进阶指南！深入理解Java注解

Java
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2023-06-02
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你可以在 java 开发过程中，遇到过需要将元数据（描述其他数据的数据）与类、方法或者其他元素相关联的情况。

例如，在开发过程中，需要识别大型应用程序中未完成的类。对于每个未完成的类，元数据可能包含未完成类的开发人员的项目、预计完成时间。

在Java 5之前，注释（Comments）是Java提供将元数据与应用程序元素相关联的唯一灵活机制。

但是，注释是一种非常非常不好的选择。

由于编译器会忽略它们，incident，注释在运行过程中是没有意义的。即使它们可用，也必须对文本进行解析，以获得关键的数据项。

但是，这对注释的规范性有严格的要求。

Java 5通过引入注解（ Annotation s），将元数据与各种应用程序元素相关联起来，这种标准机制来改变了一切。

该机制包括四个部分：

  • 用于声明注解类型的 @interface 机制
  • 元注释类型，可用于标识注释类型适用的应用程序元素， 标识注解的生命周期（注释类型的实例）
  • 通过对Java Reflection API的扩展来支持注解处理
  • 标准注解类型

在本文中，我将向大家解释如何使用这些组件。

使用@interface声明注解类型

你可以通过 @ 符号，加上 interface 这个保留字符来声明注解类型。

例如，下面示例，声明了一个简单的注解类型，你可以使用它用它来注解 ThreadSafe 代码： 

 // ThreadSafe.java
public@interface ThreadSafe
{
}

声明此注解类型之后，通过在此类型的实例前面加上 @ 加上类型名称进行注解，在你认为线程安全的方法前面加上这种类型的实例。

下面示例中，其中 main() 方法带有 @ThreadSafe 注释： 

 // AnnDemo.java
publicclass AnnDemo
{
   @ThreadSafe
   public static void main(String[] args)
   {
   }
}

ThreadSafe 实例除了注解类型名称外不提供其他元数据。

但是，你可以通过向此类型添加元素来提供元数据，其中元素是放置在注释类型的主体中的方法标题。

除了没有代码主体之外，元素还受到以下限制：

  • 方法标题不能声明参数
  • 方法标题不能提供throws子句
  • 方法标头的返回类型必须是原始类型（例如int），java.lang.String，java.lang.Class，枚举，注释类型或这些类型之一的数组。不能为返回类型指定其他类型。作为另一个示例，清单3给出了一个ToDo注释类型，其中包含三个元素，这些元素标识特定的编码作业，指定要完成该作业的日期，并命名负责完成该作业的编码器。

下面来看一下另外一个示例，给出了一个ToDo注释类型，其中包含三个元素，这些元素标识特定的编码任务，指定要完成该任务的日期，并命名负责完成该任务的人员。 

 // ToDo.java
public@interface ToDo
{
   int id();
   String finishDate();
   String coder() default "n/a";
}

请注意，每个元素都没有声明任何参数或throws子句，具有符合规范的返回类型（int或String），并以分号结尾。另外，最后一个元素显示可以指定默认返回值；如果注释未为元素分配值，则返回此值。

用 ToDo 来注解类方法： 

 // AnnDemo.java
publicclass AnnDemo
{
   public static void main(String[] args)
   {
      String[] cities = { "New York", "Melbourne", "Beijing", "Moscow", 
                          "Paris", "London" };
      sort(cities);
   }

   @ToDo(id = 1000, finishDate = "10/10/2019", coder = "John Doe")
   static void sort( Object [] objects)
   {
   }
}

上述示例中，为每个参数分配了一个元数据项。例如，将1000分配给id。与coder不同，必须指定id和finishDate元素。否则，编译器将报告错误。未为编码器分配值时，它将采用默认值“ n / a”。

使用元注解（meta- annotation ）

你可以注解多种类型，例如，类，方法，局部变量等。

但是，这种灵活性可能会带来问题。例如，可能只想将 ToDo 限制为方法，但是没有什么可以阻止 ToDo 用于注释其他应用类型元素的机制：

来看一个示例， 

 // AnnDemo.java
@ToDo("1000,10/10/2019,John Doe")
publicclass AnnDemo
{
   public static void main(String[] args)
   {
      @ToDo(value = "1000,10/10/2019,John Doe")
      String[] cities = { "New York", "Melbourne", "Beijing", "Moscow", 
                          "Paris", "London" };
      sort(cities);
   }

   @ToDo(value = "1000,10/10/2019,John Doe")
   static void sort(Object[] objects)
   {
   }

   @ToDo("1000,10/10/2019,John Doe")
   static boolean search(Object[] objects, Object key)
   {
      returnfalse;
   }
}

在清单7中，ToDo既用于注解AnnDemo类，又要 勇于 注解局部变量 cities 。

这些错误的注解可能会使阅读你代码的人员感到困惑。

在需要缩小注释类型的灵活性的时代，Java在其java.lang.annotation包中提供了 Target 注释类型。

Target 是元注解类型，它注释注释了注释类型，其注释那些注释了应用程序元素，例如类和方法。

它标识注释类型适用的应用程序元素的类型。

这些元素由 Target 的 ElementValue[] , value[] 元素标识。

java.lang.annotation.ElementType 是一个枚举，其常量描述应用程序元素。

例如，CONSTRUCTOR适用于构造函数，而PARAMETER适用于参数。

下面实例中的ToDo注解中，将其限制为仅注解方法： 

 // ToDo.java
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Target;

@Target({ElementType.METHOD})
public@interface ToDo
{
   String value();
}

其他元注解类型

Java 5引入了三种元注解类型，可以在java.lang.annotation包中找到它们：

  • Retention 指示带有注释类型的注释要保留多长时间。
  • Documented 表示由Javadoc和类似工具记录 Documented 注解的实例。
  • Inherited 表示注解类型是自动继承的。

Java 8引入了java.lang.annotation.Repeatable元注解类型。Repeatable用于指示注解类型是可重复的。

换句话说，你可以将来自同一可重复注释类型的多个注释应用于一个application元素，如下所示： 

 @ToDo(value = "1000,10/10/2019,John Doe")
@ToDo(value = "1001,10/10/2019,Kate Doe")
static void sort(Object[] objects)
{
}

通过对Java Reflection API的扩展来支持注解处理

注解是要处理的，否则，它将没有任何意义。

Java 5扩展了Reflection API，以帮助你创建自己的注释处理工具。

例如，Class声明一个Annotation[] getAnnotations()方法，该方法返回一个java.lang.Annotation实例数组，该实例描述由Class对象描述的元素上存在的注解。

下面示例提供了一个简单的程序，该应用程序加载一个类文件，询问其ToDo注解的方法，并输出每个找到的注解的组件： 

 // AnnProcDemo.java
import java.lang.reflect.Method;

publicclass AnnProcDemo
{
   public static void main(String[] args) throws Exception
   {
      if (args.length != 1)
      {
         System.err.println("usage: java AnnProcDemo classfile");
         return;
      }
      Method[] methods = Class.forName(args[0]).getMethods();
      for (int i = 0; i < methods.length; i++)
      {
         if (methods[i].isAnnotationPresent(ToDo.class))
         {
            ToDo todo = methods[i].getAnnotation(ToDo.class);
            String[] components = todo.value().split(",");
            System.out.printf("ID = %s%n", components[0]);
            System.out.printf("Finish date = %s%n", components[1]);
            System.out.printf("Coder = %s%n%n", components[2]);
         }
      }
   }
}

验证仅指定了一个命令行参数（标识类文件）后，main()通过Class.forName()加载类文件，调用getMethods()返回java.lang.reflect.Method对象的数组 识别类文件中的所有公共方法，并处理这些方法。

编译此源代码（javac AnnProcDemo.java）。

在运行该应用程序之前，你需要一个合适的类文件，该文件的公共方法上带有@ToDo批注。 

 // ToDo.java
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

@Target({ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public@interface ToDo
{
   String value();
}

编译修改后的 AnnDemo ， 

 java AnnProcDemo AnnDemo

会得到如下输出： 

 ID = 1000
Finish date = 10/10/2019
Coder = John Doe

ID = 1000
Finish date = 10/10/2019
Coder = John Doe

标准注解类型

在Java 5中，与Target，Retention，Documented和Inherited一起引入了java.lang.Deprecated，java.lang.Override和java.lang.SuppressWarnings。

这三种注解类型被设计为仅在编译器上下文中使用，这就是为什么将其设置为SOURCE的原因。

Deprecated 用于注解那些将要被弃用的元素，当程序不建议使用时，编译器会发出警告消息。

Override 为重写其父类对应方法的子类方法添加注解。当子类方法未重新父类方法时，编译器将报告错误。

SuppressWarnings 用于注解应用程序元素(以及这些应用程序元素中包含的所有元素)，其中任何已命名的编译器警告(例如，unchecked)都应该被禁止。


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