一、泛型
泛型,一个孤独的守门者。
大家可能会有疑问,我为什么叫做泛型是一个守门者。这其实是我个人的看法而已,我的意思是说泛型没有其看起来那么深不可测,它并不神秘与神奇。泛型是 Java 中一个很小巧的概念,但同时也是一个很容易让人迷惑的知识点,它让人迷惑的地方在于它的许多表现有点违反直觉。
文章开始的地方,先给大家奉上一道经典的测试题。
List<String> l1 = new ArrayList<String>();
List<Integer> l2 = new ArrayList<Integer>();
System.out.println(l1.getClass() == l2.getClass());
请问,上面代码最终结果输出的是什么?不了解泛型的和很熟悉泛型的同学应该能够答出来,而对泛型有所了解,但是了解不深入的同学可能会答错。
正确答案是 true。
上面的代码中涉及到了泛型,而输出的结果缘由是类型擦除。先好好说说泛型。
泛型是什么?
泛型的英文是 generics,generic 的意思是通用,而翻译成中文,泛应该意为广泛,型是类型。所以泛型就是能广泛适用的类型。
但泛型还有一种较为准确的说法就是为了参数化类型,或者说可以将类型当作参数传递给一个类或者是方法。
那么,如何解释类型参数化呢?
public class Cache {
Object value;
public Object getValue() {
return value;
}
public void setValue(Object value) {
this.value = value;
}
}
假设 Cache 能够存取任何类型的值,于是,我们可以这样使用它。
Cache cache = new Cache();
cache.setValue(134);
int value = (int) cache.getValue();
cache.setValue("hello");
String value1 = (String) cache.getValue();
使用的方法也很简单,只要我们做正确的强制转换就好了。
但是,泛型却给我们带来了不一样的编程体验。
public class Cache<T> {
T value;
public Object getValue() {
return value;
}
public void setValue(T value) {
this.value = value;
}
}
这就是泛型,它将 value 这个属性的类型也参数化了,这就是所谓的参数化类型。再看它的使用方法。
Cache<String> cache1 = new Cache<String>();
cache1.setValue("123");
String value2 = cache1.getValue();
Cache<Integer> cache2 = new Cache<Integer>();
cache2.setValue(456);
int value3 = cache2.getValue();
最显而易见的好处就是它不再需要对取出来的结果进行强制转换了。但,还有另外一点不同。
泛型除了可以将类型参数化外,而参数一旦确定好,如果类似不匹配,编译器就不通过。
上面代码显示,无法将一个 String 对象设置到 cache2 中,因为泛型让它只接受 Integer 的类型。
所以,综合上面信息,我们可以得到下面的结论。
- 与普通的 Object代替一切类型这样简单粗暴而言,泛型使得数据的类别可以像参数一样由外部传递进来。它提供了一种扩展能力。它更符合面向抽象开发的软件编程宗旨。
- 当具体的类型确定后,泛型又提供了一种类型检测的机制,只有相匹配的数据才能正常的赋值,否则编译器就不通过。所以说,它是一种类型安全检测机制,一定程度上提高了软件的安全性防止出现低级的失误。
- 泛型提高了程序代码的可读性,不必要等到运行的时候才去强制转换,在定义或者实例化阶段,因为
Cache这个类型显化的效果,程序员能够一目了然猜测出代码要操作的数据类型。 下面的文章,我们正常介绍泛型的相关知识。
泛型的定义和使用
泛型按照使用情况可以分为 3 种。
- 泛型类。
- 泛型方法。
- 泛型接口。
泛型类
我们可以这样定义一个泛型类。
public class Test<T> {
T field1;
}
尖括号 <>中的 T 被称作是类型参数,用于指代任何类型。事实上,T 只是一种习惯性写法,如果你愿意。你可以这样写。
public class Test<Hello> {
Hello field1;
}
但出于规范的目的,Java 还是建议我们用单个大写字母来代表类型参数。常见的如:
T 代表一般的任何类。
E 代表 Element 的意思,或者 Exception 异常的意思。
K 代表 Key 的意思。
V 代表 Value 的意思,通常与 K 一起配合使用。
S 代表 Subtype 的意思,文章后面部分会讲解示意。
如果一个类被 的形式定义,那么它就被称为是泛型类。
那么对于泛型类怎么样使用呢?
Test<String> test1 = new Test<>();
Test<Integer> test2 = new Test<>();
只要在对泛型类创建实例的时候,在尖括号中赋值相应的类型便是。T 就会被替换成对应的类型,如 String 或者是 Integer。你可以相像一下,当一个泛型类被创建时,内部自动扩展成下面的代码。
public class Test<String> {
String field1;
}
当然,泛型类不至接受一个类型参数,它还可以这样接受多个类型参数。
public class MultiType <E,T>{
E value1;
T value2;
public E getValue1(){
return value1;
}
public T getValue2(){
return value2;
}
}
泛型方法
public class Test1 {
public <T> void testMethod(T t){
}
}
泛型方法与泛型类稍有不同的地方是,类型参数也就是尖括号那一部分是写在返回值前面的。中的 T 被称为类型参数,而方法中的 T 被称为参数化类型,它不是运行时真正的参数。
当然,声明的类型参数,其实也是可以当作返回值的类型的。
public <T> T testMethod1(T t){
return null;
}
泛型类与泛型方法的共存现象
public class Test1<T>{
public void testMethod(T t){
System.out.println(t.getClass().getName());
}
public <T> T testMethod1(T t){
return t;
}
}
上面代码中,Test1是泛型类,testMethod 是泛型类中的普通方法,而 testMethod1 是一个泛型方法。而泛型类中的类型参数与泛型方法中的类型参数是没有相应的联系的,泛型方法始终以自己定义的类型参数为准。
所以,针对上面的代码,我们可以这样编写测试代码。
Test1<String> t = new Test1();
t.testMethod("generic");
Integer i = t.testMethod1(new Integer(1));
泛型类的实际类型参数是 String,而传递给泛型方法的类型参数是 Integer,两者不想干。
但是,为了避免混淆,如果在一个泛型类中存在泛型方法,那么两者的类型参数最好不要同名。比如,Test1代码可以更改为这样。
public class Test1<T>{
public void testMethod(T t){
System.out.println(t.getClass().getName());
}
public <E> E testMethod1(E e){
return e;
}
}
泛型接口
泛型接口和泛型类差不多,所以一笔带过。
public interface Iterable<T> {
}
通配符 ?
除了用 表示泛型外,还有 <?>这种形式。? 被称为通配符。
可能有同学会想,已经有了 的形式了,为什么还要引进 <?>这样的概念呢?
class Base{}
class Sub extends Base{}
Sub sub = new Sub();
Base base = sub;
上面代码显示,Base 是 Sub 的父类,它们之间是继承关系,所以 Sub 的实例可以给一个 Base 引用赋值,那么
List<Sub> lsub = new ArrayList<>();
List<Base> lbase = lsub;
最后一行代码成立吗?编译会通过吗?
答案是否定的。
编译器不会让它通过的。Sub 是 Base 的子类,不代表 List 和 List有继承关系。
但是,在现实编码中,确实有这样的需求,希望泛型能够处理某一范围内的数据类型,比如某个类和它的子类,对此 Java 引入了通配符这个概念。
所以,通配符的出现是为了指定泛型中的类型范围。
通配符有 3 种形式。
- <?>被称作无限定的通配符。
- <? extends T>被称作有上限的通配符。
- <? super T>被称作有下限的通配符。
无限定通配符 <?>
无限定通配符经常与容器类配合使用,它其中的 ? 其实代表的是未知类型,所以涉及到 ? 时的操作,一定与具体类型无关。
public void testWildCards(Collection<?> collection){
}
上面的代码中,方法内的参数是被无限定通配符修饰的 Collection 对象,它隐略地表达了一个意图或者可以说是限定,那就是 testWidlCards() 这个方法内部无需关注 Collection 中的真实类型,因为它是未知的。所以,你只能调用 Collection 中与类型无关的方法。
我们可以看到,当 <?>存在时,Collection 对象丧失了 add() 方法的功能,编译器不通过。
我们再看代码。
List<?> wildlist = new ArrayList<String>();
wildlist.add(123);// 编译不通过
有人说,<?>提供了只读的功能,也就是它删减了增加具体类型元素的能力,只保留与具体类型无关的功能。它不管装载在这个容器内的元素是什么类型,它只关心元素的数量、容器是否为空?我想这种需求还是很常见的吧。
有同学可能会想,<?>既然作用这么渺小,那么为什么还要引用它呢?
个人认为,提高了代码的可读性,程序员看到这段代码时,就能够迅速对此建立极简洁的印象,能够快速推断源码作者的意图。
<? extends T>
<?>代表着类型未知,但是我们的确需要对于类型的描述再精确一点,我们希望在一个范围内确定类别,比如类型 A 及 类型 A 的子类都可以。- <? extends T> 代表类型 T 及 T 的子类。
java public void testSub(Collection<? extends Base> para){
}
上面代码中,para 这个 Collection 接受 Base 及 Base 的子类的类型。 但是,它仍然丧失了写操作的能力。也就是说
para.add(new Sub());
para.add(new Base());
仍然编译不通过。 没有关系,我们不知道具体类型,但是我们至少清楚了类型的范围。
- <? super T> 这个和 <? extends T>相对应,代表 T 及 T 的超类。
public void testSuper(Collection<? super Sub> para){ }
- <? super T>神奇的地方在于,它拥有一定程度的写操作的能力。
public void testSuper(Collection<? super Sub> para){
para.add(new Sub());//编译通过
para.add(new Base());//编译不通过
}
通配符与类型参数的区别 一般而言,通配符能干的事情都可以用类型参数替换。 比如
java public void testWildCards(Collection<?> collection){}
可以被
public <T> void test(Collection<T> collection){}
取代。
值得注意的是,如果用泛型方法来取代通配符,那么上面代码中 collection 是能够进行写操作的。只不过要进行强制转换。
public <T> void test(Collection<T> collection){
collection.add((T)new Integer(12));
collection.add((T)"123");
}
需要特别注意的是,类型参数适用于参数之间的类别依赖关系,举例说明。
public class Test2 <T,E extends T>{
T value1;
E value2;
}
public <D,S extends D> void test(D d,S s){
}
E 类型是 T 类型的子类,显然这种情况类型参数更适合。
有一种情况是,通配符和类型参数一起使用。
public <T> void test(T t,Collection<? extends T> collection){
}
如果一个方法的返回类型依赖于参数的类型,那么通配符也无能为力。
public T test1(T t){
return value1;
}
类型擦除
泛型是 Java 1.5 版本才引进的概念,在这之前是没有泛型的概念的,但显然,泛型代码能够很好地和之前版本的代码很好地兼容。
这是因为,泛型信息只存在于代码编译阶段,在进入 JVM 之前,与泛型相关的信息会被擦除掉,专业术语叫做类型擦除。
通俗地讲,泛型类和普通类在 java 虚拟机内是没有什么特别的地方。回顾文章开始时的那段代码
List<String> l1 = new ArrayList<String>();
List<Integer> l2 = new ArrayList<Integer>();
System.out.println(l1.getClass() == l2.getClass());
打印的结果为 true 是因为 List和 List在 jvm 中的 Class 都是 List.class。
泛型信息被擦除了。
可能同学会问,那么类型 String 和 Integer 怎么办?
答案是泛型转译。
public class Erasure <T>{
T object;
public Erasure(T object) {
this.object = object;
}
}
Erasure 是一个泛型类,我们查看它在运行时的状态信息可以通过反射。
Erasure<String> erasure = new Erasure<String>("hello");
Class eclz = erasure.getClass();
System.out.println("erasure class is:"+eclz.getName());
打印的结果是
erasure class is:com.frank.test.Erasure
Class 的类型仍然是 Erasure 并不是 Erasure这种形式,那我们再看看泛型类中 T 的类型在 jvm 中是什么具体类型。
Field[] fs = eclz.getDeclaredFields();
for ( Field f:fs) {
System.out.println("Field name "+f.getName()+" type:"+f.getType().getName());
}
打印结果是
Field name object type:java.lang.Object
那我们可不可以说,泛型类被类型擦除后,相应的类型就被替换成 Object 类型呢?
这种说法,不完全正确。
我们更改一下代码。
public class Erasure <T extends String>{
// public class Erasure <T>{
T object;
public Erasure(T object) {
this.object = object;
}
}
现在再看测试结果:
Field name object type:java.lang.String
我们现在可以下结论了,在泛型类被类型擦除的时候,之前泛型类中的类型参数部分如果没有指定上限,如 则会被转译成普通的 Object 类型,如果指定了上限如 则类型参数就被替换成类型上限。
所以,在反射中。
public class Erasure <T>{
T object;
public Erasure(T object) {
this.object = object;
}
public void add(T object){
}
}
add() 这个方法对应的 Method 的签名应该是 Object.class。
Erasure<String> erasure = new Erasure<String>("hello");
Class eclz = erasure.getClass();
System.out.println("erasure class is:"+eclz.getName());
Method[] methods = eclz.getDeclaredMethods();
for ( Method m:methods ){
System.out.println(" method:"+m.toString());
}
method:public void com.frank.test.Erasure.add(java.lang.Object)
也就是说,如果你要在反射中找到 add 对应的 Method,你应该调用 getDeclaredMethod(“add”,Object.class)否则程序会报错,提示没有这么一个方法,原因就是类型擦除的时候,T 被替换成 Object 类型了。
类型擦除带来的局限性
类型擦除,是泛型能够与之前的 java 版本代码兼容共存的原因。但也因为类型擦除,它会抹掉很多继承相关的特性,这是它带来的局限性。
理解类型擦除有利于我们绕过开发当中可能遇到的雷区,同样理解类型擦除也能让我们绕过泛型本身的一些限制。比如
正常情况下,因为泛型的限制,编译器不让最后一行代码编译通过,因为类似不匹配,但是,基于对类型擦除的了解,利用反射,我们可以绕过这个限制。
public interface List<E> extends Collection<E>{
boolean add(E e);
}
上面是 List 和其中的 add() 方法的源码定义。
因为 E 代表任意的类型,所以类型擦除时,add 方法其实等同于
boolean add(Object obj);
那么,利用反射,我们绕过编译器去调用 add 方法。
public class ToolTest {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> ls = new ArrayList<>();
ls.add(23);
// ls.add("text");
try {
Method method = ls.getClass().getDeclaredMethod("add",Object.class);
method.invoke(ls,"test");
method.invoke(ls,42.9f);
} catch (NoSuchMethodException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IllegalArgumentException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
for ( Object o: ls){
System.out.println(o);
}
}
}
打印结果是:
23
test
42.9
可以看到,利用类型擦除的原理,用反射的手段就绕过了正常开发中编译器不允许的操作限制。
泛型中值得注意的地方
泛型类或者泛型方法中,不接受 8 种基本数据类型。
所以,你没有办法进行这样的编码。
List<int> li = new ArrayList<>();
List<boolean> li = new ArrayList<>();
需要使用它们对应的包装类。
List<Integer> li = new ArrayList<>();
List<Boolean> li1 = new ArrayList<>();
对泛型方法的困惑
public <T> T test(T t){
return null;
}
有的同学可能对于连续的两个 T 感到困惑,其实 是为了说明类型参数,是声明,而后面的不带尖括号的 T 是方法的返回值类型。
你可以相像一下,如果 test() 这样被调用
test("123");
那么实际上相当于
public String test(String t);
Java 不能创建具体类型的泛型数组
这句话可能难以理解,代码说明。
List<Integer>[] li2 = new ArrayList<Integer>[];
List<Boolean> li3 = new ArrayList<Boolean>[];
这两行代码是无法在编译器中编译通过的。原因还是类型擦除带来的影响。
List和 List在 jvm 中等同于List,所有的类型信息都被擦除,程序也无法分辨一个数组中的元素类型具体是 List类型还是 List类型。
但是,
List<?>[] li3 = new ArrayList<?>[10];
li3[1] = new ArrayList<String>();
List<?> v = li3[1];
借助于无限定通配符却可以,前面讲过 ?代表未知类型,所以它涉及的操作都基本上与类型无关,因此 jvm 不需要针对它对类型作判断,因此它能编译通过,但是,只提供了数组中的元素因为通配符原因,它只能读,不能写。比如,上面的 v 这个局部变量,它只能进行 get() 操作,不能进行 add() 操作,这个在前面通配符的内容小节中已经讲过。
泛型,并不神奇
我们可以看到,泛型其实并没有什么神奇的地方,泛型代码能做的非泛型代码也能做。
而类型擦除,是泛型能够与之前的 java 版本代码兼容共存的原因。
可量也正因为类型擦除导致了一些隐患与局限。
但,我还是要建议大家使用泛型,如官方文档所说的,如果可以使用泛型的地方,尽量使用泛型。
毕竟它抽离了数据类型与代码逻辑,本意是提高程序代码的简洁性和可读性,并提供可能的编译时类型转换安全检测功能。
类型擦除不是泛型的全部,但是它却能很好地检测我们对于泛型这个概念的理解程度。
我在文章开头将泛型比作是一个守门人,原因就是他本意是好的,守护我们的代码安全,然后在门牌上写着出入的各项规定,及“xxx 禁止出入”的提醒。但是同我们日常所遇到的那些门卫一般,他们古怪偏执,死板守旧,我们可以利用反射基于类型擦除的认识,来绕过泛型中某些限制,现实生活中,也总会有调皮捣蛋者能够基于对门卫们生活作息的规律,选择性地绕开他们的监视,另辟蹊径溜进或者溜出大门,然后扬长而去,剩下守卫者一个孤独的身影。
所以,我说泛型,并不神秘,也不神奇。
泛型简要总结:
(1)为什么会出现泛型?
因为集合存放的数据类型不固定,故往集合里面存放元素时,存在安全隐患。
如果在定义集合时,可以想定义数组一样指定数据类型,那么就可以解决该类安全问题。
JDK1.5后出现了泛型,用于解决集合框架的安全问题。泛型是一个类型安全机制。
(2)泛型定义格式:通过<>来定义要操作的引用数据类型。
(3)泛型的好处:
将运行时期出现的ClassCastException(类型转换异常)问题转移到编译时期。
避免了强制转换的麻烦。
(4)什么时候定义泛型?
泛型在集合框架中很常见,只要见到<>就要定义泛型。其实<>就是用来接收类型的。
当使用集合时,将集合中要存储的数据类型作为参数传递到<>中即可。
(5)泛型的形式
泛型类:即自定义泛型类
- 当类中要操作的引用数据类型不确定时,早起定义Object来完成扩展,现在定义泛型来完成。
- 局限性:泛型类定义的泛型,在整个类中有效,如果该泛型类的方法被调用。
- 当泛型类的对象明确要操作的类型后,所有要操作的类型就被固定。
泛型方法:泛型放在返回值前面,修饰符的后面
- 为了避免泛型类的局限性,让不同方法可以操作不同的类型,而且类型还不确定,则可以将泛型定义在方法上。
- 特殊之处:静态方法不可以反问类上定义的泛型。
- 如果静态方法操作的应用数据类型不确定,可以讲泛型定义在静态方法上。
泛型接口:
- 当泛型定义在接口上时,则子类中要指定实现接口类型,同时还可以子类也可以定义为泛型类。
(6)泛型的高级应用:?通配符
当指定两种泛型的集合,则迭代时也要定义两种泛型的迭代器,麻烦,此时可通过将迭代器的泛型
改为?
如 Iterator<?> it=list.iterator();
两种泛型限定
- 向上限定: ? extends E ;E可以接收E类型或者E的子类。
- 向下限定: ? super E ;E可以接收E类型或者E的父类。
二、Java注解
理解Java注解
实际上Java注解与普通修饰符(public、static、void等)的使用方式并没有多大区别,下面的例子是常见的注解:
public class AnnotationDemo {
//@Test注解修饰方法A
@Test
public static void A(){
System.out.println("Test.....");
}
//一个方法上可以拥有多个不同的注解
@Deprecated
@SuppressWarnings("uncheck")
public static void B(){
}
}
通过在方法上使用@Test注解后,在运行该方法时,测试框架会自动识别该方法并单独调用,@Test实际上是一种标记注解,起标记作用,运行时告诉测试框架该方法为测试方法。而对于@Deprecated和@SuppressWarnings(“uncheck”),则是Java本身内置的注解,在代码中,可以经常看见它们,但这并不是一件好事,毕竟当方法或是类上面有@Deprecated注解时,说明该方法或是类都已经过期不建议再用,@SuppressWarnings 则表示忽略指定警告,比如@SuppressWarnings(“uncheck”),这就是注解的最简单的使用方式,那么下面我们就来看看注解定义的基本语法。
基本语法
声明注解与元注解
我们先来看看前面的Test注解是如何声明的:
//声明Test注解
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Test {
}
我们使用了@interface声明了Test注解,并使用@Target注解传入ElementType.METHOD参数来标明@Test只能用于方法上,@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)则用来表示该注解生存期是运行时,从代码上看注解的定义很像接口的定义,确实如此,毕竟在编译后也会生成Test.class文件。对于@Target和@Retention是由Java提供的元注解,所谓元注解就是标记其他注解的注解,下面分别介绍
- @Target 用来约束注解可以应用的地方(如方法、类或字段),其中ElementType是枚举类型,其定义如下,也代表可能的取值范围
public enum ElementType {
/**标明该注解可以用于类、接口(包括注解类型)或enum声明*/
TYPE,
/** 标明该注解可以用于字段(域)声明,包括enum实例 */
FIELD,
/** 标明该注解可以用于方法声明 */
METHOD,
/** 标明该注解可以用于参数声明 */
PARAMETER,
/** 标明注解可以用于构造函数声明 */
CONSTRUCTOR,
/** 标明注解可以用于局部变量声明 */
LOCAL_VARIABLE,
/** 标明注解可以用于注解声明(应用于另一个注解上)*/
ANNOTATION_TYPE,
/** 标明注解可以用于包声明 */
PACKAGE,
/**
* 标明注解可以用于类型参数声明(1.8新加入)
* @since 1.8
*/
TYPE_PARAMETER,
/**
* 类型使用声明(1.8新加入)
* @since 1.8
*/
TYPE_USE
}
请注意,当注解未指定Target值时,则此注解可以用于任何元素之上,多个值使用{}包含并用逗号隔开,如下:
@Target(value={CONSTRUCTOR, FIELD, LOCAL_VARIABLE, METHOD, PACKAGE, PARAMETER, TYPE})
@Retention用来约束注解的生命周期,分别有三个值,源码级别(source),类文件级别(class)或者运行时级别(runtime),其含有如下:
- SOURCE:注解将被编译器丢弃(该类型的注解信息只会保留在源码里,源码经过编译后,注解信息会被丢弃,不会保留在编译好的class文件里)
- CLASS:注解在class文件中可用,但会被VM丢弃(该类型的注解信息会保留在源码里和class文件里,在执行的时候,不会加载到虚拟机中),请注意,当注解未定义Retention值时,默认值是CLASS,如Java内置注解,@Override、@Deprecated、@SuppressWarnning等。
- RUNTIME:注解信息将在运行期(JVM)也保留,因此可以通过反射机制读取注解的信息(源码、class文件和执行的时候都有注解的信息),如SpringMvc中的@Controller、@Autowired、@RequestMapping等。
注解元素及其数据类型
通过上述对@Test注解的定义,我们了解了注解定义的过程,由于@Test内部没有定义其他元素,所以@Test也称为标记注解(marker annotation),但在自定义注解中,一般都会包含一些元素以表示某些值,方便处理器使用,这点在下面的例子将会看到:
/**
* Created by wuzejian on 2017/5/18.
* 对应数据表注解
*/
@Target(ElementType.TYPE)//只能应用于类上
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//保存到运行时
public @interface DBTable {
String name() default "";
}
上述定义一个名为DBTable的注解,该用于主要用于数据库表与Bean类的映射(稍后会有完整案例分析),与前面Test注解不同的是,我们声明一个String类型的name元素,其默认值为空字符,但是必须注意到对应任何元素的声明应采用方法的声明方式,同时可选择使用default提供默认值,@DBTable使用方式如下:
//在类上使用该注解
@DBTable(name = "MEMBER")
public class Member {
//.......
}
关于注解支持的元素数据类型除了上述的String,还支持如下数据类型
所有基本类型(int,float,boolean,byte,double,char,long,short)
- String
- Class
- enum
- Annotation
- 上述类型的数组
倘若使用了其他数据类型,编译器将会丢出一个编译错误,注意,声明注解元素时可以使用基本类型但不允许使用任何包装类型,同时还应该注意到注解也可以作为元素的类型,也就是嵌套注解,下面的代码演示了上述类型的使用过程:
package com.zejian.annotationdemo;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
/**
* Created by wuzejian on 2017/5/19.
* 数据类型使用Demo
*/
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Reference{
boolean next() default false;
}
public @interface AnnotationElementDemo {
//枚举类型
enum Status {FIXED,NORMAL};
//声明枚举
Status status() default Status.FIXED;
//布尔类型
boolean showSupport() default false;
//String类型
String name()default "";
//class类型
Class<?> testCase() default Void.class;
//注解嵌套
Reference reference() default @Reference(next=true);
//数组类型
long[] value();
}
编译器对默认值的限制
编译器对元素的默认值有些过分挑剔。首先,元素不能有不确定的值。也就是说,元素必须要么具有默认值,要么在使用注解时提供元素的值。其次,对于非基本类型的元素,无论是在源代码中声明,还是在注解接口中定义默认值,都不能以null作为值,这就是限制,没有什么利用可言,但造成一个元素的存在或缺失状态,因为每个注解的声明中,所有的元素都存在,并且都具有相应的值,为了绕开这个限制,只能定义一些特殊的值,例如空字符串或负数,表示某个元素不存在。
注解不支持继承
注解是不支持继承的,因此不能使用关键字extends来继承某个@interface,但注解在编译后,编译器会自动继承java.lang.annotation.Annotation接口,这里我们反编译前面定义的DBTable注解。
package com.zejian.annotationdemo;
import java.lang.annotation.Annotation;
//反编译后的代码
public interface DBTable extends Annotation
{
public abstract String name();
}
虽然反编译后发现DBTable注解继承了Annotation接口,请记住,即使Java的接口可以实现多继承,但定义注解时依然无法使用extends关键字继承@interface。
快捷方式
所谓的快捷方式就是注解中定义了名为value的元素,并且在使用该注解时,如果该元素是唯一需要赋值的一个元素,那么此时无需使用key=value的语法,而只需在括号内给出value元素所需的值即可。这可以应用于任何合法类型的元素,记住,这限制了元素名必须为value,简单案例如下
package com.zejian.annotationdemo;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
/**
* Created by zejian on 2017/5/20.
* Blog : http://blog.csdn.net/javazejian [原文地址,请尊重原创]
*/
//定义注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface IntegerVaule{
int value() default 0;
String name() default "";
}
//使用注解
public class QuicklyWay {
//当只想给value赋值时,可以使用以下快捷方式
@IntegerVaule(20)
public int age;
//当name也需要赋值时必须采用key=value的方式赋值
@IntegerVaule(value = 10000,name = "MONEY")
public int money;
}
Java内置注解与其它元注解
接着看看Java提供的内置注解,主要有3个,如下:
- @Override:用于标明此方法覆盖了父类的方法,源码如下
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {
}
- @Deprecated:用于标明已经过时的方法或类,源码如下,关于@Documented稍后分析:
@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(value={CONSTRUCTOR, FIELD, LOCAL_VARIABLE, METHOD, PACKAGE, PARAMETER, TYPE})
public @interface Deprecated {
}
- @SuppressWarnnings:用于有选择的关闭编译器对类、方法、成员变量、变量初始化的警告,其实现源码如下:
@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface SuppressWarnings {
String[] value();
}
- 其内部有一个String数组,主要接收值如下:
deprecation:使用了不赞成使用的类或方法时的警告;
unchecked:执行了未检查的转换时的警告,例如当使用集合时没有用泛型 (Generics) 来指定集合保存的类型;
fallthrough:当 Switch 程序块直接通往下一种情况而没有 Break 时的警告;
path:在类路径、源文件路径等中有不存在的路径时的警告;
serial:当在可序列化的类上缺少 serialVersionUID 定义时的警告;
finally:任何 finally 子句不能正常完成时的警告;
all:关于以上所有情况的警告。
这个三个注解比较简单,看个简单案例即可:
//注明该类已过时,不建议使用
@Deprecated
class A{
public void A(){ }
//注明该方法已过时,不建议使用
@Deprecated()
public void B(){ }
}
class B extends A{
@Override //标明覆盖父类A的A方法
public void A() {
super.A();
}
//去掉检测警告
@SuppressWarnings({"uncheck","deprecation"})
public void C(){ }
//去掉检测警告
@SuppressWarnings("uncheck")
public void D(){ }
}
前面我们分析了两种元注解,@Target和@Retention,除了这两种元注解,Java还提供了另外两种元注解,@Documented和@Inherited,下面分别介绍:
- @Documented 被修饰的注解会生成到javadoc中
/**
* Created by zejian on 2017/5/20.
* Blog : http://blog.csdn.net/javazejian [原文地址,请尊重原创]
*/
@Documented
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface DocumentA {
}
//没有使用@Documented
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface DocumentB {
}
//使用注解
@DocumentA
@DocumentB
public class DocumentDemo {
public void A(){
}
}
使用javadoc命令生成文档:
zejian@zejiandeMBP annotationdemo$ javadoc DocumentDemo.java DocumentA.java DocumentB.java
如下:
可以发现使用@Documented元注解定义的注解(@DocumentA)将会生成到javadoc中,而@DocumentB则没有在doc文档中出现,这就是元注解@Documented的作用。
@Inherited 可以让注解被继承,但这并不是真的继承,只是通过使用@Inherited,可以让子类Class对象使用getAnnotations()获取父类被@Inherited修饰的注解,如下:
@Inherited
@Documented
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface DocumentA {
}
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface DocumentB {
}
@DocumentA
class A{ }
class B extends A{ }
@DocumentB
class C{ }
class D extends C{ }
//测试
public class DocumentDemo {
public static void main(String... args){
A instanceA=new B();
System.out.println("已使用的@Inherited注解:"+Arrays.toString(instanceA.getClass().getAnnotations()));
C instanceC = new D();
System.out.println("没有使用的@Inherited注解:"+Arrays.toString(instanceC.getClass().getAnnotations()));
}
/**
* 运行结果:
已使用的@Inherited注解:[@com.zejian.annotationdemo.DocumentA()]
没有使用的@Inherited注解:[]
*/
}
注解与反射机制
前面经过反编译后,我们知道Java所有注解都继承了Annotation接口,也就是说 Java使用Annotation接口代表注解元素,该接口是所有Annotation类型的父接口。同时为了运行时能准确获取到注解的相关信息,Java在java.lang.reflect 反射包下新增了AnnotatedElement接口,它主要用于表示目前正在 VM 中运行的程序中已使用注解的元素,通过该接口提供的方法可以利用反射技术地读取注解的信息,如反射包的Constructor类、Field类、Method类、Package类和Class类都实现了AnnotatedElement接口,它简要含义如下(更多详细介绍可以看 深入理解Java类型信息(Class对象)与反射机制):
Class:类的Class对象定义
Constructor:代表类的构造器定义
Field:代表类的成员变量定义
Method:代表类的方法定义
Package:代表类的包定义
下面是AnnotatedElement中相关的API方法,以上5个类都实现以下的方法
简单案例演示如下:
package com.zejian.annotationdemo;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.util.Arrays;
/**
* Created by zejian on 2017/5/20.
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*/
@DocumentA
class A{ }
//继承了A类
@DocumentB
public class DocumentDemo extends A{
public static void main(String... args){
Class<?> clazz = DocumentDemo.class;
//根据指定注解类型获取该注解
DocumentA documentA=clazz.getAnnotation(DocumentA.class);
System.out.println("A:"+documentA);
//获取该元素上的所有注解,包含从父类继承
Annotation[] an= clazz.getAnnotations();
System.out.println("an:"+ Arrays.toString(an));
//获取该元素上的所有注解,但不包含继承!
Annotation[] an2=clazz.getDeclaredAnnotations();
System.out.println("an2:"+ Arrays.toString(an2));
//判断注解DocumentA是否在该元素上
boolean b=clazz.isAnnotationPresent(DocumentA.class);
System.out.println("b:"+b);
/**
* 执行结果:
A:@com.zejian.annotationdemo.DocumentA()
an:[@com.zejian.annotationdemo.DocumentA(), @com.zejian.annotationdemo.DocumentB()]
an2:@com.zejian.annotationdemo.DocumentB()
b:true
*/
}
}
运行时注解处理器
了解完注解与反射的相关API后,现在通过一个实例(该例子是博主改编自《Tinking in Java》)来演示利用运行时注解来组装数据库SQL的构建语句的过程。
/**
* Created by wuzejian on 2017/5/18.
* 表注解
*/
@Target(ElementType.TYPE)//只能应用于类上
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//保存到运行时
public @interface DBTable {
String name() default "";
}
/**
* Created by wuzejian on 2017/5/18.
* 注解Integer类型的字段
*/
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SQLInteger {
//该字段对应数据库表列名
String name() default "";
//嵌套注解
Constraints constraint() default @Constraints;
}
/**
* Created by wuzejian on 2017/5/18.
* 注解String类型的字段
*/
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SQLString {
//对应数据库表的列名
String name() default "";
//列类型分配的长度,如varchar(30)的30
int value() default 0;
Constraints constraint() default @Constraints;
}
/**
* Created by wuzejian on 2017/5/18.
* 约束注解
*/
@Target(ElementType.FIELD)//只能应用在字段上
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Constraints {
//判断是否作为主键约束
boolean primaryKey() default false;
//判断是否允许为null
boolean allowNull() default false;
//判断是否唯一
boolean unique() default false;
}
/**
* Created by wuzejian on 2017/5/18.
* 数据库表Member对应实例类bean
*/
@DBTable(name = "MEMBER")
public class Member {
//主键ID
@SQLString(name = "ID",value = 50, constraint = @Constraints(primaryKey = true))
private String id;
@SQLString(name = "NAME" , value = 30)
private String name;
@SQLInteger(name = "AGE")
private int age;
@SQLString(name = "DESCRIPTION" ,value = 150 , constraint = @Constraints(allowNull = true))
private String description;//个人描述
//省略set get.....
}
上述定义4个注解,分别是@DBTable(用于类上)、@Constraints(用于字段上)、 @SQLString(用于字段上)、@SQLString(用于字段上)并在Member类中使用这些注解,这些注解的作用的是用于帮助注解处理器生成创建数据库表MEMBER的构建语句,在这里有点需要注意的是,我们使用了嵌套注解@Constraints,该注解主要用于判断字段是否为null或者字段是否唯一。必须清楚认识到上述提供的注解生命周期必须为@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME),即运行时,这样才可以使用反射机制获取其信息。有了上述注解和使用,剩余的就是编写上述的注解处理器了,前面我们聊了很多注解,其处理器要么是Java自身已提供、要么是框架已提供的,我们自己都没有涉及到注解处理器的编写,但上述定义处理SQL的注解,其处理器必须由我们自己编写了,如下
package com.zejian.annotationdemo;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* Created by zejian on 2017/5/13.
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* 运行时注解处理器,构造表创建语句
*/
public class TableCreator {
public static String createTableSql(String className) throws ClassNotFoundException {
Class<?> cl = Class.forName(className);
DBTable dbTable = cl.getAnnotation(DBTable.class);
//如果没有表注解,直接返回
if(dbTable == null) {
System.out.println(
"No DBTable annotations in class " + className);
return null;
}
String tableName = dbTable.name();
// If the name is empty, use the Class name:
if(tableName.length() < 1)
tableName = cl.getName().toUpperCase();
List<String> columnDefs = new ArrayList<String>();
//通过Class类API获取到所有成员字段
for(Field field : cl.getDeclaredFields()) {
String columnName = null;
//获取字段上的注解
Annotation[] anns = field.getDeclaredAnnotations();
if(anns.length < 1)
continue; // Not a db table column
//判断注解类型
if(anns[0] instanceof SQLInteger) {
SQLInteger sInt = (SQLInteger) anns[0];
//获取字段对应列名称,如果没有就是使用字段名称替代
if(sInt.name().length() < 1)
columnName = field.getName().toUpperCase();
else
columnName = sInt.name();
//构建语句
columnDefs.add(columnName + " INT" +
getConstraints(sInt.constraint()));
}
//判断String类型
if(anns[0] instanceof SQLString) {
SQLString sString = (SQLString) anns[0];
// Use field name if name not specified.
if(sString.name().length() < 1)
columnName = field.getName().toUpperCase();
else
columnName = sString.name();
columnDefs.add(columnName + " VARCHAR(" +
sString.value() + ")" +
getConstraints(sString.constraint()));
}
}
//数据库表构建语句
StringBuilder createCommand = new StringBuilder(
"CREATE TABLE " + tableName + "(");
for(String columnDef : columnDefs)
createCommand.append("\n " + columnDef + ",");
// Remove trailing comma
String tableCreate = createCommand.substring(
0, createCommand.length() - 1) + ");";
return tableCreate;
}
/**
* 判断该字段是否有其他约束
* @param con
* @return
*/
private static String getConstraints(Constraints con) {
String constraints = "";
if(!con.allowNull())
constraints += " NOT NULL";
if(con.primaryKey())
constraints += " PRIMARY KEY";
if(con.unique())
constraints += " UNIQUE";
return constraints;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String[] arg={"com.zejian.annotationdemo.Member"};
for(String className : arg) {
System.out.println("Table Creation SQL for " +
className + " is :\n" + createTableSql(className));
}
/**
* 输出结果:
Table Creation SQL for com.zejian.annotationdemo.Member is :
CREATE TABLE MEMBER(
ID VARCHAR(50) NOT NULL PRIMARY KEY,
NAME VARCHAR(30) NOT NULL,
AGE INT NOT NULL,
DESCRIPTION VARCHAR(150)
);
*/
}
}
如果对反射比较熟悉的同学,上述代码就相对简单了,我们通过传递Member的全路径后通过Class.forName()方法获取到Member的class对象,然后利用Class对象中的方法获取所有成员字段Field,最后利用field.getDeclaredAnnotations()遍历每个Field上的注解再通过注解的类型判断来构建建表的SQL语句。这便是利用注解结合反射来构建SQL语句的简单的处理器模型,是否已回想起Hibernate?
Java 8中注解增强
元注解@Repeatable
元注解@Repeatable是JDK1.8新加入的,它表示在同一个位置重复相同的注解。在没有该注解前,一般是无法在同一个类型上使用相同的注解的
//Java8前无法这样使用
@FilterPath("/web/update")
@FilterPath("/web/add")
public class A {}
Java8前如果是想实现类似的功能,我们需要在定义@FilterPath注解时定义一个数组元素接收多个值如下
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface FilterPath {
String [] value();
}
//使用
@FilterPath({"/update","/add"})
public class A { }
但在Java8新增了@Repeatable注解后就可以采用如下的方式定义并使用了。
package com.zejian.annotationdemo;
import java.lang.annotation.*;
/**
* Created by zejian on 2017/5/20.
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*/
//使用Java8新增@Repeatable原注解
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.FIELD,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Repeatable(FilterPaths.class)//参数指明接收的注解class
public @interface FilterPath {
String value();
}
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FilterPaths {
FilterPath[] value();
}
//使用案例
@FilterPath("/web/update")
@FilterPath("/web/add")
@FilterPath("/web/delete")
class AA{ }
我们可以简单理解为通过使用@Repeatable后,将使用@FilterPaths注解作为接收同一个类型上重复注解的容器,而每个@FilterPath则负责保存指定的路径串。为了处理上述的新增注解,Java8还在AnnotatedElement接口新增了getDeclaredAnnotationsByType() 和 getAnnotationsByType()两个方法并在接口给出了默认实现,在指定@Repeatable的注解时,可以通过这两个方法获取到注解相关信息。但请注意,旧版API中的getDeclaredAnnotation()和 getAnnotation()是不对@Repeatable注解的处理的(除非该注解没有在同一个声明上重复出现)。注意getDeclaredAnnotationsByType方法获取到的注解不包括父类,其实当 getAnnotationsByType()方法调用时,其内部先执行了getDeclaredAnnotationsByType方法,只有当前类不存在指定注解时,getAnnotationsByType()才会继续从其父类寻找,但请注意如果@FilterPath和@FilterPaths没有使用了@Inherited的话,仍然无法获取。下面通过代码来演示:
/**
* Created by zejian on 2017/5/20.
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*/
//使用Java8新增@Repeatable原注解
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.FIELD,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Repeatable(FilterPaths.class)
public @interface FilterPath {
String value();
}
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface FilterPaths {
FilterPath[] value();
}
@FilterPath("/web/list")
class CC { }
//使用案例
@FilterPath("/web/update")
@FilterPath("/web/add")
@FilterPath("/web/delete")
class AA extends CC{
public static void main(String[] args) {
Class<?> clazz = AA.class;
//通过getAnnotationsByType方法获取所有重复注解
FilterPath[] annotationsByType = clazz.getAnnotationsByType(FilterPath.class);
FilterPath[] annotationsByType2 = clazz.getDeclaredAnnotationsByType(FilterPath.class);
if (annotationsByType != null) {
for (FilterPath filter : annotationsByType) {
System.out.println("1:"+filter.value());
}
}
System.out.println("-----------------");
if (annotationsByType2 != null) {
for (FilterPath filter : annotationsByType2) {
System.out.println("2:"+filter.value());
}
}
System.out.println("使用getAnnotation的结果:"+clazz.getAnnotation(FilterPath.class));
/**
* 执行结果(当前类拥有该注解FilterPath,则不会从CC父类寻找)
1:/web/update
1:/web/add
1:/web/delete
-----------------
2:/web/update
2:/web/add
2:/web/delete
使用getAnnotation的结果:null
*/
}
}
注意定义@FilterPath和@FilterPath时必须指明@Inherited,getAnnotationsByType方法否则依旧无法从父类获取@FilterPath注解,这是为什么呢,不妨看看getAnnotationsByType方法的实现源码:
//接口默认实现方法
default <T extends Annotation> T[] getAnnotationsByType(Class<T> annotationClass) {
//先调用getDeclaredAnnotationsByType方法
T[] result = getDeclaredAnnotationsByType(annotationClass);
//判断当前类获取到的注解数组是否为0
if (result.length == 0 && this instanceof Class &&
//判断定义注解上是否使用了@Inherited元注解
AnnotationType.getInstance(annotationClass).isInherited()) { // Inheritable
//从父类获取
Class<?> superClass = ((Class<?>) this).getSuperclass();
if (superClass != null) {
result = superClass.getAnnotationsByType(annotationClass);
}
}
return result;
}
新增的两种ElementType
在Java8中 ElementType 新增两个枚举成员,TYPE_PARAMETER 和 TYPE_USE ,在Java8前注解只能标注在一个声明(如字段、类、方法)上,Java8后,新增的TYPE_PARAMETER可以用于标注类型参数,而TYPE_USE则可以用于标注任意类型(不包括class)。如下所示
//TYPE_PARAMETER 标注在类型参数上
class D<@Parameter T> { }
//TYPE_USE则可以用于标注任意类型(不包括class)
//用于父类或者接口
class Image implements @Rectangular Shape { }
//用于构造函数
new @Path String("/usr/bin")
//用于强制转换和instanceof检查,注意这些注解中用于外部工具,它们不会对类型转换或者instanceof的检查行为带来任何影响。
String path=(@Path String)input;
if(input instanceof @Path String)
//用于指定异常
public Person read() throws @Localized IOException.
//用于通配符绑定
List<@ReadOnly ? extends Person>
List<? extends @ReadOnly Person>
@NotNull String.class //非法,不能标注class
import java.lang.@NotNull String //非法,不能标注import
这里主要说明一下TYPE_USE,类型注解用来支持在Java的程序中做强类型检查,配合第三方插件工具(如Checker Framework),可以在编译期检测出runtime error(如UnsupportedOperationException、NullPointerException异常),避免异常延续到运行期才发现,从而提高代码质量,这就是类型注解的主要作用。总之Java 8 新增加了两个注解的元素类型ElementType.TYPE_USE 和ElementType.TYPE_PARAMETER ,通过它们,我们可以把注解应用到各种新场合中。