高级工程师-Java注解
高级工程师-java注解
前言
代码，就是我们身为程序员的名片。
简洁，优雅，统一，是我们的追求。
优秀的代码，会给浏览者一种艺术的美感。如dl大神的juc包，感兴趣的小伙伴，可以研究一下。
那么日常中，各位看到的优秀代码，有着哪些特点呢？充分利用的工具类（lang3，lombok，validation等等），完善的注解，统一的代码规范等等。还有的，就是java语言的诸多高级特性（lambda，stream，io等）。
java语言中，有三个特性，是高级工程师不可或缺的：
- 注解
- 反射
- 泛型
如果代码中，存在这些东西，那么即使应用得还不够合理，也能够从侧面证明这位程序员的技术追求。
这三点是初级工程师很难掌握的，因为缺乏了解与需求（或者说想不到对应的需求）。而高级工程师为了给出更加具有通用性，业务无侵入的代码，就常常需要与这些特性打交道。
在不断积累后的今天，我觉得我可以尝试写一写自己对这些特性的认识了。
今天就从注解开始，阐述我对高级工程师的一些编码认识。
简介
我发现很多小伙伴总是在喜欢记忆一些注解的功能，比如表示非空的@notnull等。
这里，我要从功能与原理角度说明两点：
- 功能：注解是一种“增强型”的注释。只不过相对于只能给人看的注释，注解可以给电脑（jvm，程序等）看。
- 原理：注解的底层是annotation接口的继承者。只不过相对于日常使用的接口，注解需要使用@interface，但是编译的结果依旧是接口继承（如testannotation extend annotation）。
请大家牢记上面两点，这是有关注解认识的绝对核心。
只要大家抓住这两个角度去认识注解，那么很快就可以成为注解达人。后续很多阐述都会从这两个角度，去为大家解释。如为什么人们常说注解是无法继承的，为什么需要元注解等等。
注解的目录结构
其实可以看到，jdk中有关注解的内容很少，非常适合作为三大特性的入门啊。因为注解的实现基础是存在于jvm中的，jdk只是提供了对应的工具。
annotation接口
上面提到注解的底层是接口，这里以图为证。
注意，仔细看这个接口的注释。注释中明确提出，虽然注解的本质是接口。但是直接引用annotation接口，是无法实现注解功能的。
元注解
简介
通俗来说，元注解就是注解的注解。
首先元注解，是java自带的预置注解。从这个角度，需要与@xxx修饰的自定义注解进行区分。
站在功能上来说，元注解就是专门修饰注解的“注释”，用来告诉编译器，虚拟机，相关的信息（如运行时间，目标对象）。
站在原理上来说，元注解也是注解，也是使用了@interface（底层依旧是继承annotation接口）。
不过注解，在底层实现已经继承annotation接口，那么就无法通过继承接口的方式（java不支持多重继承），来保存元注解的信息（尤其这个信息往往不止一类）。那么注解的元注解信息是如何保存，并交给计算机的呢？答案就是通过runtimevisibleannotations进行相关信息的保存的。以下就是对dynamicpropertyverification注解反编译的结果，重点在于反编译结果的最后一段。
classfile /d:/idea_project/ideaprojects/learning/demo/target/classes/tech/jarry/learning/demo/common/anno/dynamicpropertyverification.class
last modified apr 12, 2020; size 899 bytes
md5 checksum 72657e8b89f0de070bf7085b0dd975da
compiled from "dynamicpropertyverification.java"
public interface tech.jarry.learning.demo.common.anno.dynamicpropertyverification extends java.lang.annotation.annotation
minor version: 0
major version: 52
flags: acc_public, acc_interface, acc_abstract, acc_annotation
constant pool:
#1 = class #28 // tech/jarry/learning/demo/common/anno/dynamicpropertyverification
#2 = class #29 // java/lang/object
#3 = class #30 // java/lang/annotation/annotation
#4 = utf8 message
#5 = utf8 ()ljava/lang/string;
#6 = utf8 annotationdefault
#7 = utf8 property verification fail
#8 = utf8 groups
#9 = utf8 ()[ljava/lang/class;
#10 = utf8 signature
#11 = utf8 ()[ljava/lang/class<*>;
#12 = utf8 payload
#13 = utf8 ()[ljava/lang/class<+ljavax/validation/payload;>;
#14 = utf8 sourcefile
#15 = utf8 dynamicpropertyverification.java
#16 = utf8 runtimevisibleannotations
#17 = utf8 ljava/lang/annotation/documented;
#18 = utf8 ljava/lang/annotation/target;
#19 = utf8 value
#20 = utf8 ljava/lang/annotation/elementtype;
#21 = utf8 field
#22 = utf8 ljava/lang/annotation/retention;
#23 = utf8 ljava/lang/annotation/retentionpolicy;
#24 = utf8 source
#25 = utf8 ljavax/validation/constraint;
#26 = utf8 validatedby
#27 = utf8 ltech/jarry/learning/demo/common/anno/dynamicpropertyverificationvalidator;
#28 = utf8 tech/jarry/learning/demo/common/anno/dynamicpropertyverification
#29 = utf8 java/lang/object
#30 = utf8 java/lang/annotation/annotation
{
public abstract java.lang.string message();
descriptor: ()ljava/lang/string;
flags: acc_public, acc_abstract
annotationdefault:
default_value: s#7
public abstract java.lang.class<?>[] groups();
descriptor: ()[ljava/lang/class;
flags: acc_public, acc_abstract
annotationdefault:
default_value: []signature: #11 // ()[ljava/lang/class<*>;
public abstract java.lang.class<? extends javax.validation.payload>[] payload();
descriptor: ()[ljava/lang/class;
flags: acc_public, acc_abstract
annotationdefault:
default_value: []signature: #13 // ()[ljava/lang/class<+ljavax/validation/payload;>;
}
sourcefile: "dynamicpropertyverification.java"
runtimevisibleannotations:
0: #17()
1: #18(#19=[e#20.#21])
2: #22(#19=e#23.#24)
3: #25(#26=[c#27])
最后一段，通过runtimevisibleannotations，保存了所需要的元注解信息。
如果对jvm底层原理有了解的小伙伴，应该对runtimevisibleannotations不陌生。不了解的小伙伴，可以查看class runtimevisibleannotations
预置注解
元注解
元注解是java自带的，主要分为：
- @rentention：表示目标注解的保持策略。其value为retentionpolicy。如果目标注解没有使用该注解，则默认使用retentionpolicy.class
- @target：表示目标注解的应用目标类型。其value为elementtype。如果目标注解没有使用该注解，则目标注解可以用于除了type_parameter和type_use以外的任何地方（这两个类型都是java8新添加的）。
- @documented：表示目标注解可以出现在javadoc中。
- @repeatable：表示目标注解可以在同一位置，重复使用。
- @inherited：表示目标注解可以随着所修饰的类的继承关系，被子类继承。
@retention
源码：
@documented
@retention(retentionpolicy.runtime)
@target(elementtype.annotation_type)
public @interface retention {
/**
* returns the retention policy.
* @return the retention policy
*/
retentionpolicy value();
}
通过retentionpolicy枚举表示目标注解的保持策略。
public enum retentionpolicy {
/**
* 目标注解会在编译期丢失
*/
source,
/**
* 默认行为。虽然目标注解会通过编译，保存至.class文件中，但是jvm不会在运行时识别该注解。
*/
class,
/**
* 常用行为。目标注解会保存至.class文件中，jvm会在运行时识别，并记录该注解。所以可以通过反射获取对应的信息。
* 详见 java.lang.reflect.annotatedelement
*/
runtime
}
为了便于大家理解，这里再举一些例子。这里挑选一些java自带的，不用大家再去自己写demo，增加认知负荷：
- @retention（retentionpolicy.source)：如@override注解，由于该注解只是用于进行代码检测，所以只要存在于源码中即可，故选择retentionpolicy.source。类似的还有@suppresswarnings注解等。
- @retention（retentionpolicy.class)：涉及注解处理器，所以实例很少。可以查看自定义注解之编译时注解(retentionpolicy.class)（一）。
- @retention（retentionpolicy.runtime)：如@deprecated，由于该注解需要在运行时提示用户注解修饰的方法，类等已经过时，所以需要jvm中有对应“注释”信息，故采用retentionpolicy.runtime。类似的还有@repeatable等。
@target
@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();
}
通过elementtype枚举表示目标注解的应用目标类型。
public enum elementtype {
/** 类，接口（包括注解，即annotation接口），或者枚举类型 */
type,
/** 属性 (包括枚举常量，枚举常量示例：retention.source) */
field,
/** 方法 */
method,
/** 形参（形式参数） */
parameter,
/** 构造器 */
constructor,
/** 本地变量 */
local_variable,
/** 注解类型 */
annotation_type,
/** 包 */
package,
/**
* 类型参数（针对数据类型）
* @since 1.8
*/
type_parameter,
/**
* 类型（功能域包含parameter与type_parameter）
* @since 1.8
*/
type_use
}
这里不会一一举例，只会点出重点：
- type_parameter与type_use是java8新增加的。所以使用java7的小伙伴要注意。
- elementtype.type涵盖范围很广泛，在不知用哪个时，可以先用这个。
@documented
默认情况下，注解是不出现在 javadoc 中的。通过给目标注解加上 @documented 元注解，能使目标注解出现在 javadoc 中。
从源码可以看出，@documented是一个没有任何成员的标记注解。
@repeatable
@repeatable注解的使用，引用一个不错的。
package com.zejian.annotationdemo;
import java.lang.annotation.*;/**
* created by zejian on 2017/5/20.
*/
@target({elementtype.type,elementtype.field,elementtype.method})
@retention(retentionpolicy.runtime)
@repeatable(filterpaths.class)
public @interface filterpath {
string value();
}
@target(elementtype.type)
@retention(retentionpolicy.runtime)
@interface filterpaths {
filterpath[] value();
}
@filterpath("/web/update")
@filterpath("/web/add")
@filterpath("/web/delete")
上述代码，其实分为两个部分：
- 使用@repeatable注解，使得其修饰的@filterpath，可以在目标上重复标记（便于设置不同的成员变量）。
- 通过@filterpaths注解（包含成员变量-filterpath[] value ()），将@filterpath集中到@filterpaths中，便于后续逻辑处理。
@inherited
@inherited同样是只能修饰注解的元注解，它所标注的目标注解具有继承性。
这里解释一下这个继承性，这并不是注解间的继承。而是指目标注解可以随着类的继承，而被子类继承。简单说，就是目标注解修饰的类，其后代类也会被该注解标注（可以通过getannotation方法获取）。
这里不再赘述，感兴趣的小伙伴，可以查看java 注解（annotation）中的相关示例。
功能注解
java预置的功能注解，主要分为：
- @override：该注解修饰的目标方法，必须是重写基类方法，或实现对应接口方法，否则编译器会报错。
- @deprecated：该注解修饰的目标，表示已经过时，不推荐使用。编码时，使用该注解的目标，会有划线提示。
- @suppresswarnings：该注解修饰的目标，将会忽略某些异常（由注解的value指定），从而通过编译器编译。
- @safevarargs：该注解修饰的构造函数（只能修饰构造函数），将会忽略可变参数带来的警告。该注解于java7引入。
- @functionalinterface：该注解修饰的接口，为函数式接口。如java.util.function下的consumer
接口，作为一个函数式接口，被该注解修饰（函数式接口不一定有该注解修饰，但被该注解修饰的接口，一定是函数式接口）。
自定义注解
到了这里，大家应该对注解不再陌生了。
而在日常开发中，我们常常需要自定义开发一些注解。
自定义注解分为以下步骤：
- [必选] 使用@interface来构建自定义注解。一般在创建自定义注解的同时，就达成了该要求。
- [可选] 使用@target元注解。通过该注解，确定自定义注解的作用目标类型。注意：如果目标注解没有使用该注解，则目标注解可以用于除了type_parameter和type_use以外的任何地方（这两个类型都是java8新添加的）。
- [可选] 使用@retention元注解。通过该注解，明确自定义注解的生命周期，或者说自定义注解作用域。如果目标注解没有使用该注解，则默认使用retentionpolicy.class
- [可选] 添加成员变量。格式为“long value() default 1000l;”，与java8的接口成员变量非常类似。注意：注解的成员变量只能采用无参方法表示。并且注解的成员变量，只能采用基本数据类型(char，boolean,byte、short、int、long、float、double)和string、enum、class、annotations数据类型,以及这一些类型的数组。
- [可选] 使用自定义注解。自定义注解的使用领域很多，主要分为两个方向：
- 利用已有框架，不需要自己实现相关逻辑，自定义注解多作为标记注解。如配合springboot的注解，形成自己的注解（相关的逻辑由springboot自己处理）
- 利用已有框架，需要自己实现部分逻辑（不涉及反射），但需要关联已有框架，并实现对应接口。如validation框架的自定义校验注解，感兴趣的小伙伴，可以查看我之前写的validation框架的应用。
- 可选择已有框架，需要自己实现诸多逻辑。如在aop中，我们常常需要通过反射，获取自定义注解的信息（如参数等），或者自定义注解修饰的目标的信息（如参数，方法名等）。这部分，我会在后续的反射部分详细说明。
总结
简单总结一下，本文主要描述了：
- 注解是什么：增强型的注释，本质是接口
- 元注解是什么：注解的注解，作用是为了标识目标注解。包括@target，@retention，@documented，@repeatable,@inherited.
- 预置注解是什么：jdk自带的经典功能注解，如@override，@deprecated，@suppresswarnings，@safevarargs，@functionalinterface。
- 自定义注解如何实现：主要分为五步，但是其中必要的步骤，就一步：使用@interface来构建自定义注解。
至此，java注解的内容就基本展现了。
最后，还是强调两个方面：
- 注解就是增强型的注释（可被计算机识别的注释），本质是接口。把握住这两点，就非常好理解注解与它的各种规则，行为。
- 注解本身并没有任何功能（因为它只是注释，本质也只是接口），需要其他代码支撑，它才能体现价值。
希望对大家有所帮助，还有不清楚的地方，可以查看下列参考目录。
愿与诸君共进步。
附录
参考
上一篇： 后端前端联调须知
下一篇： 断点调试获取程序当前位置的运行结果