Annotation

• Annotation

　　Annotation其实是代码里的特殊标记，这些标记可以在编译、类加载、运行时被读取，并执行相应的处理。通过使用Annotation，程序开发人员可以在不改变原有逻辑的情况下，在源文件嵌入一些补充信息。代码分析工具、开发工具和部署工具可以通过这些补充信息进行验证或者进行部署。

　　Annotation提供了一条为程序元素设置元数据的方法，从某些方面来看，Annotation就像修饰符一样被使用，可用于修饰包、类、构造器、方法、成员变量、参数、局部变量的声明，这些信息被存储在Annotation的“name=value”对中。

　　Annotation能被用来为程序元素(类、方法、成员变量等)设置元数据。值得指出的是：Annotation不能影响程序代码的执行，无论增加、删除Annotation，代码都始终如一地执行。如果希望让程序中的Annotation能在运行时起一定的作用，只有通过某种配套的工具对Annotation中的信息进行访问的处理，访问和处理Annotation的工具统称APT（Annotation Processing Tool）。

• 　基本的Annotation

　　Annotation必须使用工具来处理，工具负责提取Annotation里包含的元数据，工具还会根据这些元数据增加额外的功能。在系统学习新的Annotation语法之前，先看一下Java提供的三个基本Annotation的用法：使用Annotation时要在其前面增加@符号，并把该Annotation当成一个修饰符使用，用于修饰它支持的程序元素。

　　三个基本的Annotation如下：

1. 1. @Override         限定重写父类的方法
   2. @Deprecated     标示已过时
   3. @SuppressWarnings     抑制编译器警告

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 动物类
 */
@SuppressWarnings("unchecked") //压制警告
public class Animal {
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    
    /**
     * 动物吃的方法
     */
    public void eat(){
        System.out.println("animal eat method");
    }
}

/**
 * 狗类
 */
class Dog extends Animal{
    /**
     * 规定狗吃的方法继承自动物，就加上该@Override注解
     */
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println("dog eat method");
    }
    
    /**
     * 定义标识该方法已过期，以后不建议使用该方法
     */
    @Deprecated
    public  void go(){
        
    }
}

•  自定义Annotation

　　定义新的Annotation类型使用@interface关键字，它用于定义新的Annotation类型。定义一个新的Annotation类型与定义一个接口非常像，如下代码可定义一个简单的Annotation：

public @interface Login {
    
}

　  定义了该Annotation之后，就可以在程序任何地方来使用该Annotation，使用Annotation时的语法非常类似于public、final这样的修饰符。通常可用于修饰程序中的类、方法、变量、接口等定义，通常我们会把Annotation放在所有修饰符之前，而且由于使用Annotation时可能还需要为其成员变量指定值，因而Annotation长度可能比较长，所以通常把Annotation另放一行，如下程序所示：

/**
 * 定义一个Annotation
 */
public @interface Login {
  
}

class LoginTest{
    /**
     * 使用Annotation
     */
    @Login
　　 public void login(){
        
    }
}

　　Annotation不仅可以是这种简单Annotation，Annotation还可以带成员变量，Annotation的成员变量在Annotation定义中以无参数方法的形式声明。其方法名和返回值定义了该成员的名字和类型。如下代码可以定义一个有成员变量的Annotation：

/**
 * 定义一个注解
 */
public @interface Login {
    //定义两个成员变量
    String username();
    String password();
}

　　一旦在Annotation里定义了成员变量之后，使用该Annotation时应该为该Annotation的成员变量指定值，如下代码所示：

/**
 * 定义一个注解
 */
public @interface Login {
    //定义两个成员变量
    String username();
    String password();
}

class LoginTest{
    /**
     * 使用注解
     */
    @Login(username="lisi", password="111111")
    public void login(){
        
    }
}

　  我们还可以在定义Annotation的成员变量时为其指定初始值，指定成员变量的初始值可使用default关键字，如下代码：

/**
 * 定义一个注解
 */
public @interface Login {
    //定义两个成员变量
    //以default为两个成员变量指定初始值
    String username() default "zhangsan";
    String password() default "123456";
}

　　如果为Annotation的成员变量指定了默认值，使用该Annotation则可以不为这些成员变量指定值，而是直接使用默认值。如下代码：

/**
 * 定义一个注解
 */
public @interface Login {
    //定义两个成员变量
    //以default为两个成员变量指定初始值
    String username() default "zhangsan";
    String password() default "123456";
}

class LoginTest{
    /**
     * 使用注解
　　　* 因为它的成员变量有默认值，所以可以无须为成员变量指定值，而直接使用默认值
     */
    @Login
    public void login(){
        
    }
}

　　*根据我们介绍的Annotation是否可以包含成员变量，我们可以把Annotation分为如下两类：

• • 标记Annotation： 一个没有成员定义的Annotation类型被称为标记。这种Annotation仅使用自身的存在与否来为我们提供信息。如前面介绍的@Override。
  • 元数据Annotation：那些包含成员变量的Annotation，因为它们可接受更多元数据，所以也被称为元数据Annotation。　　　　　　　　

•  提取Annotation的信息

　　前面已经提到：Java使用Annotation接口来代表程序元素前面的注释（反射的时候用它来接收注解对象），该接口是所有Annotation类型的父接口。如下图所示是Annotation接口：

　　除此之外，Java在java.lang.reflect包下新增了AnnotateElement接口，该接口代表程序中可以接受注释的程序元素，该接口主要有如下几个实现类（注意以下是类）：

1. 1. Class：类定义。
   2. Constructor：构造器定义。
   3. Field：类的成员变量定义。
   4. Method：类的方法定义。
   5. Package：类的包定义。

　　如图所示以Method类为例：

　　

　　

　　java.lang.reflect包下主要包含一些实现反射功能工具类，实际上，java.lang.reflect包提供的反射API扩充了读取运行时Annotation的能力。当一个Annotation类型被定义为运行时Annotation后，该注解才是运行时可见，当class文件被装载时被保存在class文件中的Annotation才会被虚拟机读取。

　　AnnotatedElement接口是所有程序元素（如Class、Method、Constructor）的父接口，所以程序通过反射获取了某个类的AnnotatedElement对象（如Class、Method、Constructor）之后，程序就可以调用该对象的如下三个方法来访问Annotation信息：

1. 1. getAnnotation(Class<T> annotationClass);  //返回该程序元素上存在的、指定类型的注释，如果该类型的注释不存在，则返回null。
   2. Annotation[] getAnnotations();      //返回该程序元素上存在的所有注释。
   3. boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass);      //判断该程序元素上是否包含指定类型的注解，存在则返回true，否则返回false。　　　　

　　下面程序片段用于获取Test类的info方法里的所有注释，并将这些注释打印出来：

//@Retention注解指定Login注解可以保留多久
//（元注释后面讲）
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
//@Target注解指定注解能修饰的目标(只能是方法)
@Target(ElementType.METHOD)
@interface Login{
    String username() default "zhangsan";
    String password() default "123456";
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1.1通过反射获取info方法类
        Method method = Test.class.getMethod("info");
        //2.1判断该方法上是否存在@Login注释
        boolean annotationPresent = method.isAnnotationPresent(Login.class);
        if(annotationPresent){
            System.out.println("info方法上存在@Login注释");
        }else{
            System.out.println("info方法上不存在@Login注释");
        }
        //3.1获取方法上的所有注释
        Annotation[] annotations = method.getAnnotations();
        for(Annotation a : annotations){
            //如果是@Login注释，则强制转化，并调用username方法，和password方法。
            if(a !=null && a instanceof Login){
                String username = ((Login)a).username();
                String password = ((Login)a).password();
                System.out.println("username:" + username);
                System.out.println("password:" + password);
            }
            System.out.println(a);
        }
    }
    
    @Login
    @Deprecated
    public void info(){}
}

•  使用Annotation的例子

　　下面分别介绍两个使用Annotation的例子，第一个Annotation @Test没有任何成员变量，仅是一个标记Annotation，它的作用是标记哪些方法是可测试的。

//[rɪˈtenʃn]保留
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
// [ˈtɑ:gɪt]目标
@Target(ElementType.METHOD)
@interface Test {
    
}

class Junit{
    @Test
    public static void test1(){
        
    }
    
    public static void test2(){
        
    }
    
    public static void test3(){
        
    }
    
    @Test
    public static void test4(){
        
    }

}

public class TestTarget{
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1.1通过反射获取类
        Class<?> forName = Class.forName("com.test.annotation.test1.Junit");
        //1.2获取该类自身声明的所有方法
        Method[] methods = forName.getDeclaredMethods();
        int checkCount = 0; //测试的数量
        int uncheckCount = 0;  //未测试的数量
        for (Method method : methods) {
            if(method.isAnnotationPresent(Test.class)){
                checkCount++;
            }else{
                uncheckCount++;
            }
        }
        System.out.println("测试的方法有" + checkCount);
        System.out.println("未测试的方法有" + uncheckCount);
    }
}

　　运行结果如图所示：

　　　　

　　上面程序定义了一个标记Test Annotation，定义该Annotation时使用了@Retention和@Target两个系统元注释，其中@Retention注释指定Test注释可以保留多久，@Target注释指定Test注释能修饰的目标（只能是方法）。正如前面提到的，仅仅使用注释来标识程序元素对程序是不会有任何影响的，这也是Java注释的一条重要原则。

　　通过这个运行结果可以看出，程序中的@Test起作用了，Junit类里以@Test注释修饰的方法被正常测试了。

　　前面介绍的只是一个标记Annotation，程序通过判断该Annotation来决定是否运行指定方法，下面程序通过使用元数据Annotation来简化事件编程，在传统的事件编程中总是需要通过addActionListener方法来为事件源绑定事件监听器，本示例中则通过ActionListenerAnno Annotation来为程序中的按钮绑定监听器。

//(元注释后面讲)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.FIELD)  //定义作用在字段上
@Documented
@interface ActionListenerAnno {
    //该listener成员变量用于保存监听器实现类
    Class<? extends ActionListener> listener();
}

public class TestListener {
    JFrame jf = new JFrame("测试");
    @ActionListenerAnno(listener=OkListener.class)
    private JButton ok = new JButton("确认");
    @ActionListenerAnno(listener=CancelListener.class)
    private JButton cancel = new JButton("取消");
    public void init() throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, InstantiationException{
        JPanel jp = new JPanel();
        jp.add(ok);
        jp.add(cancel);
        jf.add(jp);
        ButtonActionListener.process(this);
        jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        jf.pack();
        jf.setLocationRelativeTo(null);
        jf.setVisible(true);
    }
    public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        new TestListener().init();
    }
}

class OkListener implements ActionListener{
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println("确认按钮被点击");
        JOptionPane.showMessageDialog(null, "确认按钮被点击");
    }
}

class CancelListener implements ActionListener{
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println("取消按钮被点击");
        JOptionPane.showMessageDialog(null, "取消按钮被点击");
    }
    
}

class ButtonActionListener{
    public static void process(Object obj) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, InstantiationException{
        Class<? extends Object> clazz = obj.getClass();
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
        for(Field f : fields){
            //将指定Field设置成可自由访问的，避免private的Field不能访问
            f.setAccessible(true);
            //获取指定Field的ActionListenerAnno类型的注解
            ActionListenerAnno a = f.getAnnotation(ActionListenerAnno.class);
            // 获取成员变量f的值
            Object fObj = f.get(obj);
            if(a != null && fObj instanceof AbstractButton){
                // 获取a注解里的listner元数据（它是一个监听器类）
                Class<? extends ActionListener> listenerClazz = a.listener();
                // 使用反射来创建listner类的对象
                ActionListener al = listenerClazz.newInstance();
                AbstractButton ab = (AbstractButton)fObj;
                // 为ab按钮添加事件监听器
                ab.addActionListener(al);
            }
        }
    }
}

 运行结果：

　　单击如上图所示窗口的“确定”按钮，将会弹出“确认按钮被点击”的对话框，这表明使用该注释成功地为 ok、cancel两个按钮绑定了事件监听器。

• JDK的元Annotation

　　JDK除了在java.lang 下提供了3个基本Annotation之外，还在java.lang.annotation包下提供了四个Meta Annotation(元Annotation)，这四个Annotation都是用于修饰其他Annotation定义。

• 使用@Retention

　　@Retention只能用于修饰一个Annotation定义，用于指定该Annotation可以保留多长时间，@Retention包含一个RetentionPolicy类型的value成员变量，所以使用@Retention时必须为该value成员变量指定值。

　　value成员变量的值只能是如下三个：

1. 1. RetentionPolicy.CLASS: 编译器将把注释记录在class文件中。当运行Java程序时，JVM不在保留注释，这是默认值。
   2. RetentionPolicy.RUNTIME: 编译器将把注释记录在class文件中。当运行Java程序时，JVM也会保留注释，程序可以通过反射获取该注释。
   3. RetentionPolicy.SOURCE:  注解仅存在于源码中，在class字节码文件中不包含。

• 使用@Target

　　@Target也是用于修饰一个Annotation定义，它用于指定被修饰Annotation能用于修饰那些程序元素。@Target Annotation也包含一个名为value的成员变量，该成员变量只能是如下几个：

1. 1. ElementType.ANNOTATION_TYPE: 指定该策略的Annotation只能修饰Annotation。
   2. ElementType.CONSTRUCTOR:  指定该策略的Annotation能修饰构造器。
   3. ElementType.FIELD:  指定该策略的Annotation只能修饰成员变量。
   4. ElementType.LOCAL_VARIABLE:  指定该策略的Annotation只能修饰局部变量。
   5. ElementType.METHOD: 指定该策略的Annotation只能修饰方法。
   6. ElementType.PACKAGE:  指定该策略的Annotation只能修饰包定义。
   7. ElementType.PARAMETER:  指定该策略的Annotation可以修饰参数。
   8. ElementType.TYPE:  指定该策略的Annotation可以修饰类、接口（包括注释类型）或枚举定义。

• 使用@Documented

　　@Documented用于指定该元Annotation修饰的Annotation类将被javadoc工具提取成文档，如果定义Annotation类时使用了@Documented修饰，则所有使用该Annotation修饰的程序元素的API文档中将会包含该Annotation说明。

• 使用@Inherited

　　@Inherited 元 Annotation指定被它修饰的Annotation将具有继承性：如果某个类使用了A Annotation（定义该Annotation时使用了@Inherited修饰）修饰，则其子类将自动具有A注释。

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