一文搞懂Spring中的註解與反射

2022-06-08 18:03:13

前言

註解（Annotation）不是程式，但可以對程式作出解釋，也可以被其它程式（如編譯器）讀取。

註解的格式：以@註釋名在程式碼中存在，還可以新增一些引數值例如@SuppressWarnings(value="unchecked")。

註解可在package、class、method、field等上面使用，作用是為它們新增了額外的輔助資訊，從而可以通過反射機制實現對這些後設資料的存取。

一、內建（常用）註解

1.1@Overrode

表示某方法旨在覆蓋超類中的方法宣告，該方法將覆蓋或實現在超類中宣告的方法。

1.2@RequestMapping

@RequestMapping註解的主要用途是將Web請求與請求處理類中的方法進行對映，注意有以下幾個屬性：

value:對映的請求URL或者其別名
value:對映的請求URL或者其別名
params:根據HTTP引數的存在、預設或值對請求進行過濾

1.3@RequestBody

@RequestBody在處理請求方法的參數列中使用，它可以將請求主體中的引數繫結到一個物件中，請求主體引數是通過HttpMessageConverter傳遞的，根據請求主體中的引數名與物件的屬性名進行匹配並繫結值。此外，還可以通過@Valid註解對請求主體中的引數進行校驗。

1.4@GetMapping

@GetMapping註解用於處理HTTP GET請求，並將請求對映到具體的處理方法中。具體來說，@GetMapping是一個組合註解，它相當於是@RequestMapping(method=RequestMethod.GET)的快捷方式。

1.5@PathVariable

@PathVariable註解是將方法中的引數繫結到請求URI中的模板變數上。可以通過@RequestMapping註解來指定URI的模板變數，然後使用@PathVariable註解將方法中的引數繫結到模板變數上。

1.6@RequestParam

@RequestParam註解用於將方法的引數與Web請求的傳遞的引數進行繫結。使用@RequestParam可以輕鬆的存取HTTP請求引數的值。

1.7@ComponentScan

@ComponentScan註解用於設定Spring需要掃描的被元件註解註釋的類所在的包。可以通過設定其basePackages屬性或者value屬性來設定需要掃描的包路徑。value屬性是basePackages的別名。

1.8@Component

@Component註解用於標註一個普通的元件類，它沒有明確的業務範圍，只是通知Spring被此註解的類需要被納入到Spring Bean容器中並進行管理。

1.9@Service

@Service註解是@Component的一個延伸（特例），它用於標註業務邏輯類。與@Component註解一樣，被此註解標註的類，會自動被Spring所管理。

1.10@Repository

@Repository註解也是@Component註解的延伸，與@Component註解一樣，被此註解標註的類會被Spring自動管理起來，@Repository註解用於標註DAO層的資料持久化類。

二、元註解

4個元個元註解分別是：@Target、@Retention、@Documented、@Inherited 。

再次強調下元註解是java API提供，是專門用來定義註解的註解。

@Target

描述註解能夠作用的位置，ElementType取值：

ElementType.TYPE，可以作用於類上
ElementType.METHOD，可以作用於方法上
ElementType.FIELD，可以作用在成員變數上

@Retention

表示需要在什麼級別儲存該註釋資訊（生命週期）：

RetentionPolicy.RUNTIME：記憶體中的位元組碼，VM將在執行時也保留註解，因此可以通過反射機制讀取註解的資訊

@Documented

描述註解是否被抽取到api檔案中。

@Inherited

描述註解是否被子類繼承。

三、自定義註解

學習自定義註解對於理解Spring框架十分有好處，即使在實際專案中可能不需要使用自定義註解，但可以幫助我們掌握Spring的一些底層原理，從而提高對整體專案的把握。

/**
 * 自定義註解
 * @author Created by zhuzqc on 2022/5/31 23:03
 */
public class CustomAnnotation {

    /**
     * 註解中可以為引數賦值，如果沒有預設值，那麼必須為註解的引數賦值
     * */
    @MyAnnotation(value = "解釋")
    public void test(){
    }
}
/**
 * @author zhuzqc
 */
//自定義註解必須的元註解target，指明註解的作用域（此處指明的是在類和方法上起作用）
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
//元註解retention宣告該註解在何時起作用（此處指明的是在執行時起作用）
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation{

    //註解中需宣告引數，格式為：引數型別 + 引數名();
    String value() default "";

}

四、反射機制概述

4.1動態語言與靜態語言

4.1.1動態語言

是一種在執行時可以改變其結構的語言，例如新的函數、物件甚至程式碼可以被引進，已有的函數可以被刪除或是進行其它結構上的變化。

主要的動態語言有：Object-C、C#、PHP、Python、JavaScript 等。

以 JavaScript 語言舉例：

/**
 * 由於未指定var的具體型別，函數在執行時間可以改變var的型別
 * */
function f(){
    var x = "var a = 3; var b = 5; alert(a+b)";
    eval(x)
}

4.2.2靜態語言

與動態語言相對的、執行時結構不可變的語言就是靜態語言，如 Java、C、C++ 等。

Java 不是動態語言，但 Java 可以稱為”準動態語言“。即 Java 有一定的動態性，可以利用反射機制獲得類似於動態語言的特性，從而使得 Java 語言在程式設計時更加靈活。

4.2Java Reflection（Java 反射）

Reflection（反射）是 Java 被視為準動態語言的關鍵：反射機制允許程式在執行期間藉助 Reflection API 獲取任何類的內部資訊，並能直接操作任意物件的內部屬性及方法。

Class c = Class.forName("java.lang.String")

載入完類後，在堆記憶體的方法區就產生了一個Class型別的物件（一個類只有一個Class物件），這個類就包含了完整的類的結構資訊。我沒可以通過這個物件，像鏡子一樣看到類的結構，這個過程形象地被稱之為反射。

通過程式碼更易於理解：

/**
 * 反射的概念
 * @author Created by zhuzqc on 2022/6/1 17:40
 */
public class ReflectionTest extends Object{
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //通過反射獲取類的Class物件
        Class c = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User");
        //一個類在記憶體中只有唯一個Class物件
        System.out.println(c.hashCode());

    }
}

/**
 * 定義一個實體類entity
 * */
@Data
class User{
    private String userName;
    private Long userId;
    private Date loginTime;
}

由於該類繼承 Object，在 Object 類中有 getClass() 方法，該方法被所有子類繼承：

@HotSpotIntrinsicCandidate
public final native Class<?> getClass();

注：該方法的返回值型別是一個 Class 類，該類是 Java 反射的源頭。

反射的優點：執行期型別的判斷、動態載入類、提高程式碼靈活度。

4.2.1反射機制主要功能

在執行時判斷、呼叫任意一個類的物件資訊（成員變數和方法等）；
在執行時獲取泛型資訊；
在執行時處理註解；
生成動態代理。

4.2.2主要API

java.lang.Class：代表一個類
java.lang.reflect.Field：代表類的成員變數
java.lang.reflect.Method：代表類的方法
java.lang.reflect.Constructor：代表類的構造器

五、理解Class類並獲取Class範例

5.1Class類

前面提到，反射後可以得到某個類的屬性、方法和構造器、實現的介面。

對於每個類而言，JRE都為其保留一個不變的 Class 型別的物件；
一個載入的類在 JVM 中只會有一個 Class 範例；
Class 類是Reflection的根源，想要通過反射獲得任何動態載入的、執行的類，都必須先獲取相應的 Class 物件。

5.2獲取Class類範例

有以下5種方式可以獲取Class類的範例：

1.若已知具體的類，可以通過類的class屬性獲取，該fang'shi最為安全可靠，且程式效能最高。

//類的class屬性
Class classOne = User.class;

2. 已知某個類的範例，通過呼叫該範例的getClass方法獲取Class物件。

   //已有類物件的getClass方法
   Class collatz = user.getClass();

3.已知一個類的全類名，且該類在類路徑下，可以通過靜態方法forName()獲取。

Class c = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User");

4.內建基本資料型別可以直接使用類名.Type獲取。

//內建物件才有的TYPE屬性，較大的侷限性
Class<Integer> type = Integer.TYPE;

5.利用ClassLoader（類載入器）獲取。

5.3可獲得Class物件的型別

1.class：外部類、成員（成員內部類，靜態內部類），區域性內部類，匿名內部類；

//類可以反射
    Class c1 = Person.class;

2.interface：所有介面；

//介面可以反射
     Class c2 = Comparable.class;

3.[]：陣列；

//陣列可以反射
     Class c3 = String[].class;
     Class c4 = int[][].class;

4.enum：列舉；

//列舉可以反射
     Class c6 = ElementType.class;

5.annotation：註解（@interface）;

//註解可以反射
     Class c5 = Data.class;

6.基本資料型別；

//基本資料型別(包裝類)可以反射
     Class c7 = int.class;
     Class c8 = Integer.class;

7.void。

//void可以反射
     Class c9 = void.class;

六、類的載入與ClassLoader

6.1類的載入過程

當程式主動使用某個類時，如果該類還未被載入到記憶體中，則系統會通過如下3個步驟來對該類進行初始化。

1.類的載入（Load）：將類的 class 檔案位元組碼內容讀入記憶體，並將這些靜態資料轉換成方法區執行時的資料結構，同時建立一個java.lang.Class物件，此過程由類載入器完成；

2.類的連結（Link）：將類的二進位制資料合併到 JRE 中，確保載入的類資訊符合 JVM 規範，同時 JVM 將常數池內的參照替換為地址。

3.類的初始化（Initialize）：JVM 負責對類進行初始化，分為類的主動參照和被動參照。

類的主動參照

虛擬器啟動時，先初始化main方法所在的類；
new 類的物件；
呼叫類的靜態（static）成員和靜態（static）方法；
使用java.lang.reflect包的方法對類進行反射呼叫；
如果該類的父類別沒有被初始化，則會先初始化它的父類別。

類的被動參照

當存取到一個靜態域時，只有真正宣告這個域的類才會被初始化；
通過陣列定義類的參照，不會觸發此類的初始化；
參照常數不會觸發此類的初始化

6.2類載入器

JVM支援兩種型別的類載入器，分別為引導類載入器(BootstrapClassLoader)和自定義類載入器(User-Defined ClassLoader)。

從概念上來講，自定義類載入器一般指的是程式中由開發人員自定義的一類,類載入器。

但是Java虛擬機器器規範卻沒有這麼定義,而是將所有派生於抽象類ClassLoader的類載入器都劃分為自定義類載入器。

無論類載入器的型別如何劃分，在程式中我們最常見的類載入器始終只有3個，具體如下圖所示：

類載入器

所以具體為引導類載入器(BootstrapClassLoader)和自定義類載入器（包括ExtensionClassLoader、Application ClassLoader（也叫System ClassLoader）、User Defined ClassLoader）。

public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        //獲取系統類的載入器
        ClassLoader sysLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(sysLoader);

        //獲取系統類的父類別載入器
        ClassLoader parent = sysLoader.getParent();
        System.out.println(parent);
    }
}

七、獲取執行時類的完整物件

通過反射獲取執行時類的完整結構：Field、Method、Constructor、Superless、Interface、Annotation等。

即：實現的全部介面、所繼承的父類別、全部的構造器、全部的方法、全部的成員變數（區域性變數）、註解等。

/**
 * @author Created by zhuzqc on 2022/6/5 0:16
 */
public class Test04 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class c1 = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User");
        //獲取所有屬性
        Field field[];
        field = c1.getDeclaredFields();
        for (Field f:field){
            System.out.println(f);
        }
        //獲得類的方法
        Method method[];
        method = c1.getDeclaredMethods();
        for (Method m:method){
            System.out.println(m);
        }
    }
}

八、反射獲取泛型資訊

Java 中採用泛型擦除的機制來引入泛型，Java 中的泛型僅僅是給編譯器 javac 使用的，目的是確保資料的安全性以及免去強制型別轉換的問題。一旦編譯完成，所有和泛型相關的型別全部擦除。

在Java中可以通過反射獲取泛型資訊的場景有如下三個：

（1）成員變數的泛型
（2）方法引數的泛型
（3）方法返回值的泛型

在Java中不可以通過反射獲取泛型資訊的場景有如下兩個：

（1）類或介面宣告的泛型
（2）區域性變數的泛型

要獲取泛型資訊，必須要注意ParameterizedType類，該類中的getActualTypeArguments()方法可以有效獲取泛型資訊。

下面以獲取成員方法引數的泛型型別資訊為例：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, NoSuchFieldException {
 
        // 獲取成員方法引數的泛型型別資訊
        getMethodParametricGeneric();
    }

 /**
     * 獲取方法引數的泛型型別資訊
     *
     * @throws NoSuchMethodException
     */
    public static void getMethodParametricGeneric() throws NoSuchMethodException {
        // 獲取MyTestClass類中名為"setList"的方法
        Method setListMethod = MyClass.class.getMethod("setList", List.class);
        // 獲取該方法的引數型別資訊（帶有泛型）
        Type[] genericParameterTypes = setListMethod.getGenericParameterTypes();
        // 但我們實際上需要獲取返回值型別中的泛型資訊，所以要進一步判斷，即判斷獲取的返回值型別是否是引數化型別ParameterizedType
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) genericParameterType;
            // 獲取成員方法引數的泛型型別資訊
            Type[] actualTypeArguments = parameterizedType.getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                Class realType = (Class) actualTypeArgument;
                System.out.println("成員方法引數的泛型資訊：" + realType);
            }
        }
    }

九、反射獲取註解資訊

在開發中可能會遇到這樣的場景：獲取類的屬性釋義，這些釋義定義在類屬性的註解中。

/**
 * 定義一個實體類entity
 * */
@Data
class User{
    @ApiModelProperty(value = "姓名")
    private String userName;

    @ApiModelProperty(value = "使用者id")
    private Long userId;

    @ApiModelProperty(value = "登入時間")
    private Date loginTime;
}

那麼可以如何獲取註解中的屬性資訊呢？

解決方案：

這裡我們使用反射，以及java.lang下的兩個方法：

//如果指定型別的註釋存在於此元素上,  方法返回true 
java.lang.Package.isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) 
//如果是該型別的註釋, 方法返回該元素的該型別的註釋
java.lang.Package.getAnnotation(Class< A > annotationClass)

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class c1 = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User");

        if(User.class.isAnnotationPresent(ApiModel.class)){
            System.out.println(User.class.getAnnotation(ApiModel.class).value());
        }
        // 獲取類變數註解
        Field[] fields = User.class.getDeclaredFields();
        for (Field f : fields) {
            if(f.isAnnotationPresent(ApiModelProperty.class)){
                System.out.print(f.getAnnotation(ApiModelProperty.class).name() + ",");
            }
        }
    }

拓展1：獲取方法上的註解

    @Bean("sqlSessionFactory")
    public String test(@RequestBody User user) throws ClassNotFoundException {
        Class c2 = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User");
        // 獲取方法註解：
        Method[] methods = User.class.getDeclaredMethods();
        for(Method m : methods){
            if (m.isAnnotationPresent((Class<? extends Annotation>) User.class)) {
                System.out.println(m.getAnnotation(ApiModelProperty.class).annotationType());
            }
        }
        return "test";
    }

拓展2：獲取方法引數上的註解

    @Bean("sqlSessionFactory")
    public String test(@RequestBody User user) throws ClassNotFoundException {
        Class c2 = Class.forName("com.dcone.zhuzqc.demo.User");
        // 獲取方法引數註解
        Method[] methods2 = User.class.getDeclaredMethods();
        for (Method m : methods2) {
            // 獲取方法的所有引數
            Parameter[] parameters = m.getParameters();
            for (Parameter p : parameters) {
                // 判斷是否存在註解
                if (p.isAnnotationPresent(ApiModelProperty.class)) {
                    System.out.println(p.getAnnotation(ApiModelProperty.class).name());
                }
            }
        }
        return "test";
    }

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