戴哥说Java（三）——Java的反射和注解

📖 小记：毕设快开题了，本来和清华的老师商量着做 Android 安全的课题，一直在看相关论文。最近又说和 Swinburn 那边做，不过做好了可以去华为交流，也挺好。在看 Android 安全的论文时，曾想到一个idea，利用Java的注解和反射机制，在程序运行时加一些感兴趣的信息。注解和反射我之前也没有写过博客，特此记录。

一、反射 Reflection ⌛

动态语言和静态语言

在讲反射前，我们先谈谈静态语言和动态语言。众所周知，Java是一门静态语言，变量的数据类型在声明时即确定。JavaScript是一种常见的动态语言，其变量的数据类型在运行时才能确定且不唯一，会随着程序而改变。

但在反射机制的帮助下，Java可以视为一种“准动态语言”，通过反射实现类似动态语言的效果，使编程更加灵活。

所谓反射

同时，Java又是面向对象的语言，所有功能的实现依靠一个个对象。
正常的对象调用首先需要 import 对应的包（package），然后通过 new 实例化一个对象，最后调用对象的方法或属性。
反射则是反其道而行之，通过对象获取对应类的信息，主要有以下方式：

1. 通过 forName() 方法，参数为完整包名+类名。
2. 通过对象的 getClass() 方法。
3. 通过 类型.class 获得。
4. 通过 getSuperclass() 获取父类。

// 通过forName获取类的class对象，括号内为完整包名+类名
Class cls1 = Class.forName("com.bean.User");
Class cls2 = Class.forName("com.bean.User");
System.out.println(cls1.hashCode()+"    "+cls2.hashCode()); // 同一个class
// 通过对象获得
Class cls3 = usr1.getClass();
// 通过.class获得
Class cls4 = User.class;
// 获得父类类型
Class cls5 = cls1.getSuperclass();
System.out.println(cls5);
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Class 是从 JDK 1.0 起就实现的一个类，可以理解为“管理类的一个类”。通过反射得到 Class 后，就可以调用 Class 的一些方法，其中很重要的就有如 getAnnotations、getFields、getMethods 等，分别得到类的注解、属性、方法等信息。
反射搭配注解，大大提高了 Java 语言的灵活性。

二、注解 Annotation 💉

注解在 SpringBoot 中有广泛的应用，也是 Java 高级编程的一部分。在详细讲解前，可以将注解认为是标签，它允许开发者在不改变代码逻辑的情况下，为源代码加入一些补充信息。

如何声明一个注解

一个例子 MyAnnotation

@Target(value = {ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnnotation {
    // 注解的参数格式  参数类型 + 参数名()
    String name() default "";
    int age() default 0;
    int id() default -1; // 若默认值为-1，表示不存在
}
1
2
3
4
5
6
7
8

可以看出，注解本质上是一个 @interface 类型，但和普通类型不同的是，下面声明的是参数名而不是方法名。声明完参数后还可以通过 default 关键字写默认值。在 @interface 前还有两个注解，@Target 和 @Retention，它们被称为元注解，即修饰注解的注解。

四类元注解

Java 中定义了四类元注解，它们在声明自定义注解时使用，分别是 Target、Retention、Documented 和 Inherited。

@Target

该注解用于标识自定义注解适用的代码上下文，可选参数由 java.lang.annotation.ElementType 中的枚举常量决定。

public enum ElementType {
	/** 以下从 JDK5 开始支持 */
    TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR,
    LOCAL_VARIABLE, ANNOTATION_TYPE, PACKAGE,
    /** 以下两个从 JDK8 开始支持 */
    TYPE_PARAMETER, TYPE_USE
}
1
2
3
4
5
6
7

@MyAnnotation 中声明的适用类型为 TYPE 和 MTTHOD，说明该注解可以用于方法或者类。

@Retention

Retention 翻译过来是保留，即注解信息会在什么情况下保留。有三种保留策略，在 java.lang.annotation.RetentionPolicy 中声明。

public enum RetentionPolicy {
    /** 源码级 注解会被编译器丢弃 */
    SOURCE,
    /** 类文件级 这是默认级别
     * 注解会被记录在编译器编译完的 .class 文件中，但不会被JVM在运行时保留 */
    CLASS,
    /** 运行时级 注解不仅保留在 .class 文件中，还被JVM在运行时保留
     * 可通过反射机制被读到 */
    RUNTIME
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

从源码可以看出，保留程度 RUNTIME > CLASS > SOURCE。如果要和反射机制配合使用，必须声明为 RUNTIME。

🎉彩蛋：Java 内置注解

Java还有三类内置注解，Override、Deprecated 和 SuppressWarnings。
Override 是最常见的，表示重写父类或接口的方法。Deprecated 表示该方法或类已被弃用，可能影响功能实现。SuppressWarnings 表示被该注解修饰的类、方法、属性等报出的警告，会被编译器抑制。