Java SE入门（二十一）——反射和注解

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1、Junit单元测试

测试的分类：
- 黑盒测试。只需要关注输入的输出，不考虑实现方式。
- 白盒测试。考虑实现方式，关注执行流程。
Junit 属于白盒测试：
1. 定义一个测试类。测试类名最好为被测试的类名 + Test，放入 test 包中。
2. 定义测试方法，可以独立运行。方法名最后为 test + 测试的方法名。返回值建议为 void，参数列表建议为空参。
3. 给方法加@Test注解。需要导入 JUnit4 依赖。
断言：将所期望的结果和真实结果进行比较。
- 例如使用Assert.assertEquals(期望值, 真实值)方法。
- 结果不同则测试结果为出错。
@Before注解，该注解修饰的方法会在所有测试方法执行之前被执行。
@After注解，该注解修饰的方法会在所有测试方法执行之后被执行（即使测试方法出错也会被执行）。

2、反射

将类的各个组成部分封装为其他对象，这被称为反射机制。

Java 代码在计算机中经历的三个阶段：
1. javac 编译为 .class 字节码文件。被称为源代码阶段。
2. 类通过类加载器（ClassLoader）加载进内存，被加载为 Class 类对象。
  - 成员变量封装为 Field[] 对象，构造方法封装为 Construct[] 对象，成员方法封装为 Method[] 对象。这就是反射。
  - 被称为类对象阶段。
3. 实例化对象。被称为运行阶段。
反射的好处：
- 在程序运行的过程中，可以对对象进行操作。
- 可以解耦，提供程序的可扩展性。
获取字节码 Class 对象的方式：
1. 如果是源代码阶段，通过Class.forName("全类名")将字节码文件加载进内存，创建并返回 Class 类对象。
  - 多用于配置文件，将类名定义在配置文件中，读取文件加载类。
2. 如果是类对象阶段，通过类名.class属性获取。
  - 多用于参数传递。
3. 如果是运行阶段，通过对象.getClass()方法获取。
  - 多用于对象的获取字节码对象。
4. 同一个字节码文件（.class）在一次程序运行过程中，只会被加载一次，使用不同方式获取的 Class 对象是同一个。
Class 对象的功能：
- 获取功能：
  - 获取成员变量。
    - Field[] getFields()：获取所有public修饰的成员变量。
    - Field getField(String name)：获取指定的public修饰的成员变量。
    - Field[] getDeclaredFields()：获取所有的成员变量，包括所有修饰符。
    - Field getFieldDeclared(String name)：获取指定的成员变量，包括所有修饰符。
  - 获取构造方法。
    - Constructor<?>[] getConstructors()：获取所有public的构造方法。
    - Constructor<?> getConstructor(class<?>...parameterTypes)：获取指定的public修饰的构造方法。
      - 传入的可变参数是class对象类型，如String和int应传入String.class和int.class。
    - Constructor<?>[] getDeclaredConstructor()：获取所有的构造方法，包括所有修饰符。
    - Constructor<?> getDeclaredConstructor(class<?>...parameterTypes)：获取指定的构造方法，包括所有修饰符。
  - 获取成员方法。
    - Method[] getMethods()：获取所有public的成员方法。
    - Method[] getMethod(String name, class<?>...parameterTypes)：获取指定的public修饰的成员方法。
      - 传入的是方法名称和方法的参数列表。
    - Method[] getDeclaredMethods()：获取所有的成员方法。
    - Method[] getDeclaredMethod(String name, class<?>...parameterTypes)：获取指定的成员方法。
  - 获取类名。
    - String getName()：获取全类名。
成员变量对象Field的方法：
- Object get(Object o)：获取成员变量的值。
- void set(Object o, Object value)：设置成员变量的值。
- void setAccessible(true)：访问非公有的成员变量，需要忽略访问权限修饰符的安全检查（暴力反射）。
构造方法对象Constructor的方法：
- Object newInstance(Object...parameter)：创建对象。
- 如果是空参构造，也可以使用Class对象的newInstance方法。
- void setAccessible(true)：访问非公有的成员变量，需要忽略访问权限修饰符的安全检查（暴力反射）。
成员方法Method对象的方法：
- Object invoke(Object o, Object...args)：传入对应的对象和参数列表的class对象列表。
- String getName()：获取方法名。
- 所有方法，还包括了这个对象继承的父类中的方法。
- void setAccessible(true)：访问非公有的成员变量，需要忽略访问权限修饰符的安全检查（暴力反射）。

实例：

需求：利用反射创建一个框架类，在不改变该类的任何代码的情况下，创建任意类的对象，并执行其任意方法。
步骤：
1. 将需要创建的对象的全类名和需要执行的方法定义在配置文件中。
2. 在程序中加载读取配置文件。
3. 利用反射加载类文件进内存。
4. 创建对象、执行方法。

RelectFram.java：

public class ReflectFrame {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Properties pro = new Properties();
        ClassLoader classLoader = ReflectFrame.class.getClassLoader();
        InputStream inputStream = classLoader.getResourceAsStream("pro.properties");
        pro.load(inputStream);
        String className = pro.getProperty("className");
        String methodName = pro.getProperty("methodName");
        Class cls = Class.forName(className);
        Object obj = cls.newInstance();
        Method method = cls.getMethod(methodName);
        method.invoke(obj);
    }
}

Person.java：

public class Person {
    private String name;
    public Person() {
    }
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void sleep() {
        System.out.println("sleep");
    }
}

pro.properties：

className=cn.iwehdio.domin.Student
methodName=study

3、注解

是一种代码级别的说明，对元素进行说明注释。

注解使用：@注解名称。
注解作用：编写文档、编译检查、代码分析。
Java中预定义的注解：
- @Override：检测被该注解标注的方法是否继承/实现自父类/接口。
- @Deprecated：该注解标注的内容，表示已过时。
- SupperessWarnings("all")：压制所有警告。
自定义注解：
- 格式：
  - 元注解：用于描述注解的注解。
  - public @interface 注解名{属性列表} 。
- 本质：
  - public interface 注解名 extends java.lang.annotation.Annotation{}
  - 注解是一个接口，继承自Annotation接口。
- 属性：接口中可以定义的抽象方法。
  1. 属性的返回值类型为基本数据类型、String、枚举、注解或以上类型的数组。
  2. 定义了属性，在使用时需要给属性赋值。格式为@注解(属性名=属性值)。
  3. 属性可以用default指定默认值。
  4. 如果只有一个value属性，赋值时可以直接写属性值。
  5. 数组赋值时，使用{}。
- 元注解：
  - @Target：描述注解能够作用的位置。
  - {ElemntType=枚举值}：TYPE只能作用于类上，METHOD只能作用在方法上，FIELD只能作用于成员变量上。
  - @Retention：描述注解被保留的阶段。
    - RUNTIME会直到运行时被保留，在class字节码文件中并且被JVM读到。
  - @Docunmented：描述注解是否被抽取到api文档中。
  - @Inherited：描述注解是否被子类继承。

注解的解析：获取注解中定义的属性值。

注解可以部分替代配置文件。

获取该类的字节码文件对象：被注解修饰的类.class。
获取注解对象，在内存中生成一个该注解接口的子类实现对象：getAnnotation(注解名.class)。
调用注解对象中的抽象方法，获取返回值。

实例：

Myanno：

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Myanno {
    String className();
    String methodName();
}

DemoTest:

@Myanno(className = "package cn.iwehdio.annotation;", methodName = "show")
public class DemoTest {
    public static void main(String[] args) {
        Class<DemoTest> dtClass = DemoTest.class;
        Myanno ma = dtClass.getAnnotation(Myanno.class);
        String classname = ma.className();
        String methodname = ma.methodName();
        System.out.println(classname);
        System.out.println(methodname);
    }
}

实例：

给所需要测试的方法加上@check注解，对所有要测试的方法进行测试，并输出错误日志。

check.java：

@Target({ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface check {
}

caculator.java：

public class calulator {
    @check
    public void mul() {
        System.out.println("1*0=" + (1*0));
    }
    @check
    public void div() {
        System.out.println("1*0=" + (1/0));
    }
}

demo2.java：

public class demo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        calulator c = new calulator();
        Class cls = c.getClass();
        Method[] methods = cls.getMethods();

        int num = 0;
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bug.txt"));

        for (Method m : methods ) {
            if(m.isAnnotationPresent(check.class)) {
                try {
                    m.invoke(c);
                } catch (Exception e) {
                    bw.write("异常出现在" + m.getName());
                    bw.newLine();
                    bw.write("异常名称" + e.getCause().getClass());
                    bw.newLine();
                    bw.write("异常类型" + e.getCause().getMessage());
                    bw.newLine();
                    bw.write("-----------");
                    num++;
                }
            }
        }
        bw.write("共出现" + num + "次异常");
        bw.newLine();
        bw.flush();
        bw.close();
    }
}

BUG输出bug.txt：

异常出现在div
异常名称class java.lang.ArithmeticException
异常类型/ by zero
-----------
共出现1次异常

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