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java学习：注解,反射,动态编译

 annotation 注解

 什么是注解 ?

• annotation是从jdk5.0开始引入的新技术 .
• annotation的作用 :
  • 不是程序本身 , 可以对程序作出解释.(这一点和注释没什么区别)
  • 可以被其他程序(比如:编译器等)读取.(注解信息处理流程,是注解和注释的重大区别.如果没有注解信息处理流程,则注解毫无意义)
• annotation的格式 :
  • 注解是以"@注释名"在代码中存在的 , 还可以添加一些参数值 , 例如:@suppresswarnings(value="unchecked").
• annotation在哪里使用?
  • 可以附加在package , class , method , field 等上面 , 相当于给他们添加了额外的辅助信息,我们可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问

内置注解

• @override : 定义在 java.lang.override 中 , 此注释只适用于修辞方法 , 表示一个方法声明打算重写超类中的另一个方法声明.
• @deprecated : 定义在java.lang.deprecated中 , 此注释可以用于修辞方法 , 属性 , 类 , 表示不鼓励程序员使用这样的元素 , 通常是因为它很危险或者存在更好的选择 .
• @suppresswarnings : 定义在java.lang.suppresswarnings中,用来抑制编译时的警告信息.
  • 与前两个注释有所不同,你需要添加一个参数才能正确使用,这些参数都是已经定义好了的,我们选择性的使用就好了,参数如下 :
  • 
  • @suppresswarnings("unchecked")
  • @suppresswarnings(value={"unchecked","deprecation"})

元注解

• 元注解的作用就是负责注解其他注解 , java定义了4个标准的meta-annotation类型,他们被用来提供对其他annotation类型作说明 .
• 这些类型和它们所支持的类在java.lang.annotation包中可以找到 .( @target , @retention , @documented , @inherited )
• @target : 用于描述注解的使用范围(即:被描述的注解可以用在什么地方)
  • 
  • @target(value=elementtype.type)
• @retention : 表示需要在什么级别保存该注释信息 , 用于描述注解的生命周期
  • 

 自定义注解

•  使用 @interface自定义注解时 , 自动继承了java.lang.annotation.annotation接口

  package com.test.annotation;
    
  import java.lang.annotation.elementtype;
  import java.lang.annotation.retention;
  import java.lang.annotation.retentionpolicy;
  import java.lang.annotation.target;
    
  @target(value={elementtype.method,elementtype.type})
  @retention(retentionpolicy.runtime)
  public @interface annotation01 {
   
      string studentname() default "";
      int age() default 0;
      int id() default -1;   //string indexof("abc")  -1
   
      string[] schools() default {"清华大学","北京大学"};
   
  }

•  要点 :
  • @ interface用来声明一个注解
  • 其中的每一个方法实际上是声明了一个配置参数.
    • 方法的名称就是参数的名称
    • 返回值类型就是参数的类型 ( 返回值只能是基本类型,class , string , enum ).
    • 可以通过default来声明参数的默认值
    • 如果只有一个参数成员 , 一般参数名为value
  • 注解元素必须要有值 , 我们定义注解元素时 , 经常使用空字符串,0作为默认值.
  • 也经常使用负数(-1)表示不存在的含义

• package com.test.annotation;
    
  /**
   * 测试自定义注解的使用
   */
  public class demo02 {
   
  @annotation01(age=22,studentname="狂神",id=10001,schools={"北京大学","清华大学"})
  public void test(){}
  }

 注解作业

• 实现一个小demo利用反射读取注解的信息
• 什么是orm ? -->对象object 关系relationship 映射mapping
  • 类和表结构对应
  • 属性和字段对应
  • 对象和记录对应

• @annotable("tb_student")
  public class student {
  
      @annofield(columnname = "id",type="int",length = 10)
      private int id;
      @annofield(columnname = "studentname",type="varchar",length = 10)
      private string studentname;
      @annofield(columnname = "age",type="int",length = 3)
      private int age;
  
      public int getid() {
          return id;
      }
  
      public void setid(int id) {
          this.id = id;
      }
  
      public string getstudentname() {
          return studentname;
      }
  
      public void setstudentname(string studentname) {
          this.studentname = studentname;
      }
  
      public int getage() {
          return age;
      }
  
      public void setage(int age) {
          this.age = age;
      }
  }

  import java.lang.annotation.annotation;
  import java.lang.reflect.field;
  
  //使用反射读取注解的信息,模拟处理注解信息的流程
  public class readanno {
      public static void main(string[] args) {
          try {
              class c =  class.forname("student");
  
              //获得类的所有有效注解
              annotation[] annotations = c.getannotations();
              for (annotation a:annotations){
                  system.out.println(a);
              }
  
              //获得类的指定注解
              annotable at = (annotable)c.getannotation(annotable.class);
              system.out.println(at.value());
  
              //获得类的属性的注解
              field f = c.getdeclaredfield("studentname");
              annofield af = f.getannotation(annofield.class);
              system.out.println(af);
              system.out.println(
                      af.columnname()+"--"+
                      af.length()+"--"+
                      af.type()
              );
  
              //根据获得的表名,字段的信息,拼出ddl语句,然后
              //使用jdbc执行这个sql,在数据库中生成相关的表
  
          } catch (exception e) {
              e.printstacktrace();
          }
  
  
      }
  }

• import java.lang.annotation.elementtype;
  import java.lang.annotation.retention;
  import java.lang.annotation.retentionpolicy;
  import java.lang.annotation.target;
  
  @target(value = {elementtype.field})
  @retention(retentionpolicy.runtime)
  public @interface annofield {
      string columnname();
      string type();
      int length();
  }

  import java.lang.annotation.elementtype;
  import java.lang.annotation.retention;
  import java.lang.annotation.retentionpolicy;
  import java.lang.annotation.target;
  
  @target(value = {elementtype.type})
  @retention(retentionpolicy.runtime)
  public @interface annotable {
      string value();
  }

 反射机制 reflection

 java的动态性

• 反射机制
• 动态编译
• 动态执行javascript 代码
• 动态字节码操作

动态语言

• 程序运行时 ,可以改变程序结构或变量类型 , 典型的语言 :
  • python , ruby , javascript等...
• c , c++ , java不是动态语言 , 但是java具有一定的动态性 , 我们可以利用反射机制 , 字节码操作获得类似动态语言的特性 . java的动态性让编程的时候更加灵活 !

反射机制

• 指的是可以于运行时加载 , 探知 , 使用编译期间完全未知的类 .
• 程序在运行状态中 , 可以动态加载一个只有名称的类 , 对于任意一个已加载的类 , 都能够知道这个类的所有属性和方法 , 对于任意一个对象 , 都能够调用它的任意一个方法和属性 ;

• class c = class.forname("com.kuangstudy.user")

   加载完类之后 , 在堆内存中 , 就产生了一个class类型的对象(一个类只有一个class对象) , 这个对象就包含了完整的类的结构信息 . 我们可以通过这个对象看到类的结构 , 这个对象就像一面镜子 , 透过这个镜子看到类的结构 , 所以我们形象的称之为 : 反射 .

class类介绍

• java.lang.class类十分特殊 , 用来表示 java 中类型 ( class / interface / enum / annotation / primitive type / void ) 本身
• class类的对象包含了某个被加载类的结构 , 一个被加载的类对应一个class对象 .
• 当一个class被加载 , 或当加载器( class loader ) 的defineclass() 被jvm调用 , jvm便自动产生一个class对象 .
• class类是reflection(反射)的根源 .
• 针对任何您想动态加载 , 运行的类 . 唯有先获得相应的class对象 ,

class类的对象如何获取 ?

• 运用getclass()
• 运用class.forname() -->最常被使用
• 运用.class 语法

  //测试各种类型(class,interface,enum,annotation,primitive type,void)对应的java.lang.class对象的获取方式
  
  @suppresswarnings("all")
  public class demo01 {
   
      public static void main(string[] args) {
          string path = "com.test.bean.user";
   
          try {
   
              class clazz = class.forname(path);
              //对象是表示或封装一些数据。  一个类被加载后，jvm会创建一个对应该类的class对象，类的整个结构信息会放到对应的class对象中。
              //这个class对象就像一面镜子一样，通过这面镜子我可以看到对应类的全部信息。
              system.out.println(clazz.hashcode());
   
              class clazz2 = class.forname(path); //一个类只对应一个class对象
              system.out.println(clazz2.hashcode());
   
              class strclazz = string.class;
              class strclazz2 = path.getclass(); 
              system.out.println(strclazz==strclazz2);
   
              class intclazz =int.class;
   
              int[] arr01 = new int[10];
              int[][] arr02 = new int[30][3];
              int[] arr03 = new int[30];
              double[] arr04 = new double[10];
   
              system.out.println(arr01.getclass().hashcode());
              system.out.println(arr02.getclass().hashcode());
              system.out.println(arr03.getclass().hashcode());
              system.out.println(arr04.getclass().hashcode());
   
          } catch (exception e) {
              e.printstacktrace();
          }
      }
  } 

反射机制的常见作用

• 动态加载类 , 动态获取类的信息(属性,方法,构造器)
• 动态构造对象
• 动态调用类和对象的任意方法 , 构造器
• 动态调用和处理属性
• 获取泛型信息
• 处理注解

  import java.lang.reflect.constructor;
  import java.lang.reflect.field;
  import java.lang.reflect.method;
  
  /**
   * 应用反射的api，获取类的信息(类的名字、属性、方法、构造器等)
   */
  public class demo01 {
      public static void main(string[] args) {
          string path = "com.test.bean.user";
  
          try {
              class clazz = class.forname(path);
  
              //获取类的名字
              system.out.println(clazz.getname());//获得包名+类名：com.bjsxt.test.bean.user
              system.out.println(clazz.getsimplename()); //获的类名：user
  
              //获取属性信息
              //   field[] fields = clazz.getfields(); //只能获得public的field
              field[] fields = clazz.getdeclaredfields();//获得所有的field
              field f = clazz.getdeclaredfield("uname");
              system.out.println(fields.length);
              for(field temp:fields){
                  system.out.println("属性："+temp);
              }
              //获取方法信息
              method[] methods = clazz.getdeclaredmethods();
              method m01 = clazz.getdeclaredmethod("getuname", null);
              //如果方法有参，则必须传递参数类型对应的class对象
              method m02 = clazz.getdeclaredmethod("setuname", string.class);
              for(method m:methods){
                  system.out.println("方法："+m);
              }
  
              //获得构造器信息
              constructor[] constructors = clazz.getdeclaredconstructors();
              constructor c = clazz.getdeclaredconstructor(int.class,int.class,string.class);
              system.out.println("获得构造器："+c);
              for(constructor temp:constructors){
                  system.out.println("构造器："+temp);
              }
              
          } catch (exception e) {
              e.printstacktrace();
          }
      }
  }

  import java.lang.reflect.field;
  import java.lang.reflect.method;
  
  /**
   * 通过反射api动态的操作：构造器、方法、属性
   */
  public class demo01 {
      public static void main(string[] args) {
  
          string path = "com.test.bean.user";
  
          try {
              class<user> clazz = (class<user>) class.forname(path);
  
              //通过反射api调用构造方法，构造对象
              user u = clazz.newinstance(); //其实是调用了user的无参构造方法
              system.out.println(u);
  
              constructor<user> c = clazz.getdeclaredconstructor(int.class,int.class,string.class);
              user u2 = c.newinstance(1001,18,"测试一");
              system.out.println(u2.getuname());
  
              //通过反射api调用普通方法
              user u3 = clazz.newinstance();
              method method = clazz.getdeclaredmethod("setuname", string.class);
              method.invoke(u3, "测试三");   //u3.setuname("测试三");
              system.out.println(u3.getuname());
  
              //通过反射api操作属性
              user u4 = clazz.newinstance();
              field f = clazz.getdeclaredfield("uname");
              f.setaccessible(true); //这个属性不需要做安全检查了，可以直接访问
              f.set(u4, "测试四");  //通过反射直接写属性
              system.out.println(u4.getuname()); //通过反射直接读属性的值
              system.out.println(f.get(u4));
              
          } catch (exception e) {
              e.printstacktrace();
          }
      }
  }

 反射机制性能问题

•  setaccessible
  • 启用和禁用访问安全检查的开关 , 值为true 则指示反射的对象在使用时应该取消java语言访问检查, 值为false 则指示反射的对象应该实施java语言访问检查,并不是为true就能访问为false就不能访问
  • 禁止安全检查 , 可以提高反射的运行速度
• 可以考虑使用 : cglib / javaassist字节码操作

 反射操作泛型(generic)

•  java采用泛型擦除的机制来引入泛型 , java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的 , 确保数据的安全性和免去强制类型转换的麻烦, 但是 , 一旦编译完成 , 所有的和泛型有关的类型全部擦除
• 为了通过反射操作这些类型以迎合实际开发的需求 , java新增了parameterizedtype,genericarraytype , typevariable和wildcardtype几种类型来代表不能被归一到class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型.
  • parameterizedtype:表示一种参数化的类型 , 比如collection<string>
  • genericarraytype : 表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
  • typevariable : 是各种类型变量的公共父接口
  • wildcardtype: 代表一种通配符类型的表达式 , 比如 ?.? extends number , ? super integer 

• import java.lang.reflect.method;
  import java.lang.reflect.parameterizedtype;
  import java.lang.reflect.type;
  import java.util.list;
  import java.util.map;
  
  /**
   * 通过反射获取泛型信息
   */
  public class demo01 {
      public void test01(map<string,user> map,list<user> list){
          system.out.println("demo01.test01()");
      }
      public map<integer,user> test02(){
          system.out.println("demo01.test02()");
          return null;
      }
      public static void main(string[] args) {
          try {
              //获得指定方法参数泛型信息
              method m = demo01.class.getmethod("test01", map.class,list.class);
              type[] t = m.getgenericparametertypes();
              for (type paramtype : t) {
                  system.out.println("#"+paramtype);
                  if(paramtype instanceof parameterizedtype){
                      type[] generictypes = ((parameterizedtype) paramtype).getactualtypearguments();
                      for (type generictype : generictypes) {
                          system.out.println("泛型类型："+generictype);
                      }
                  }
              }
              //获得指定方法返回值泛型信息
              method m2 = demo01.class.getmethod("test02", null);
              type returntype = m2.getgenericreturntype();
              if(returntype instanceof parameterizedtype){
                  type[] generictypes = ((parameterizedtype) returntype).getactualtypearguments();
  
                  for (type generictype : generictypes) {
                      system.out.println("返回值，泛型类型："+generictype);
                  }
              }
  
          } catch (exception e) {
              e.printstacktrace();
          }
      }
  }

 反射操作注解(annotation)

•  可以通过反射api : getannotations , getannotation获得相关的注解信息 .

  import java.lang.annotation.annotation;
  import java.lang.reflect.field;
  
  /**
   * 通过反射获取注解信息
   */
  public class demo01 {
      public static void main(string[] args) {
          try {
              class clazz = class.forname("com.test.annotation.student");
              //获得类的所有有效注解
              annotation[] annotations=clazz.getannotations();
              for (annotation a : annotations) {
                  system.out.println(a);
              }
              //获得类的指定的注解
              ttable st = (ttable) clazz.getannotation(ttable.class);
              system.out.println(st.value());
  
              //获得类的属性的注解
              field f = clazz.getdeclaredfield("studentname");
              tfield tfield = f.getannotation(tfield.class);
              system.out.println(tfield.columnname()+"--"+tfield.type()+"--"+tfield.length());
  
              //根据获得的表名、字段的信息，拼出ddl语句，然后，使用jdbc执行这个sql，在数据库中生成相关的表
          } catch (exception e) {
              e.printstacktrace();
          }
      }
  }

   

 动态编译

•  java 6.0 引入了动态编译机制
• 动态编译的应用场景 :
  • 可以做一个浏览器端编写java代码 , 上传服务器编译和运行的在线评测系统
  • 服务器动态加载某些类文件进行编译
• 动态编译的两种做法 :
  • 通过runtime调用javac , 启动新的进程去操作

    runtime run = runtime.getruntime();
    process process = run.exec("javac -cp d:/java/ hello.java");

  • 通过javacompiler动态编译
  • 
    • 第一个参数 : 为java编译器提供参数(inputstream)
    • 第二个参数 : 得到java编译器的输出信息(outputstream)
    • 第三个参数 : 接收编译器的错误信息(outputstream)
    • 第四个参数 : 可变参数(是一个string数组)能传入一个或多个java源文件
    • 返回值 : 0表示编译成功 , 非0表示编译失败

  • import javax.tools.javacompiler;
    import javax.tools.toolprovider;
    import java.lang.reflect.method;
    import java.net.urlclassloader;
    
    public class demo01 {
        public static void main(string[] args) throws exception {
    
    //通过io流操作，将字符串存储成一个临时文件(hi.java)，然后调用动态编译方法！
            string str = "public class hi {public static void main(string[] args){system.out.println(\"haha!\");}}";
    
            javacompiler compiler = toolprovider.getsystemjavacompiler();
            int result = compiler.run(null, null, null, "c:/myjava/helloworld.java");
            system.out.println(result==0?"编译成功":"编译失败");
    
    
    //通过runtime调用执行类
    //  runtime run = runtime.getruntime();  
    //        process process = run.exec("java -cp  c:/myjava    helloworld");
    //
    //        inputstream in = process.getinputstream();
    //        bufferedreader reader = new bufferedreader(new inputstreamreader(in));
    //  string info = "";
    //  while((info=reader.readline())!=null){
    //   system.out.println(info);
    //  }
    
            try {
                url[] urls = new url[] {new url("file:/"+"c:/myjava/")};
                urlclassloader loader = new urlclassloader(urls);
                class c = loader.loadclass("helloworld");
                //调用加载类的main方法
                method m = c.getmethod("main",string[].class);
                m.invoke(null, (object)new string[]{});
                //由于可变参数是jdk5.0之后才有。
                //m.invoke(null, (object)new string[]{});会编译成:m.invoke(null,"aa","bb"),就发生了参数个数不匹配的问题。
                //因此，必须要加上(object)转型，避免这个问题。
                //public static void main(string[] args)
    
            } catch (exception e) {
                e.printstacktrace();
            }
        }
    }