 即使用@Retention(RUNTIME)定义的注解 ) 动态地检查和操作那些被注解标记的类、方法、字段等元素。以下是一些基本步骤和示例，展示如何使用反射来获取和使用注解信息：

2.1. 获取注解实例

首先，你需要获取到你想要检查的类、方法或字段的 Class 对象。之后，可以使用这个 Class 对象提供的几个方法来检查和获取注解：

  • isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass)：检查是否具有指定类型的注解。
  • getAnnotation(Class<? extends Annotation> annotationClass)：获取指定类型的注解实例，如果没有则返回 null。
  • getAnnotations() 或 getDeclaredAnnotations()：获取所有注解或直接声明的注解数组。

示例：获取类上的注解

假设我们有一个自定义的注解 @MyAnnotation，并应用到了某个类 MyClass 上。

@MyAnnotation(value = "Hello, World!")
public class MyClass {// ...
}

获取这个类上的 MyAnnotation 实例：

Class<MyClass> clazz = MyClass.class;
if (clazz.isAnnotationPresent(MyAnnotation.class)) {MyAnnotation myAnnotation = clazz.getAnnotation(MyAnnotation.class);System.out.println("注解的值: " + myAnnotation.value());
}

示例：获取方法上的注解

同样的，如果 MyAnnotation 应用于某个方法上：

public class MyClass {@MyAnnotation(value = "Method Annotation")public void myMethod() {// ...}
}

获取方法上的注解：

Method method = MyClass.class.getMethod("myMethod");
if (method.isAnnotationPresent(MyAnnotation.class)) {MyAnnotation myAnnotation = method.getAnnotation(MyAnnotation.class);System.out.println("方法注解的值: " + myAnnotation.value());
}

示例：基于注解值动态操作

根据注解的信息，你可以进一步决定程序的执行逻辑，例如：

if (myAnnotation != null && "Special Value".equals(myAnnotation.value())) {// 执行特定的操作
} else {// 执行默认操作
}

注意事项

  • 确保你的注解有运行时保留策略 (@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME))，否则它们不会在运行时可见。
  • 当使用反射处理注解时，考虑性能影响，特别是在频繁操作或大型项目中。
  • 利用注解可以极大地增强代码的灵活性和可配置性，但过度使用或设计不当也可能导致代码难以理解和维护。

3. 注解的作用

  • 提供配置信息：注解可以替代XML或其他外部配置文件，直接在代码中提供配置细节。
  • 代码文档化：增强代码的自我解释性，提供方法用途、参数意义等信息。
  • 编译时检查：通过编译时注解处理器进行类型安全检查、格式验证等。
  • 框架集成：许多Java框架（如Spring）使用注解来配置依赖注入、事务管理等。
  • 代码生成：一些工具可以读取注解并据此自动生成代码片段，如序列化/反序列化代码、getter/setter等。
  • 运行时处理：通过反射，应用程序可以在运行时发现和处理注解，实现动态行为。

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