Java注解(批注)的基本原理

为什么要使用注解？

早期版本的Spring是通过XML文件的形式对整个框架进行配置的，一个缩减版的配置文件如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans">
    <!-- 配置事物管理器 -->
    <bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
        <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
    </bean>
    <!-- 配置注解驱动事物管理 -->
    <tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager"/>
</beans>

这种集中式的配置缺点也显而易见：当配置信息非常多的时候，配置文件会变得越来越大不易查看管理，特别是多人协作开发时会导致一定的相互干扰。

现在都提倡解耦、轻量化或者说微小化，那么注解就顺应了这一需求，各个包或模块在内部方法或类上使用注解即可实现指定功能，而且使用起来灰常方便，简单易懂。缺点就是不方便统一管理，如果需要修改某一类功能，则需要整体搜索逐个修改，是分散式的存在各个角落。

Spring注解替代了之前Spirng xml文件，是不是说spring的xml也是一种元数据呢？对的，spring的配置文件xml也是元数据的一种表现形式。不过xml的方式是集中式的元数据，不需要和代码绑定的，而注解是一种分散式的元数据设置方式。

关于『注解』和『XML』两种不同的配置模式，争论了好多年了，各有各的优劣，注解可以提供更大的便捷性，易于维护修改，但耦合度高，而 XML 相对于注解则是相反的。

注解是什么？

java.lang.annotation.Annotation 接口中有这么一句话，用来描述『注解』。

The common interface extended by all annotation types

这句话有点抽，个人不甚明了。

在Java中注解其实就是写在接口、类、属性、方法上的一个标签，或者说是一个特殊形式的注释，与普通的//或/**/注释不同的是：普通注释只是一个注释，而注解在代码运行时是可以被反射读取并进行相应的操作，而如果没有使用反射或者其他检查，那么注解是没有任何真实作用的，也不会影响到程序的正常运行结果。简明来说：注解是提供一种为程序元素设置元数据的方法。

@Override就是一个注解，其本质就是 public interface Override extends Annotation {}，注解的本质就是一个继承了 Annotation 接口的接口。有关这一点，你可以去反编译任意一个注解类，你会得到结果的。

它的作用是告诉阅读者(开发人员、编译器)这个方法重写了父类的方法，对于开发人员只是一个标志，而编译器则会多做一些事情，编译器如果发现方法标注了这个注解，就会检查这个方法到底是不是真的覆写了父类的方法。

在spring框架中加注的注解会影响到程序的运行，是因为spring内部使用反射操作了对应的注解。

程序元素就是指接口、类、属性、方法，这些都是属于程序的元素，那啥叫元数据呢？

元数据

元数据（meta data）就是描述数据的数据(data about data)。比如jpeg或者PNG图片描述数据的存储，具体参看《JPEG/Exif/TIFF格式解读(2):图片元数据保存及EXIF详解 》、《PNG文件解读(2):PNG格式文件结构与数据结构解读—解码PNG数据》

• 元数据是添加到程序元素如方法、字段、类和包上的额外信息，注解就是一种载体形式

• 注解不能直接干扰程序代码的运行

看下官方的资料：https://www.oracle.com/technetwork/articles/hunter-meta-097643-zhs.html

Java 的新的元数据工具提供了从 Java 代码内部批注 Java 代码的一种标准方式。它使您能够在要说明的元素的旁边放置描述性的元数据。

注解（Annotation）是我们给代码添加的元数据。使用注解可以写出更加简洁干净的代码，同时还可以在编译期进行类型检查。

JAVA注解的作用

• 作为特定标记，用于告诉编译器一些信息

• 编译时动态处理，如动态生成代码

• 运行时动态处理，作为额外信息的载体，如获取注解信息

注解的分类

通常来说注解分为以下三类

• 元注解 – java内置的注解，标明该注解的使用范围、生命周期等。

• 标准注解 – Java提供的基础注解，标明过期的元素/标明是复写父类方法的方法/标明抑制警告。

• 自定义注解 – 第三方定义的注解，含义和功能由第三方来定义和实现。

元注解

元注解就是用于定义注解的注解，通常用于注解的定义上，标明该注解的使用范围、生效范围等。元XX 都代表最基本最原始的东西，因此，元注解就是最基本不可分解的注解，我们不能去改变它只能使用它来定义自定义的注解。

元注解包含以下五种： 

1. @Retention：注解的生命周期

2. @Target：注解的作用目标

3. @Inherited：是否允许子类继承该注解

4. @Repeatabl：是否可以重复标注。
   

5. @Documented：注解是否应当被包含在 JavaDoc 文档中

其中最常用的是@Retention和@Target下面分别介绍一下这五种元注解。

@Retention

中文翻译为保留的意思，标明自定义注解的生命周期

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
public @interface Retention {
    RetentionPolicy value();
}

从编写Java代码到运行主要周期为源文件→ Class文件 → 运行时数据，@Retention则标注了自定义注解的信息要保留到哪个阶段，分别对应的value取值为SOURCE →CLASS→RUNTIME。

• SOURCE 源代码java文件，注解编译期可见，生成的class文件中时丢弃

  一个最简单的用法，就是自定义一个注解例如@ThreadSafe，用来标识一个类时线程安全的，就和注释的作用一样，不过更引人注目罢了。
  

• CLASS class文件中会保留注解，但是jvm加载运行时就没有了（类加载阶段丢弃）

  个人觉得主要是起到标记作用，还没有做实验，例如标记一个@Proxy，JVM加载时就会生成对应的代理类。
  

• RUNTIME 运行时，如果想使用反射获取注解信息，则需要使用RUNTIME，反射是在运行阶段进行反射的。永久保存

  反射实在运行阶段执行的，那么只有Runtime的生命周期才会保留到运行阶段，才能被反射读取，也是我们最常用的。
  

@Target

中文翻译为目标，描述自定义注解的使用范围——作用的目标是谁。也就是指明，你的注解到底是用来修饰方法的？修饰类的？还是用来修饰字段属性的。

允许自定义注解标注在哪些Java元素上(类、方法、属性、局部属性、参数…)

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
public @interface MyAnnotation {
    String description() default "";
}

@MyAnnotation
public class AnnotationTest {
    // @MyAnnotation   用在属性上则会报错
    public String name;

    @MyAnnotation
    public void test(){}

}

value是一个数组，可以有多个取值，说明同一个注解可以同时用于标注在不同的元素上。value的取值如下

@Inherited

是否可以被标注类的子类继承。被@Inherited修饰的注解是具有继承性的，在自定义的注解标注到某个类时，该类的子类会继承这个自定义注解。这里需要注意的是只有当子类继承父类的时候，注解才会被继承，类实现接口，或者接口继承接口，都是无法获得父接口上的注解声明的。正确的示例如下(通过反射获取注解)

@Repeatabl

是否可以重复标注。这个注解其实是一个语法糖，jdk1.8之前也是有办法进行重复标注的，就是使用数组属性（自定义注解会讲到）。

@Documented

是否在生成的JavaDoc文档中体现，被标注该注解后，生成的javadoc中，会包含该注解，这里就不做演示了。

标准注解

即java内置的三大注解

• @Override 标记一个方法是覆写父类方法

• @Deprecated 标记一个元素为已过期，避免使用——已经不再被推荐使用了，可能下一次的 JDK 版本就会删除。

• 支持的元素类型为：CONSTRUCTOR, FIELD, LOCAL_VARIABLE, METHOD, PACKAGE, PARAMETER, TYPE

• @SuppressWarnings 不输出对应的编译警告

自定义注解

注解的本质就是一个接口，并且继承了java.lang.annotation.Annotation，内部的定义其实就是一个带默认值的方法

注解定义格式

public @interface 注解名 {
  修饰符 返回值 属性名() 默认值;
  //TODO
}

首先注解的修饰符一般是public的，定义注解一般都是要给三方使用的，不是public的又有什么意义呢？定义的类型使用@interface，可以猜出来和接口是有一些说不清道不明的关系的，其实注解就是一个接口，在程序运行时，JVM会为其生成对应的代理类。

然后内部的定义，这个有点四不像，说是方法吧它还有一个默认值，说它是属性吧它的后面还加了一个括号，我个人还是喜欢称之为带默认返回值的接口方法，通过后面的学习我们会进一步认识它的真面目。内部的修饰符只能是public的，即使不写也默认是public的，因为它本质上就是一个接口，而接口方法的默认访问权限就是pubilc的。

注解是不能继承也不能实现其他类或接口的，本身就是一个元数据了，确实没什么必要。

返回值支持的类型如下

• 基本类型 int float boolean byte double char logn short

• String

• Class

• Enum

• Annotation

• 以上所有类型的数组类型

定义一个简单的接口示例

// 保留至运行时
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
// 可以加在方法或者类上
@Target(value = {ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
public @interface RequestMapping {
    public String method() default "GET";
    public String path();
    public boolean required();
}

编译一下该注解试试

注解与反射

使用反射操作注解

反射可以获取到Class对象，进而获取到Constructor、Field、Method等实例，点开源码结构发现Class、Constructor、Field、Method等均实现了AnnotatedElement接口，AnnotatedElement接口的方法如下

// 判断该元素是否包含指定注解，包含则返回true
boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass)
// 返回该元素上对应的注解，如果没有返回null
<T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationClass);
// 返回该元素上的所有注解，如果没有任何注解则返回一个空数组
Annotation[] getAnnotations();
// 返回指定类型的注解，如果没有返回空数组
T[] getAnnotationsByType(Class<T> annotationClass)
// 返回指定类型的注解，如果没有返回空数组，只包含直接标注的注解，不包含inherited的注解
T getDeclaredAnnotation(Class<T> annotationClass)
// 返回指定类型的注解，如果没有返回空数组，只包含直接标注的注解，不包含inherited的注解
T[] getDeclaredAnnotationsByType
// 返回该元素上的所有注解，如果没有任何注解则返回一个空数组，只包含直接标注的注解，不包含inherited的注解
Annotation[] getDeclaredAnnotations();

这就说明以上元素均可以通过反射获取该元素上标注的注解。

安利下《java反射机制原理剖析》

注解的底层实现-动态代理

自定义一个注解，debuger

参考文章：

入门到精通Java注解,这一篇就够了 blog.kimzing.com/java/Java注解入门到精通-学这一篇就够了/

JAVA 注解的基本原理 https://juejin.im/post/5b45bd715188251b3a1db54f

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