注解和反射

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注解和反射
什么是注解
- 注解（Annotation）是从JDK5.0开始引入的新技术。
- 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.
- Annotation的格式:
  
  注解是以"@注释名"在代码中存在的,还可以添加一些参数值,例如:@SuppressWarnings(value="unchecked").
- Annotation在哪里使用?
  
  可以附加在package , class , method , field等上面,相当于给他们添加了额外的辅助信息，
  我们可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问
内置注解
- @Override :定义在java.lang.Override中,此注释只适用于修辞方法,表示一个方法声明打算
  重写超类中的另一个方法声明.
- @Deprecated :定义在java.lang.Deprecated中,此注释可以用于修辞方法,属性,类,表示不
  鼓励程序员使用这样的元素,通常是因为它很危险或者存在更好的选择.
- @SuppressWarnings :定义在java.lang.SuppressWarnings中,用来抑制编译时的警告信息.
  与前两个注释有所不同，你需要添加一个参数才能正确使用，这些参数都是已经定义好了的。
我们选择性的使用就好了.
- @SuppressWarnings("ll")
- @SuppressWarnings("unchecked")
- @SuppressWarnings(value={"unchecked","deprecation"})
  等等.
元注解
- 元注解的作用就是负责注解其他注解, Java定义了4个标准的meta annotation类型，他们被用来
  提供对其他annotation类型作说明.
- 这些类型和它们所支持的类在java.lang .annotation包中可以找到.( @ Target , @Retention，
  @Documented , @Inherited )
  
  @Target :用于描述注解的使用范围(即:被描述的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:说明该注解将被包含在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,自动继承了java.lang. annotation.Annotation接口
分析:
- @interface用来声明一个注解,格式: public @ interface注解名{定义内容}
- 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
- 注解元素必须要有值, 我们定义注解元素时,经常使用空字符串，0作为默认值.
静态语言 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:例如新的函数、对象、甚至代码可以被
  引进，已有的函数可以被删除或是其他结构.上的变化。通俗点说就是在运行时代
  码可以根据某些条件改变自身结构。
- 主要动态语言: Object-C、 C#、 JavaScript、 PHP、 Python等。
静态语言
- 与动态语言相对应的，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Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动态性,
  我们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
  加灵活!
反射
- 反射机制，就是通过一个抽象的类名能够在自己记忆(加载类的内存)中找到相匹配的类的具体信息。
- java能够反射的前提:已经加载过这个类就可以通过类名来寻找到这个类的所有相关信息.
- 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。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
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
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()

以上的方法返回值的类型是一个Class类，此类是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类是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
获取Class对象的方式:

1. Class . forName("全类名") :将字节码文件加载进内存，返回class对象
- 多用于配置文件,将类名定义在配置文件中。读取文件，加载类
2. 类名.class :通过类名的属性class获取
- 多用于参数的传递
3. 对象. getClass() : getClass()方法在object类中定义着。
- 多用于对象的获取字节码的方式
结论:
同一个字节码文件(* .class)在一次程序运行过程中，只会被加载一次, 不论通过哪一种方式获取的Class对象都是同一个。

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
Java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。
  
  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 ()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。
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了)
示例：
```
public class Test03 {
    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();//Main类被加载  父类被加载  子类被加载
        //2.反射也会产生主动引用
        //Class c = Class.forName("com.hsz.javase.reflect.Demo04.Son");//Main类被加载  父类被加载  子类被加载
        //3.不会产生类的引用的情况
        //System.out.println(Son.b);//Main类被加载 父类被加载 2   子类不会被加载
        //Son[] sons = new Son[5]; //只有Main类被加载
        System.out.println(Son.M); //Main类被加载    1
    }
}
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;
}
```
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
Class对象功能:
1. 获取成员变量们
- Field[] getFields()
- Field getField(String name ) //只能获取public属性
- Field[] getDeclaredFields() //可以获取全部属性
- Field getDeclaredField(String name )
1. 获取构造方法们
- Constructor<?>[ ] getConstructors( )
- Constructor getConstructor(类<?>... parameterTypes)
- Constructor getDeclaredConstructor(类<?>... parameterTypes)
- Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()
1. 获取成员方法们:
- Method[] getMethods()
- Method getMethod(String name, 类<?>... parameterTypes )
- Method[] getDeclaredMethods()
- Method getDeclaredMethod(String name, 类<?>... parameterTypes)
1. 获取类名
- String getName()
Class对象的作用
- 创建类的对象:调用Class对象的newlnstance()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
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：
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，里面包含了构造器中所需的各个参数。
3. 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。
1. 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。
2. 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 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false则指示反射的对象应该实施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true则指示反射的对象在使用时应该取消Java语言访问检查。
```
public class User {

    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    ...
}
```
```
public class Test08 {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {

        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.hsz.reflection.User");

        //构造一个对象
        //User user = (User) c1.newInstance();    //本质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 user2 = (User) constructor.newInstance("小韩", 23);
        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  参数(对象,"方法的值")
        setName.invoke(user3,"小韩");
        System.out.println(user3.getName());

        //通过反射操作属性
        System.out.println("*********************************");
        User user4 = (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);
        name.set(user4,"小韩2");
        System.out.println(user4.getName());
    }

}
```
性能对比检测
```
public class Test09 {

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {

        test01();
        test02();
        test03();

    }

    //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("普通方式执行需要："+(endTime-startTime)+"ms");

    }

    //反射方式调用
    public static void test02() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {

        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("反射方式执行需要："+(endTime-startTime)+"ms");

    }

    //反射方式调用  关闭检测
    public static void test03() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {

        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("关闭检测方式执行需要："+(endTime-startTime)+"ms");

    }

}

输出结果：
普通方式执行需要：3ms
反射方式执行需要：2117ms
关闭检测方式执行需要：1757ms
```
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
- 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
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什么是注解

内置注解

元注解

自定义注解

静态语言 VS 动态语言

反射

Java反射机制提供的功能

Java反射优点和缺点

反射相关的主要API

Class类

获取Class对象的方式:

哪些类型可以有Class对象?

Java内存分析

类的加载与ClassLoader的理解

类加载器的作用

Class对象功能:

Class对象的作用

反射操作泛型