15. Java反射和注解

1. 反射

动态语言：变量的类型和属性可以在运行时动态确定，而不需要在编译时指定 常见动态语言：Python，JavaScript，Ruby，PHP，Perl；常见静态语言（C，C++，C#，Go，Java） Java：Java并不算是严格意义上的动态语言，从反射角度来说属于半动态语言（能通过反射机制实现了部分动态编程的能力） Java反射机制：Java编程语言提供的一种强大的特性，它允许程序在运行时动态地获取类的信息，并通过该信息操作类的成员变量、方法和构造函数

Java 的反射机制：在运行状态中，对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法；并且对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法

Java反射常用API
Class 类：反射的核心类，可以获取类的属性，方法等信息
Field 类：Java.lang.reflec 包中的类，表示类的成员变量，可以用来获取和设置类之中的属性值
Method类： Java.lang.reflec 包中的类，表示类的方法，它可以用来获取类中的方法信息或者执行方法
Constructor 类： Java.lang.reflec 包中的类，表示类的构造方法
获取Class对象的3种方法
           调用某个对象的getClass()方法
             ❶ 类名 对象名 = new 类名();
             ❷ Class 类对象名 = 对象名.getClass();
           使用Class类中的forName()静态方法(安全且性能好)
             ❸ Class 类对象名 = Class.forName(“类的完全限定名”);
高版本Java创建：var 类对象名 = 类名（需要创建类对象的类）.class;
        Class<类型（类名）> 类对象名 = 类名（需要创建类对象的类.class;

• 对应类的常用方法
  
• 对应代码

package reflect;import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;/*** 反射机制*/public class TestDemo {public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException,InvocationTargetException, IllegalAccessException,InstantiationException, NoSuchFieldException {// 创建类对象var classes = Information.class;System.out.println("类名：" + classes.getSimpleName());// 根据类获取当前类的完全限定名String className = classes.getName();System.out.println("当前类的完全限定名：" + className);// 根据获取当前类的包名String packageName = classes.getPackageName();System.out.println("包名：" + packageName);// 根据类获取当前普通方法名List<String> list = new ArrayList<>();Method[] methods = classes.getMethods();for (Method method : methods) {list.add(method.getName());}System.out.println("public方法个数：" + list.size());System.out.println("public方法：" + list);// 获取构造器(无参构造器)Constructor<Information> constructor = classes.getConstructor();// 利用无参构造器创建实例Object obj = constructor.newInstance();// 获取指定的普通方法，带参数Method publicMethod = classes.getMethod("publicMethod", String.class, int.class);// 获取指定私有方法Method privateMethod = classes.getDeclaredMethod("privateMethod", String.class);System.out.println("获取指定私有方法：" + privateMethod);// 强行开启私有方法访问权限privateMethod.setAccessible(true);// 获取所有普通public属性Field[] fields = classes.getFields();System.out.println("普通属性：" + Arrays.toString(fields));// 获取所有属性Field[] declaredFields = classes.getDeclaredFields();System.out.println("所有属性：" + Arrays.toString(declaredFields));// 获取属性名for (Field field:declaredFields) {String name = field.getName();System.out.print(name + ", ");}System.out.println();// 访问单个私有属性Field name = classes.getDeclaredField("name");// 强行打开权限name.setAccessible(true);System.out.println("访问单个私有属性：名称：" + name.getName() + "   类型：" +name.getType() + "  权限修饰符（二进制位标识的修饰符信息）：" + name.getModifiers());// 私有方法调用privateMethod.invoke(obj, "零零");// 方法调用publicMethod.invoke(obj, "夏鸥", 22);System.out.println("无参构造器创建的实例：" + obj);// 获取有参构造器Constructor<Information> constructors = classes.getConstructor(String.class, int.class, String.class);// 有参构造器创建实例Object object = constructors.newInstance("王菲", 20, "2020002");// 获取指定的普通方法Method classesMethod = classes.getMethod("publicMethod");// 方法调用classesMethod.invoke(object);System.out.println("有参构造器创建的实例：" + object);}
}class Information{private String name = "赫敏";private int age = 20;public String num = "2020001";public Information() {}public Information(String name, int age, String num) {this.name = name;this.age = age;this.num = num;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public String getNum() {return num;}public void setNum(String num) {this.num = num;}@Overridepublic String toString() {return "TestDemo{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", num='" + num + '\'' +'}';}private void privateMethod() {System.out.println(name + " 私有方法");}private void privateMethod(String name) {this.name = name;System.out.println(name + "  私有方法");}public void publicMethod() {System.out.println(name + " 普通方法");}public void publicMethod(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;System.out.println(name + age + " 普通方法");}
}

• 应用实例

package reflect;import java.io.File;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.net.URISyntaxException;
import java.net.URL;/*** 要求：实例化与当前类在统一和包中的所有类*/
public class Instantiations {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, URISyntaxException, NoSuchMethodException,InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {/* 1. 获取当前包中的所有类名 */// 获取包名String packageName = Instantiations.class.getPackageName();// 获取当前绝对路径资源  "."：表示当前路径URL path = Instantiations.class.getResource(".");// 获取路径下的所有文件File file = new File(path.toURI());// 将所需文件过滤存储到数组（所有类）File[] files = file.listFiles(f -> f.getName().endsWith(".class"));// 获取到for (File sub:files) {String name = sub.getName();// 获取类名String className = name.replace(".class", "");System.out.println("实例化类：" + packageName + "." + className);Class<?> classes = Class.forName(packageName + "." + className);// 通过无参构造器创建实例Object obj = classes.getConstructor().newInstance();System.out.println(obj);}}
}

2. 注解

注解：元数据 / 注解（注解Annotation是一个接口），一种提供程序中元素信息和数据的途径和方法 作用：在不改变程序主体逻辑的情况下，为程序员提供额外的元数据信息（标记一段代码的功能、作用范围、参数要求等信息）

4种标准元注解：元注解的作用是负责注解其他注解
       ❶ @Target 注解修饰范围 / 修饰的目标元素类型
       ❷ @Retention：注解生命周期 / 保留级别 / 被保留的时间长短
       ❸ @Documented注解是否会被包含在Java文档中生成
       ❹ @Inherited注解是否可以被继承
  @Target元素类型
       ElementType.TYPE：类、接口或枚举类型
       ElementType.FIELD：字段或属性
       ElementType.METHOD：方法
       ElementType.PARAMETER：方法参数
       ElementType.CONSTRUCTOR：构造函数
       ElementType.LOCAL_VARIABLE：局部变量
       ElementType.ANNOTATION_TYPE：注解类型
       ElementType.PACKAGE：包
  @Retention的三个值
       RetentionPolicy.SOURCE：注解仅存在于源代码中，编译时会被丢弃
       RetentionPolicy.CLASS：注解存在于源码和编译后的字节码文件中，但在运行时会被丢弃（默认值）
       RetentionPolicy.RUNTIME：注解在运行时保留在字节码文件中，可以通过反射机制读取
  @Documented和@Inherited
       一个注解被@Documented修饰，那么它的信息将会被包含在生成的文档中
       一个注解被@Inherited修饰，表示该注解可以被子类继承

• 基本原则：不直接干扰程序代码的运行
  Java 注解是一种元数据，它可以提供对程序元素（如类、方法、字段等）的额外信息或配置，并且不会直接影响程序的运行逻辑，只是一种机制，用于存储和传递额外的信息

• 注解分类
  

• 声明注解及变长参数

package reflect.annotations;import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;// 注解类型
@Target(ElementType.METHOD)
// 注解级别
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
// 声明注解
public @interface AutoRunMethod {// 注解的参数（当注解下的参数只有一个时，一般用value）int value() default 1;String name() default "张三";
}

• 使用注解

package reflect;import reflect.annotations.AutoRunClass;
import reflect.annotations.AutoRunMethod;import java.io.File;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.URISyntaxException;
import java.util.Arrays;public class Reflect {public static void main(String[] args) {// 加载包下被注解的类被注解的方法try {String packName = Reflect.class.getPackage().getName();File dir = new File(Reflect.class.getResource(".").toURI());File[] subs = dir.listFiles(f->f.getName().endsWith(".class"));for (File sub:subs) {String className = sub.getName().replace(".class","");Class classes = Class.forName(packName + "." + className);if (classes.isAnnotationPresent(AutoRunClass.class)){System.out.println("实例化：" + className);Constructor constructor = classes.getConstructor();Object obj = constructor.newInstance();System.out.println(obj);// 方法名获取Method[] methods = classes.getDeclaredMethods();for (Method method:methods) {// 判断该方法是否被注解if (method.isAnnotationPresent(AutoRunMethod.class)){System.out.println("调用方法：" + method.getName() + "()");// 获取注解参数AutoRunMethod arm = method.getAnnotation(AutoRunMethod.class);// 获取值（定义时将其认为参数，调用时看作方法）int value = arm.value();String name = arm.name();System.out.println("注解参数的值：" + value + name);// 根据注解参数的值调用方法for (int i = 0; i < value; i++) {// 方法调用method.invoke(obj);}}}}}} catch (URISyntaxException | ClassNotFoundException |NoSuchMethodException | InstantiationException |IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}// 注解类
@AutoRunClass
class Student {public String address = "贵阳市花溪区";private String name = "赵涛";private char gender = '男';private int age = 15;public Student() {}public Student(String name, char gender, int age) {this.name = name;this.gender = gender;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public char getGender() {return gender;}public void setGender(char gender) {this.gender = gender;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}// 注解方法@AutoRunMethod(3)public void sayHi() {System.out.println(name + "：你好");}@AutoRunMethod(value = 2, name = "李四")public void sleep() {System.out.println(name + "：睡觉");}@AutoRunMethod(name = "王五")public void watchTV() {System.out.println(name + "：看电视");}public void playGame() {System.out.println(name + "：玩游戏");}public void say(String info) {System.out.println(name + "说：" + info);}public void say(String info, int count) {System.out.println(name + "说了" + count + "次," + info);}public void study() {System.out.println(name + "学习");}@AutoRunMethodpublic void doHomework() {System.out.println(name + "：做作业");}// **********************普通方法（参数变长）只是Java编译器认可（最终为数组）***************************// 变长参数只能在方的最后一个参数，且一个方法只能有一个变长参数public void doSome(String... s) {System.out.println("参数个数：" + s.length);System.out.println("参数：" + Arrays.toString(s));}private void privateMethod() {System.out.println("这是一个私有方法");}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"address='" + address + '\'' +", name='" + name + '\'' +", gender=" + gender +", age=" + age +'}';}
}

• 变长参数只能在方的最后一个参数，且一个方法只能有一个变长参数
• 注解格式:
        类型 参数名() [default 默认值] 注：不指定默认值时使用注解必须传递对应参数
• 注解传参机制：
  当注解仅有一个参数，且参数名为value时，直接传入参数（不需要参数名）
  当注解仅有一个参数，且参数名不为value时，正常使用注解传参语法：参数名=参数值
  多个参数传参使用参数名进行传参，传参顺序可以与注解定义时参数顺序不一致
  有多个参数时，即使一个注解的参数名为value，在实际使用时参数名也不可以忽略