Java核心 - 注解

注解概述

注解是 JDK 5 开始引入的一个特性，用于对代码进行说明，可以对包、类、接口、字段、方法参数、局部变量等进行注解。主要有以下四种作用：

1. 生成文档，通过程序里标识的元数据生成 JavaDoc 文档。
2. 编译检查，通过程序里标识的元数据让编译器在编译期间进行检查验证。
3. 编译时动态处理，编译时通过代码里标识的元数据动态处理，例如动态生成代码。
4. 运行时动态处理，运行时通过代码里标识的元数据动态处理，例如使用反射注入实例。

这么说不够简单明了，常见的注解分类如下：

• 内置注解：包括@Override、@Deprecated和@SuppressWarnings，分别用于标明重写某个方法、标明某个类或方法过时、标明要忽略的警告，用这些注解标明后编译器就会进行检查。
• 元注解：元注解是用于定义注解的注解，包括@Retention、@Target、@Inherited、@Documented，@Retention用于标明注解被保留的阶段，@Target用于标明注解使用的范围，@Inherited用于标明注解可继承，@Documented用于标明是否生成javadoc文档。
• 自定义注解：可以根据自己的需求定义注解，并可用元注解对自定义注解进行注解。

注解就是 Java 代码里面的特殊标记，比如：@Override、@Test等，作用是让其他程序根据注解信息来决定怎么执行该程序。

注解可以用在类、构造器、方法、成员变量、参数等位置处

内置注解

Java 1.5开始自带的标准注解，包括@Override、@Deprecated和@SuppressWarnings：

• @Override：表示当前的方法定义将覆盖父类中的方法
• @Deprecated：表示代码被弃用，如果使用了被@Deprecated注解的代码则编译器将发出警告
• @SuppressWarnings：表示关闭编译器警告信息

@Override注解

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {
}

从该注解的源码中不难看出，该注解作用在方法上，并且在编译时有效，在编译后的 class 文件中不存在。

这个注解的作用就是告诉编译器被修饰的方法是重写父类中的方法，编译器会根据此进行检查，如果发现父类中并不存在该方法，则会报错。

@Deprecated注解

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(value={CONSTRUCTOR, FIELD, LOCAL_VARIABLE, METHOD, PACKAGE, PARAMETER, TYPE})
public @interface Deprecated {
}

从该注解的源码中可以知道，它会被文档化，能够保留到运行时，能够修饰构造方法、属性、局部变量、方法、包、参数、类型。

这个注解的作用是告诉编译器被修饰的程序元素已被“废弃”，不再建议用户使用。

@SuppressWarnings注解

@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface SuppressWarnings {
    String[] value();
}

这个注解能修饰的程序元素包括类型、属性、方法、参数、构造器、局部变量，只能存活在源码时，取值为String[]。它的作用是告诉编译器忽略指定的警告信息，它可以取的值如下所示：

参数	作用	原描述
all	抑制所有警告	to suppress all warnings
boxing	抑制装箱、拆箱操作时候的警告	to suppress warnings relative to boxing/unboxing operations
cast	抑制映射相关的警告	to suppress warnings relative to cast operations
dep-ann	抑制启用注释的警告	to suppress warnings relative to deprecated annotation
deprecation	抑制过期方法警告	to suppress warnings relative to deprecation
fallthrough	抑制确在switch中缺失breaks的警告	to suppress warnings relative to missing breaks in switch statements
finally	抑制finally模块没有返回的警告	to suppress warnings relative to finally block that don’t return
hiding	抑制与隐藏变数的区域变数相关的警告	to suppress warnings relative to locals that hide variable（）
incomplete-switch	忽略没有完整的switch语句	to suppress warnings relative to missing entries in a switch statement (enum case)
nls	忽略非nls格式的字符	to suppress warnings relative to non-nls string literals
null	忽略对null的操作	to suppress warnings relative to null analysis
rawtype	使用generics时忽略没有指定相应的类型	to suppress warnings relative to un-specific types when using
restriction	抑制与使用不建议或禁止参照相关的警告	to suppress warnings relative to usage of discouraged or
serial	忽略在serializable类中没有声明serialVersionUID变量	to suppress warnings relative to missing serialVersionUID field for a serializable class
static-access	抑制不正确的静态访问方式警告	to suppress warnings relative to incorrect static access
synthetic-access	抑制子类没有按最优方法访问内部类的警告	to suppress warnings relative to unoptimized access from inner classes
unchecked	抑制没有进行类型检查操作的警告	to suppress warnings relative to unchecked operations
unqualified-field-access	抑制没有权限访问的域的警告	to suppress warnings relative to field access unqualified
unused	抑制没被使用过的代码的警告	to suppress warnings relative to unused code

元注解

上述内置注解的定义中使用了一些元注解（注解类型进行注解的注解类），在JDK 1.5中提供了4个标准的元注解：@Target，@Retention，@Documented，@Inherited, 在JDK 1.8中提供了两个元注解 @Repeatable 和 @Native。

@Target注解

Target 注解的作用是：描述注解的使用范围（即：被修饰的注解可以用在什么地方）。

Target注解用来说明那些被它所注解的注解类可修饰的对象范围：注解可以用于修饰 packages、types（类、接口、枚举、注解类）、类成员（方法、构造方法、成员变量、枚举值）、方法参数和本地变量（如循环变量、catch参数），在定义注解类时使用了@Target 能够更加清晰的知道它能够被用来修饰哪些对象，它的取值范围定义在ElementType 枚举中。

• @Target注解

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
public @interface Target {
    /**
     * Returns an array of the kinds of elements an annotation type
     * can be applied to.
     * @return an array of the kinds of elements an annotation type
     * can be applied to
     */
    ElementType[] value();
}

• ElementType

public enum ElementType {
    /** Class, interface (including annotation type), or enum declaration */
    TYPE,

    /** Field declaration (includes enum constants) */
    FIELD,

    /** Method declaration */
    METHOD,

    /** Formal parameter declaration */
    PARAMETER,

    /** Constructor declaration */
    CONSTRUCTOR,

    /** Local variable declaration */
    LOCAL_VARIABLE,

    /** Annotation type declaration */
    ANNOTATION_TYPE,

    /** Package declaration */
    PACKAGE,

    /**
     * Type parameter declaration
     *
     * @since 1.8
     */
    TYPE_PARAMETER,

    /**
     * Use of a type
     *
     * @since 1.8
     */
    TYPE_USE
}

@Retention & @RetentionTarget注解

Reteniton注解的作用是：描述注解保留的时间范围（即：被描述的注解在它所修饰的类中可以被保留到何时） 。Reteniton注解用来限定那些被它所注解的注解类在注解到其他类上以后，可被保留到何时，一共有三种策略，定义在RetentionPolicy枚举中。

public enum RetentionPolicy {
 
    SOURCE,    // 源文件保留
    CLASS,       // 编译期保留，默认值
    RUNTIME   // 运行期保留，可通过反射去获取注解信息
}
为了验证应用了这三种策略的注解类有何区别，分别使用三种策略各定义一个注解类做测试。@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface SourcePolicy {
 
}
@Retention(RetentionPolicy.CLASS)
public @interface ClassPolicy {
 
}
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface RuntimePolicy {
 
}

用定义好的三个注解类分别去注解一个方法。

public class RetentionTest {
 
	@SourcePolicy
	public void sourcePolicy() {
	}
 
	@ClassPolicy
	public void classPolicy() {
	}
 
	@RuntimePolicy
	public void runtimePolicy() {
	}
}

通过执行 javap -verbose RetentionTest命令获取到的RetentionTest 的 class 字节码内容如下。

{
  public retention.RetentionTest();
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0

  public void sourcePolicy();
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=0, locals=1, args_size=1
         0: return
      LineNumberTable:
        line 7: 0

  public void classPolicy();
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=0, locals=1, args_size=1
         0: return
      LineNumberTable:
        line 11: 0
    RuntimeInvisibleAnnotations:
      0: #11()

  public void runtimePolicy();
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=0, locals=1, args_size=1
         0: return
      LineNumberTable:
        line 15: 0
    RuntimeVisibleAnnotations:
      0: #14()
}

从 RetentionTest 的字节码内容我们可以得出以下两点结论：编译器并没有记录下 sourcePolicy() 方法的注解信息；编译器分别使用了 RuntimeInvisibleAnnotations 和 RuntimeVisibleAnnotations 属性去记录了classPolicy()方法 和 runtimePolicy()方法 的注解信息；

@Documented注解

@Inherited注解

Inherited注解的作用：被它修饰的Annotation将具有继承性。如果某个类使用了被@Inherited修饰的Annotation，则其子类将自动具有该注解。

• 定义@Inherited注解

@Inherited
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
public @interface TestInheritedAnnotation {
    String [] values();
    int number();
}

• 使用这个注解

@TestInheritedAnnotation(values = {"value"}, number = 10)
public class Person {
}

class Student extends Person{
	@Test
    public void test(){
        Class clazz = Student.class;
        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation.toString());
        }
    }
}

• 输出

xxxxxxx.TestInheritedAnnotation(values=[value], number=10)

即使Student类没有显示地被注解 @TestInheritedAnnotation，但是它的父类 Person 被注解，而且 @TestInheritedAnnotation 被 @Inherited 注解，因此 @TestInheritedAnnotation 注解可以被继承，则 Student 类自动有了该注解。

注解与反射接口

定义注解后，如何获取注解中的内容呢？反射包java.lang.reflect下的AnnotatedElement接口提供这些方法。这里注意：只有注解被定义为RUNTIME后，该注解才能是运行时可见，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（Class、Method和Constructor）的父接口，所以程序通过反射获取了某个类的AnnotatedElement对象之后，程序就可以调用该对象的方法来访问Annotation信息。我们看下具体的先关接口

• 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。注意：此方法会忽略注解对应的注解容器。

• <T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationClass)

返回该程序元素上存在的、指定类型的注解，如果该类型注解不存在，则返回null。

• Annotation[] getAnnotations()

返回该程序元素上存在的所有注解，若没有注解，返回长度为0的数组。

• <T extends Annotation> T[] getAnnotationsByType(Class<T> annotationClass)

返回该程序元素上存在的、指定类型的注解数组。没有注解对应类型的注解时，返回长度为0的数组。该方法的调用者可以随意修改返回的数组，而不会对其他调用者返回的数组产生任何影响。getAnnotationsByType方法与 getAnnotation的区别在于，getAnnotationsByType会检测注解对应的重复注解容器。若程序元素为类，当前类上找不到注解，且该注解为可继承的，则会去父类上检测对应的注解。

• <T extends Annotation> T getDeclaredAnnotation(Class<T> annotationClass)

返回直接存在于此元素上的所有注解。与此接口中的其他方法不同，该方法将忽略继承的注释。如果没有注释直接存在于此元素上，则返回null

• <T extends Annotation> T[] getDeclaredAnnotationsByType(Class<T> annotationClass)

返回直接存在于此元素上的所有注解。与此接口中的其他方法不同，该方法将忽略继承的注释

• Annotation[] getDeclaredAnnotations()

返回直接存在于此元素上的所有注解及注解对应的重复注解容器。与此接口中的其他方法不同，该方法将忽略继承的注解。如果没有注释直接存在于此元素上，则返回长度为零的一个数组。该方法的调用者可以随意修改返回的数组，而不会对其他调用者返回的数组产生任何影响。

自定义注解

注解自定义语法

public @interface 注解名称 {
    public 属性类型 属性名称() default 默认值;
}

下面是一个自定义的注解 MyAnnotation：

public @interface MyAnnotation {
    String name() default "codermast";

    boolean sex() default true;
}

注解使用语法

@MyAnnotation(name = "hello",sex = false)
public class AnnotationTest {

    @MyAnnotation(name = "xiaoming")
    public static void main(String[] args) {
        // statement 
    }
}

特殊属性

如果注解中只有一个属性且名叫 value 时，在使用时该属性的名称可以不写。

// 特殊注解
public @interface MyAnnotation1 {
    String value();
}

// 使用时
@MyAnnotation("CoderMast")
public class AnnotationTest {
}

注解f本质

• 注解本质就是一个接口，Java 中所有注解都是继承了 Annotation 接口。
• @注解(...)：其实就是一个接口的实现类对象，实现了该注解以及 Annotation 接口。

自定义注解实例

当我们理解了内置注解, 元注解和获取注解的反射接口后，我们便可以开始自定义注解了。这个例子我把上述的知识点全部融入进来, 代码很简单：

• 定义自己的注解

package com.pdai.java.annotation;

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 MyMethodAnnotation {

    public String title() default "";

    public String description() default "";

}

• 使用注解

package com.pdai.java.annotation;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TestMethodAnnotation {

    @Override
    @MyMethodAnnotation(title = "toStringMethod", description = "override toString method")
    public String toString() {
        return "Override toString method";
    }

    @Deprecated
    @MyMethodAnnotation(title = "old static method", description = "deprecated old static method")
    public static void oldMethod() {
        System.out.println("old method, don't use it.");
    }

    @SuppressWarnings({"unchecked", "deprecation"})
    @MyMethodAnnotation(title = "test method", description = "suppress warning static method")
    public static void genericsTest() throws FileNotFoundException {
        List l = new ArrayList();
        l.add("abc");
        oldMethod();
    }
}

• 用反射接口获取注解信息

在TestMethodAnnotation中添加Main方法进行测试：

public static void main(String[] args) {
    try {
        // 获取所有methods
        Method[] methods = TestMethodAnnotation.class.getClassLoader()
                .loadClass(("com.pdai.java.annotation.TestMethodAnnotation"))
                .getMethods();

        // 遍历
        for (Method method : methods) {
            // 方法上是否有MyMethodAnnotation注解
            if (method.isAnnotationPresent(MyMethodAnnotation.class)) {
                try {
                    // 获取并遍历方法上的所有注解
                    for (Annotation anno : method.getDeclaredAnnotations()) {
                        System.out.println("Annotation in Method '"
                                + method + "' : " + anno);
                    }

                    // 获取MyMethodAnnotation对象信息
                    MyMethodAnnotation methodAnno = method
                            .getAnnotation(MyMethodAnnotation.class);

                    System.out.println(methodAnno.title());

                } catch (Throwable ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
        }
    } catch (SecurityException | ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

• 测试的输出

Annotation in Method 'public static void com.pdai.java.annotation.TestMethodAnnotation.oldMethod()' : @java.lang.Deprecated()
Annotation in Method 'public static void com.pdai.java.annotation.TestMethodAnnotation.oldMethod()' : @com.pdai.java.annotation.MyMethodAnnotation(title=old static method, description=deprecated old static method)
old static method
Annotation in Method 'public static void com.pdai.java.annotation.TestMethodAnnotation.genericsTest() throws java.io.FileNotFoundException' : @com.pdai.java.annotation.MyMethodAnnotation(title=test method, description=suppress warning static method)
test method
Annotation in Method 'public java.lang.String com.pdai.java.annotation.TestMethodAnnotation.toString()' : @com.pdai.java.annotation.MyMethodAnnotation(title=toStringMethod, description=override toString method)
toStringMethod