Java中注解的作用

Annotation

注解（Annotation），也叫元數(shù)據(jù)。一種代碼級別的說明。它是JDK1.5及以后版本引入的一個特性，與類、接口、枚舉是在同一個層次。它可以聲明在包、類、字段、方法、局部變量、方法參數(shù)等的前面，用來對這些元素進行說明，注釋。作用分類：

1. 編寫文檔：通過代碼里標識的元數(shù)據(jù)生成文檔【生成文檔doc文檔】
2. 代碼分析：通過代碼里標識的元數(shù)據(jù)對代碼進行分析【使用反射】
3. 編譯檢查：通過代碼里標識的元數(shù)據(jù)讓編譯器能夠?qū)崿F(xiàn)基本的編譯檢查【Override】

注解不會改變程序的語義，只是作為注解（標識）存在，我們可以通過反射機制編程實現(xiàn)對這些元數(shù)據(jù)（用來描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)）的訪問

分類

• 運行期注解 程序運行時才會被解析到的注解，一般通過反射機制來實現(xiàn)，很多框架中都會用到，經(jīng)常會看到一個注解和一些簡單的配置來實現(xiàn)非常復雜的功能
• 編譯期注解 一般用來解析類型元數(shù)據(jù)，根據(jù)特定注解解析并生成代碼，或者生成一些描述性文件，比如properties、json等，比如為Pojo生成getter和setter方法

關(guān)鍵注解

@java.lang.annotation.Retention定義注解的有效時期

相關(guān)參數(shù)：RetentionPolicy.SOURCE: 編譯期生效，編譯器會丟棄，編譯后的class文件并不包含該注解 RetentionPolicy.CLASS: 注解會被保留在class文件中，但是運行期不會生效，被JVM忽略 RetentionPolicy.RUNTIME: 注解會被保留在class文件中，并且會在運行期生效，JVM會讀取

@Target定義注解作用對象，也就是注解是可以用在類、方法、參數(shù)還是其他等待

相關(guān)參數(shù)：ElementType.TYPE: 該注解只能運用到Class, Interface, enum上 ElementType.FIELD: 該注解只能運用到Field上 ElementType.METHOD: 該注解只能運用到方法上 ElementType.PARAMETER: 該注解只能作用在參數(shù)上 ElementType.CONSTRUCTOR: 該注解只能作用在構(gòu)造方法上 ElementType.LOCAL_VARIABLE: 該注解作用在地變量或catch語句 ElementType.ANNOTATION_TYPE: 該注解只能作用在注解上 ElementType.PACKAGE: 該注解只能用在包上

Java中常見的內(nèi)置注解：

• @Override
• @Deprecated
• @SuppressWarnings

繼承關(guān)系

• @Inherited

如果某個注解上有@Inherited注解，當查找該類型的注解時，會先查找目標類型是否存在注解，如果有，直接返回；否則，繼續(xù)在父類上尋找注解， 停止的條件為在父類上找到該類型的注解或者父類為Object類型。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Inherited
public @interface ClassMapper {

}

下面的示例中，如果ClassMapper沒有@Inherited修飾，則返回null

Child.class.getAnnotation(ClassMapper.class);

@Slf4j
public class ExtendAnnotationTests {
    @ClassMapper
    public class Demo { }

    public class Child extends Demo{  }
}

• 元注解 （注解上的注解）

我們知道，在Spring中，注解@Service與@Component都是用來標記類，交由Spring容器管理其對應的Bean，是結(jié)果是等效的。主要是Spring將注解和元注解進行了合并

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
public @interface Mapper {

}

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Mapper
public @interface ClassMapper {

}

通過下面的方法可以拿到元注解，從而進行其他擴展。

public class Tests {
    @Test
    public void test(){
        ClassMapper classMapper = Demo.class.getAnnotation(ClassMapper.class);
        log.info("classMapper: {}", classMapper);
        Mapper mapper = classMapper.annotationType().getAnnotation(Mapper.class);
        log.info("mapper: {}", mapper);
    }
}

示例

示例主要針對@java.lang.annotation.Retention參數(shù)的三種情況，了解注解是生效時期：

RetentionPolicy.RUNTIME

該示例實現(xiàn)通過自定義注解@SystemProperty，實現(xiàn)為對象字段設置系統(tǒng)屬性

1. 定義注解@SystemProperty

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.FIELD)
@Documented
public @interface SystemProperty {

    String value();
}

2. 定義對象工廠

主要作用是在運行時解析注解@SystemProperty，并實現(xiàn)系統(tǒng)屬性注入的邏輯。前面說到，注解的作用主要是標記，針對RetentionPolicy.RUNTIME類型的注解，一般是在運行時 通過反射實現(xiàn)注解標識的類、字段或方法等等元數(shù)的處理過程。

ObjectFactory是一個對象生產(chǎn)工廠，這樣我們可以在運行期解析目標對象中的是否有@SystemProperty標識的字段，并對該字段進行值的設定，這樣式該注解設計的初衷，但是 實現(xiàn)需要我們根據(jù)需求實現(xiàn)

@Slf4j
public class ObjectFactory {
    // 省略 ...
  
    public static < T > T getObject(Class< T > type, Object... args){
        Constructor< T > constructor = findTypeConstructor(type, args);
        T object = constructor.newInstance(args);
        // 通過反射找到對象中@SystemProperty的字段，并根據(jù)其設置參數(shù)將系統(tǒng)屬性設定到該對象字段中
        processFieldAnnotations(object, type, SystemProperty.class);
        return object;
    }
    
    // 省略 ...  
}

3. 驗證
   可以查看對象中被注解標識的屬性被設置上去了

@Slf4j
public class RuntimeAnnotationTests {
    @Test
    public void run(){
        Demo demo = ObjectFactory.getObject(Demo.class);
        log.info(" >> result: {}", demo.user);
    }

    @Data
    public static class Demo{
        @SystemProperty("user.name")
        private String user;
    }
}

RetentionPolicy.CLASS

該示例主要實現(xiàn)，編譯器判斷通過@FinalClass注解標記的類是否為final類型

1. 定義注解

@Retention(RetentionPolicy.CLASS)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
public @interface FinalClass {

}

2. 編寫AbstractProcessor的實現(xiàn)

@SupportedAnnotationTypes({FinalClassProcessor.FINAL_CLASS})
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
@AutoService(Processor.class)
public class FinalClassProcessor extends AbstractProcessor {

    public static final String FINAL_CLASS = "com.sucl.blog.jdk.annotation.compile.FinalClass";
    
    @Override
    public boolean process(Set< ? extends TypeElement > annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
        TypeElement annotationType = this.processingEnv.getElementUtils().getTypeElement(FINAL_CLASS);
        if( annotationType != null ){
            for (Element element : roundEnv.getElementsAnnotatedWith(annotationType)) {
                if( element instanceof TypeElement ){
                    TypeElement typeElement = (TypeElement) element;
                    if( !typeElement.getModifiers().contains(Modifier.FINAL) ){
                        String message = String.format("類【%s】必須為final類型", typeElement);
                        this.processingEnv.getMessager().printMessage(Diagnostic.Kind.ERROR, message);
                    }
                }
            }
        }
        return true;
    }
}

3. 使FinalClassProcessor生效

• 基于google auto-service
  3.1 添加依賴

< dependency >
      < groupId >com.google.auto.service< /groupId >
      < artifactId >auto-service< /artifactId >
      < version >1.1.0< /version >
    < /dependency >

3.2 在Processor通過注解@AutoService標識

@AutoService(Processor.class)
public class FinalClassProcessor extends AbstractProcessor{}

• 基于maven插件

< plugin >
    < groupId >org.apache.maven.plugins< /groupId >
    < artifactId >maven-compiler-plugin< /artifactId >
    < configuration >
        < annotationProcessors >
            < annotationProcessor >
                com.sucl.blog.jdk.annotation.compile.FinalClassProcessor
            < /annotationProcessor >
        < /annotationProcessors >
    < /configuration >
< /plugin >

4. 驗證

打包，在項目中引入該jar，定義一個類，類似下面這樣，當該類沒有final修飾時，通過maven install命令，可以看到控制臺打印自定義的錯誤信息

@FinalClass
public final class ProcessorFinder {}

注意

RetentionPolicy.CLASS的使用需要達打成jar包才行，不然無法再編譯時處理注解

RetentionPolicy.SOURCE

定義一個注解，通過打包后的結(jié)果觀察該注解的狀態(tài)

1. 定義注解

@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
public @interface System {
    
}

2. 定義測試類，并通過@System修飾

@System
public class SystemProvider {

}

3. 打包，借助maven-source-plugin同時將源碼打包

< plugins >
        < plugin >
            < groupId >org.apache.maven.plugins< /groupId >
            < artifactId >maven-source-plugin< /artifactId >
            < version >3.2.1< /version >
            < executions >
                < execution >
                    < id >attach-sources< /id >
                    < goals >
                        < goal >jar< /goal >
                    < /goals >
                < /execution >
            < /executions >
        < /plugin >
    < /plugins >

4. 在源碼包中，可以看到該注解仍然存在，但是class文件中卻沒有

在基于Spring Boot開發(fā)項目時，我們一般通過 @ConfigurationProperties 配合 spring-boot-configuration-processor ，可以實現(xiàn)在項目打包時 生成一個spring-configuration-metadata.json的配置描述文件，這樣在編寫application.yml配置時，就會得到配置提示，其實現(xiàn)方式就是基于 ConfigurationMetadataAnnotationProcessor，

結(jié)束語

注解本身沒有含義，主要作用是標記目標元素，后續(xù)拿到改標識的元數(shù)據(jù)，進行一系列的處理。注解的使用是非常廣泛的，各種框架中都使用頻繁，基于注解可以將很多抽象功能提取出來，通過簡單 的標識來實現(xiàn)各種復雜的功能