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    java注解机制及其原理

    伊谢尔伦伊谢尔伦2017-02-03 14:47:31原创586
    注解也叫元数据,例如我们常见的@Override和@Deprecated,注解是JDK1.5版本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。它主要的作用有以下四方面:

    1. 生成文档,通过代码里标识的元数据生成javadoc文档。

    2. 编译检查,通过代码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。

    一般注解可以分为三类:

    注解的使用

    注解的使用非常简单,只需在需要注解的地方标明某个注解即可,例如在方法上注解:

    public class Test {
        @Override    
          public String tostring() {        
              return "override it";
        }
    }

    例如在类上注解:

    @Deprecated
    public class Test {
    }

    所以Java内置的注解直接使用即可,但很多时候我们需要自己定义一些注解,例如常见的spring就用了大量的注解来管理对象之间的依赖关系。下面看看如何定义一个自己的注解,下面实现这样一个注解:通过@Test向某类注入一个字符串,通过@TestMethod向某个方法注入一个字符串。

    ①创建Test注解,声明作用于类并保留到运行时,默认值为default。

    @Target({ElementType.TYPE})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface Test {
        String value() default "default";
    }

    ②创建TestMethod注解,声明作用于方法并保留到运行时。

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

    ③测试类,运行后输出default和tomcat-method两个字符串,因为@Test没有传入值,所以输出了默认值,而@TestMethod则输出了注入的字符串。

    @Test()
    public class AnnotationTest {
        @TestMethod("tomcat-method")
        public void test(){
        }
        public static void main(String[] args){
            Test t = AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class);
            System.out.println(t.value());
            TestMethod tm = null;
            try {
                tm = AnnotationTest.class.getDeclaredMethod("test",null).getAnnotation(TestMethod.class);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(tm.value());
        }
    }

    注解的原理

    前面介绍了如何使用Java内置的注解以及如何自定义一个注解,接下去看看注解实现的原理,看看在Java的大体系下面是如何对注解的支持的。还是回到上面自定义注解的例子,对于注解Test,如下,如果对AnnotationTest类进行注解,则运行时可以通过AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class)获取注解声明的值,从上面的句子就可以看出,它是从class结构中获取出Test注解的,所以肯定是在某个时候注解被加入到class结构中去了。

    @Test("test")
    public class AnnotationTest {
        public void test(){
        }
    }

    从java源码到class字节码是由编译器完成的,编译器会对java源码进行解析并生成class文件,而注解也是在编译时由编译器进行处理,编译器会对注解符号处理并附加到class结构中,根据jvm规范,class文件结构是严格有序的格式,唯一可以附加信息到class结构中的方式就是保存到class结构的attributes属性中。我们知道对于类、字段、方法,在class结构中都有自己特定的表结构,而且各自都有自己的属性,而对于注解,作用的范围也可以不同,可以作用在类上,也可以作用在字段或方法上,这时编译器会对应将注解信息存放到类、字段、方法自己的属性上。

    在我们的AnnotationTest类被编译后,在对应的AnnotationTest.class文件中会包含一个RuntimeVisibleAnnotations属性,由于这个注解是作用在类上,所以此属性被添加到类的属性集上。即Test注解的键值对value=test会被记录起来。而当JVM加载AnnotationTest.class文件字节码时,就会将RuntimeVisibleAnnotations属性值保存到AnnotationTest的Class对象中,于是就可以通过AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class)获取到Test注解对象,进而再通过Test注解对象获取到Test里面的属性值。

    这里可能会有疑问,Test注解对象是什么?其实注解被编译后的本质就是一个继承Annotation接口的接口,所以@Test其实就是“public interface Test extends Annotation”,当我们通过AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class)调用时,JDK会通过动态代理生成一个实现了Test接口的对象,并把将RuntimeVisibleAnnotations属性值设置进此对象中,此对象即为Test注解对象,通过它的value()方法就可以获取到注解值。

    Java注解实现机制的整个过程如上面所示,它的实现需要编译器和JVM一起配合。

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