Java反射：使用Annotation功能

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Java中提供了Annotaion（注释）功能，该功能可用于类、构造方法、成员变量、方法、参数等的声明中。该功能并不影响程序的运行，但是会对编译器警告等辅助工具产生影响。

1、定义Annotation类型

在定义Annotation类型时，也需要用到用来定义接口的interface关键字，不过需要在interface关键字前加一个“@”符号，即定义Annotation类型的关键字为@interface，这个关键字的隐含意思是继承了java.lang.annotation.Annotation接口。例如，下面的代码就是定义一个Annotation类型。

public @interface NoMemberAnnotation{
}

下面定义一个包含一个成员的Annotation类型。

public @interface OneMemberAnnotation{
	String value();
}

String：成员类型。

value：成员名称。如果在所定义的Annotation类型中只包含一个成员，通常将成员名称命名为value。

下面定义一个包含多个成员的Annotation类型。

public @interface MoreMemberAnnotation
{
	String describe();
	Class type();
}

在为Annotation类型定义成员是，也可以为成员设置默认值。下面代码在定义Annotation类型时就为成员设置了默认值。

public @interface DefaultValueAnnotation
{
	String describe() default "默认值";
	Class type() default void.class;
}

在定义Annotation类型时，还可以通过Annotation类型@Target来设置Annotation类型适用的程序元素种类。如果未设置@Target，则表示适用于所有程序元素。枚举类ElementType中的枚举常量用来设置@Target。

枚举类ElementType中的枚举常量：

枚举常量	说明
ANNOTATION_TYPE	表示用于Annotation类型
TYPE	表示用于类、接口和枚举，以及Annotation类型
CONSTRUCTOR	表示用于构造方法
FIELD	表示用于成员变量和枚举常量
METHOD	表示用于方法
PARAMETER	表示用于参数
LOCAL_VARIABLE	表示用于局部变量
PACKAGE	表示用于包

通过Annotation类型@Retention可以设置Annotation类型的有效范围。枚举类RetentionPolicy中的枚举常量用来设置@Retention。如果未设置@Retention，Annotation的有效范围为枚举常量CLASS表示的范围。

枚举类RetentionPolicy中的枚举常量：

枚举常量	说明
SOURCE	表示不编译Annotation类型到类文件中，有效范围最小
CLASS	表示编译Annotation到类文件中，但是在运行时不加载Annotation到JVM中
RUNTIME	表示在运行时加载Annotation到JVM中，有效范围最大

示例：定义并使用Annotation类型。

首先定义一个用来注释构造方法的Annotation类型@Constructor_Annotation，有效范围为在运行时加载Annotation到JVM中。

import java.lang.annotation.*;

//用于构成方法
@Target(ElementType.CONSTRUCTOR)

//在运行时加载Annotation到JVM
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

public @interface Constructor_Annotation
{
	// 定义一个具有默认值的String型成员
	String value() default "默认构造方法";
}

然后定义一个用来注释字段、方法和参数的Annotation类型@Field_Method_Parameter_Annotation，有效范围为在运行时加载Annotation到JVM中。

import java.lang.annotation.*;

//用于字段、方法和参数
@Target({ ElementType.FIELD, ElementType.METHOD, ElementType.PARAMETER })

//在运行时加载Annotation到JVM中
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

public @interface Field_Method_Parameter_Annotation
{
	String describe(); // 定义一个没有默认值的String类型成员

	Class type() default void.class; // 定义一个具有默认值的Class类型的成员
}

最后编写一个Record类，在该类中运行前面定义的Annotation类型对构造方法、字段、方法和参数进行注释。

public class Record
{
	// 注释字段
	@Field_Method_Parameter_Annotation(describe = "编号", type = int.class)
	int id;

	@Field_Method_Parameter_Annotation(describe = "姓名", type = String.class)
	String name;

	// 采用默认值注释构造方法
	@Constructor_Annotation()
	public Record()
	{
	}

	// 注释构造方法
	@Constructor_Annotation("立即初始化构造方法")
	public Record(@Field_Method_Parameter_Annotation(describe = "编号", type = int.class) int id,
			@Field_Method_Parameter_Annotation(describe = "姓名", type = String.class) String name)
	{
		this.id = id;
		this.name = name;
	}

	// 注释方法
	@Field_Method_Parameter_Annotation(describe = "获取编号", type = int.class)
	public int getId()
	{
		return id;
	}

	@Field_Method_Parameter_Annotation(describe = "设置编号", type = int.class)
	public void setId(@Field_Method_Parameter_Annotation(describe = "编号", type = int.class) int id)
	{
		this.id = id;
	}

	@Field_Method_Parameter_Annotation(describe = "获取姓名", type = String.class)
	public int getName()
	{
		return id;
	}

	@Field_Method_Parameter_Annotation(describe = "设置姓名", type = String.class)
	public void setName(@Field_Method_Parameter_Annotation(describe = "姓名", type = String.class) String name)
	{
		this.name = name;
	}
}

2、访问Annotation信息

如果在定义Annotation类型时将@Retention设置为RetentionPolicy.RUNTIME，那么在运行程序时通过反射就可以获取到相关的Annotation信息，如获取构造方法、字段和方法的Annotation信息。

类Constructor、Field和Method均继承了AccessibleObject类，在AccessibleObject中定义了3个关于Annotation的方法，其中方法isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass)用来查看是否添加了指定类型的Annotation，如果是则返回true，否则返回false；方法getAnnotation(Class<T> annotationClass)用来获得指定类型的Annotation，如果存在则返回相应的对象，否则返回null；方法getAnnotations()用来获得所有的Annotation，该方法将返回一个Annotation数组。

在类Constructor和Method中还定义了方法getParameterAnnotations()，用来获得为所有参数添加的Annotation，将以Annotation类型的二维数组返回，在数组中的顺序与声明的顺序相同，如果没有参数则返回一个长度为0的数组；如果存在未添加Annotation的参数，将用一个长度为0的嵌套数组占位。

示例：访问Annotation信息。

import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.*;

public class AnnotationTest
{

	public static void main(String[] args)
	{

		Class recordC = null;
		try
		{
			recordC = Class.forName("com.helloJava.reflect.Record");
		} catch (ClassNotFoundException e)
		{
			e.printStackTrace();
		}

		System.out.println("------ 构造方法的描述如下 ------");
		Constructor[] declaredConstructors = recordC.getDeclaredConstructors(); // 获得所有构造方法
		for (int i = 0; i < declaredConstructors.length; i++)
		{
			Constructor constructor = declaredConstructors[i]; // 遍历构造方法
			// 查看是否具有指定类型的注释
			if (constructor.isAnnotationPresent(Constructor_Annotation.class))
			{
				// 获得指定类型的注释
				Constructor_Annotation ca = (Constructor_Annotation) constructor
						.getAnnotation(Constructor_Annotation.class);
				System.out.println(ca.value()); // 获得注释信息
			}
			Annotation[][] parameterAnnotations = constructor.getParameterAnnotations(); // 获得参数的注释
			for (int j = 0; j < parameterAnnotations.length; j++)
			{
				// 获得指定参数注释的长度
				int length = parameterAnnotations[j].length;
				if (length == 0) // 如果长度为0则表示没有为该参数添加注释
					System.out.println("    未添加Annotation的参数");
				else
					for (int k = 0; k < length; k++)
					{
						// 获得参数的注释
						Field_Method_Parameter_Annotation pa = (Field_Method_Parameter_Annotation) parameterAnnotations[j][k];
						System.out.print("    " + pa.describe()); // 获得参数描述
						System.out.println("    " + pa.type()); // 获得参数类型
					}
			}
			System.out.println();
		}

		System.out.println();

		System.out.println("-------- 字段的描述如下 --------");
		Field[] declaredFields = recordC.getDeclaredFields(); // 获得所有字段
		for (int i = 0; i < declaredFields.length; i++)
		{
			Field field = declaredFields[i]; // 遍历字段
			// 查看是否具有指定类型的注释
			if (field.isAnnotationPresent(Field_Method_Parameter_Annotation.class))
			{
				// 获得指定类型的注释
				Field_Method_Parameter_Annotation fa = field.getAnnotation(Field_Method_Parameter_Annotation.class);
				System.out.print("    " + fa.describe()); // 获得字段的描述
				System.out.println("    " + fa.type()); // 获得字段的类型
			}
		}

		System.out.println();

		System.out.println("-------- 方法的描述如下 --------");
		Method[] methods = recordC.getDeclaredMethods(); // 获得所有方法
		for (int i = 0; i < methods.length; i++)
		{
			Method method = methods[i]; // 遍历方法
			// 查看是否具有指定类型的注释
			if (method.isAnnotationPresent(Field_Method_Parameter_Annotation.class))
			{
				// 获得指定类型的注释
				Field_Method_Parameter_Annotation ma = method.getAnnotation(Field_Method_Parameter_Annotation.class);
				System.out.println(ma.describe()); // 获得方法的描述
				System.out.println(ma.type()); // 获得方法的返回值类型
			}
			Annotation[][] parameterAnnotations = method.getParameterAnnotations(); // 获得参数的注释
			for (int j = 0; j < parameterAnnotations.length; j++)
			{
				int length = parameterAnnotations[j].length; // 获得指定参数注释的长度
				if (length == 0) // 如果长度为0表示没有为该参数添加注释
					System.out.println("    未添加Annotation的参数");
				else
					for (int k = 0; k < length; k++)
					{
						// 获得指定类型的注释
						Field_Method_Parameter_Annotation pa = (Field_Method_Parameter_Annotation) parameterAnnotations[j][k];
						System.out.print("    " + pa.describe()); // 获得参数的描述
						System.out.println("    " + pa.type()); // 获得参数的类型
					}
			}
			System.out.println();
		}
	}
}

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