Java 8 注解探秘

 
Java SE 1.5引入了注解,程序员通过注解可以为程序编写元数据(metadata)。根据 Oracle 官方文档,注解的定义如下:“注解是元数据的一种形式,提供与程序相关的数据,该数据不是程序本身的一部分”。 
 
可以在代码中的任何位置使用注解,比如类、方法和变量上使用。从 Java 8开始,注解也可以用于类型声明。
 
注解代码与程序本身没有任何直接关系,只有其他程序或 JVM 利用注解信息实现特定功能。
 
注解语法
 
注解由字符 @ 和注解名组成,即 @AnnotationName。当编译器发现这个语法该元素时,会把它解析为注解。例如:
 
@ExampleAnnotation
publicclass SampleClass {

}

 
上面的注解称为 ExampleAnnotation,标记在 SampleClass 上。
 
注解可以包含属性,在声明注解时以键值对的形式给出。例如: 
 
@ExampleAnnotation(name = ”first name”, age = 35)
publicvoidsimpleMethod(){
}
 
请注意,这里 ExampleAnnotation 是一个方法注解。如果注解只包含一个属性,在声明注解时可以忽略属性名。示例如下:
 
@ExampleAnnotation(“I am the only property”)
publicvoidsimpleMethod(){

}

 
一个元素可以使用多个注解。比如下面这个示例:
 
@Annotation1
@Annotation2(“Another Annotation”)
publicclass SimpleClass {
}
 
从 J2SE 8 开始,可以为同一个元素多次使用相同的注解,例如:
 
@ExampleAnnotation(“Annotation used”)
@ExampleAnnotation(“Annotation repeated”)
publicclass SimpleClass {

}

 
在 @Repeatable 部分会对此进行详细地讨论。
 
Java 预定义注解
 
Java 支持一组预先定义好的注解。下面介绍了Java Core 中提供的注解:
 
@Retention: 该注解用来修饰其他注解,并标明被修饰注解的作用域。其 value 的属性值包含3种:
 
  • SOURCE:注解仅在源代码中可用。编译器和 JVM 会忽略此注解,因此在运行时不可用;
  • CLASS:编译器会处理该注解,但 JVM 不会处理,因此在运行时不可用;
  • RUNTIME:JVM 会处理该注解,可以在运行时使用。
 
@Target: 该注解标记可以应用的目标元素:
 
  • ANNOTATION_TYPE:可修饰其他注解;
  • CONSTRUCTOR:可以修饰构造函数;
  • FIELD:可以修饰字段或属性;
  • LOCAL_VARIABLE:可以修饰局部变量;
  • METHOD:可以修饰 method;
  • PACKAGE:可以修饰 package 声明;
  • PARAMETER:可以修饰方法参数;
  • TYPE:可以修饰 Class、Interface、Annotation 或 enum 声明;
  • PACKAGE:可以修饰 package 声明;
  • TYPE_PARAMETER:可以修饰参数声明;
  • TYPE_USE:可以修饰任何类型。
 
@Documented: 该注解可以修饰其他注解,表示将使用 Javadoc 记录被注解的元素。
 
@Inherited: 默认情况下,注解不会被子类继承。但是,如果把注解标记为 @Inherited,那么使用注解修饰 class 时,子类也会继承该注解。该注解仅适用于 class。注意:使用该注解修饰接口时,实现类不会继承该注解。
 
@Deprecated: 标明不应该使用带此注解的元素。使用这个注解,编译器会对应生成告警。该注解可以应用于 method、class 和字段。
 
@SuppressWarnings: 告诉编译器由于特定原因不产生告警。
 
@Override: 该注解通知编译器,该元素正在覆盖(Override)父类中的元素。覆盖元素时,不强制要求加上该注解。但是当覆盖没有正确完成时,例如子类方法的参数与父类参数不同或者返回类型不匹配时,可以帮助编译器生成错误。
 
@SafeVarargs: 该注解断言(Assert)方法或构造函数代码不会对其参数执行不安全(Unsafe)操作。
 
@Repeatable 注解
 
该注解表示可以对同一个元素多次使用相同的注解。
 
下面这个例子有助于更清楚地理解。
 
首先,需要定义一个可重复修饰 class 的注解。
 
@Retention (RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target (ElementType.TYPE_USE)
@Repeatable (RepeatableAnnotationContainer.class)
public @interface RepeatableAnnotation(){
String values();
}
 
RepeatableAnnotation可以重复修饰元素。
 
接下来,定义 RepeatableAnnotationContainer注解类型。这是一个注解类型容器,包含一个 RepeatableAnnotation 类型的数组。
 
public @interface RepeatableAnnotationContainer {
RepeatableAnnotation [] value();

}

 
现在,Repeatable 可以元素进行多次注释。
 
@RepeatableAnnotation (“I am annotating the class”)
@RepeatableAnnotation (“I am annotating the class again”)
@RepeatableAnnotation (“I am annotating the classfor the third time”)
publicclass RepeatedAnnotationExample {
}
 
在程序中要获取注解中的值,先要获取容器中的数组,数组的每个元素将包含一个值。例如:
 
@RepeatableAnnotation (“I am annotating the class”)
@RepeatableAnnotation (“I am annotating the class again”)
@RepeatableAnnotation(“I am annotating the classfor the third time”)
publicclass RepeatableAnnotationExample {
publicstaticvoidmain(String [] args){
Class object = RepeatableAnnotationExample.class
Annotation[] annotations = object.getAnnotations();
for (Annotation annotation : annotations) {
RepeatableAnnotationContainer rac = (RepeatableAnnotationContainer) annotation;
RepeatableAnnotation [] raArray = rac.value();
for (RepeatableAnnotation ra : raArray) {
System.out.println(ra.value);
}
}
}

}

 
执行结果:
 
I am annotating the class
I am annotating the class again
I am annotating the classfor the third time.
 
类型注解
 
Java 8发布后,注解可以用于任何类型(Type),这意味着只要可以使用类型的地方就能使用注解。例如,使用新运算符创建类实例、类型转换、用 implements 实现接口、抛出异常等,这种注解称为类型注解。 
 
这种注解能够帮助分析与改进 Java 程序,提供更强大的类型检查。Java 8发布前,Java 没有提供类型检查框架。但是通过类型注解可以开发类型检查框架,对 Java 程序进行检查。
 
举例来说,假设我们希望特定变量在程序执行过程中始终不为 null。可以编写一个自定义插件 NonNull,并为特定变量加上该注解进行检查。变量声明如下:
 
@NonNull String notNullString;
 
编译代码时,如果发现任何可能将变量赋值为 null 的代码,编译器会检查潜在问题并给出告警。
 
自定义注解
 
Java 允许程序员自定义注解。自行定义注解的语法:
 
public @interface CustomAnnotation { }
 
上面的代码会创建一个 CustomAnnotation新注解。@Interface 关键字可用于自定义注解。
 
自定义注解时,必须设置两个必填属性。可以在定义中增加其他属性,但这两个重要属性是必需的,即 Retention Policy 和 Target
 
这两个属性(注解)被用来修饰自定义注解。此外,在自定义注解时可以定义属性。例如:
@Retention (RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target (ElementType.ELEMENT)
public @interface CustomAnnotation {
public String name()default “Mr Bean”;
public String dateOfBirth();
}
上面的自定义注解中,Retention Policy 为 RUNTIME,这表明该注解可以在 JVM 运行时使用;Target 设为 ELEMENT,表示该注解可以修饰任何元素与类型。 
 
此外,它还具有两个属性:name 与 dateOfBirth。其中,name 属性默认值为 Mr Bean, dateOfBirth 没有默认值。
 
注意,声明的 Method 没有带任何参数以及 throws 语句。此外,返回类型仅限于 String、class、enum、注解以及上述类型的数组。
 
现在,可以像下面这样使用自定义注解:
 
@CustomAnnotation (dateOfBirth = “1980-06-25”)
publicclass CustomAnnotatedClass {

}

 
同样,可以使用 @Target(ElementType.METHOD) 创建自定义注解修饰 method。
 
获取注解及属性
 
Java Reflection API 提供了几种方法,可以在运行时中从 class、method 和其他元素中获取注解。 
 
AnnotatedElement接口定义了所有的方法,其中最重要的一个是:
 
  • getAnnotations(): 返回指定元素的所有注解,包括定义元素时未明确写出的注解。
  • isAnnotationPresent(annotation): 检查注解在当前元素上是否可用。
  • getAnnotation(class): 获取 class 参数使用的注解,如果参数不存在注解返回 null。
 
这个 class 支持 java.lang.Class、java.lang.reflect.Method 和 java.lang.reflect.Field,基本上可以适用任何的 Java 元素。
下面的示例程序展示了如何获取自定义注解的相关信息:
 
publicstaticvoidmain(String [] args){
Class object = CustomAnnotatedClass.class;
// 从类中获取所有注解
Annotation[] annotations = object.getAnnotations();
for( Annotation annotation : annotations ) {
System.out.println(annotation);
}
// 检查是否存在注解
if( object.isAnnotationPresent( CustomAnnotationClass.class ) ) {
// 获取需要的注解
Annotation annotation = object.getAnnotation(CustomAnnotationClass.class) ;
System.out.println(annotation);
}
// 获取注解属性
for(Annotation annotation : annotations) {
System.out.println(“name: “ + annotation.name());
System.out.println(“Date of Birth: “+ annotation.dateOfBirth());
}
// 对所有方法执行相同的操作
for( Method method : object.getDeclaredMethods() ) {
if( method.isAnnotationPresent( CustomAnnotationMethod.class ) ) {
Annotation annotation = method.getAnnotation(CustomAnnotationMethod.class );
System.out.println( annotation );
}
}
}
 
总结
 
注解逐渐成为 J2EE 开发栈的重要组成部分,在开发任何企业级应用都需要用到。现如今,几乎所有流行的开发库出于不同目的都开始使用注解,比如代码质量分析、单元测试、XML 解析、依赖项注入等。大量使用了注解的开发库有 Hibernate、Spring MVC、Findbugs、JAXB 和 JUnit。 
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