Java—注解机制详解

概念

注解是类的组成部分，可以为类携带额外的信息，提供一种安全的注释标记机制，用于将任何信息或元数据与程序元素（如类、方法、成员变量等）关联。

注解是供编译器或JVM使用的，编译器或JVM可以根据注解执行相应的功能。
注解类似于修饰符，适用于包、类型、构造方法、方法、成员变量、参数及本地变量的声明语句中。
父类中的注解不能被子类继承。

注解的作用

标记：为类、方法或变量添加元数据，便于工具或框架识别。
框架支持：许多框架利用注解和反射来实现功能，这是框架的底层基础技术。
编译时检查：如 @Override 用于方法重写约束，@FunctionalInterface 用于函数式接口约束。

注解格式

定义格式：自定义注解用 @interface 关键字，注解默认可以标记很多地方

修饰符 @interface 注解名{// 注解属性
}

使用注解的格式：@注解名

// 自定义注解
@interface MyAnnotation {String value();
}// 使用注解
@MyAnnotation(value = "示例注解")
public class Example {@Overridepublic String toString() {return "这是一个示例类";}
}

常用注解

@Override：检查方法是否正确重写父类方法。
@Deprecated：标记某个方法或类为过时，不建议使用。
@SuppressWarnings：抑制特定的编译器警告。
@FunctionalInterface：指示接口为函数式接口。

注解属性

普通属性

注解可以包含属性，属性名必须带 ()。在使用注解时，属性必须赋值，除非属性定义了默认值。

属性的格式：

格式 1：数据类型属性名()
格式 2：数据类型属性名() default 默认值

适用的数据类型：

八种基本数据类型：int、short、long、double、byte、char、boolean、float
String
Class
以上类型的数组形式也被支持

特殊属性

注解中有一个特殊属性名称：value

如果注解只有一个 value 属性，可以在使用时省略 value 名称。
如果有多个属性且没有默认值，则 value 属性不能省略。

示例

// 自定义注解
@interface MyAnnotation {String name(); // 必须提供int age() default 18; // 默认值为18String[] tags() default {}; // 默认值为空数组String value(); // 特殊属性
}// 使用注解
@MyAnnotation(name = "示例", value = "测试")
public class Example {// ...
}// 省略 value 属性
@MyAnnotation(name = "示例", value = "测试")
public class AnotherExample {// ...
}

在以上示例中，MyAnnotation 定义了多个属性，包括一个特殊属性 value。使用时可以选择性地省略 value。

元注解概述

元注解是 Java 中用于注解自定义注解的注解，主要由 Sun 公司提供。它们可以控制自定义注解的应用范围和行为。元注解包括以下四种：

@Target

用于指定自定义注解可以应用于哪些 Java 元素。其默认值为任何元素。可用值定义在 ElementType 类中，主要包括：

ElementType.CONSTRUCTOR：用于描述构造器。
ElementType.FIELD：用于描述成员变量、对象、属性（包括 enum 实例）。
ElementType.LOCAL_VARIABLE：用于描述局部变量。
ElementType.METHOD：用于描述方法。
ElementType.PACKAGE：用于描述包。
ElementType.PARAMETER：用于描述方法参数。
ElementType.TYPE：用于描述类、接口（包括注解类型）或 enum 声明。

@Retention

定义注解的生命周期，声明注解的作用范围。可用值定义在 RetentionPolicy 枚举类中：

RetentionPolicy.SOURCE：在编译阶段丢弃，这些注解在编译结束后不再存在于字节码中，仅用于源码阶段，如 @Override 和 @SuppressWarnings。
RetentionPolicy.CLASS：在类加载时丢弃，字节码文件中存在，但在运行时不存在。这是默认值。
RetentionPolicy.RUNTIME：在运行期保留该注解，因此可以使用反射机制读取注解信息。自定义注解通常使用这种方式。

@Inherited

表示修饰的自定义注解可以被子类继承。仅适用于类类型的注解。

@Documented

指示该注解是否应包含在 Java 文档中。使用此注解标记的自定义注解在生成的文档中会包含其元信息。

示例

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface MyCustomAnnotation {String value() default "default";
}

注解解析概述

在 Java 开发中，注解解析是理解和利用注解的关键。通过反射机制，可以动态地获取类、方法、字段等元素上的注解信息。以下是与注解解析相关的核心接口和类的概述。

Class 类 API

Annotation[] getDeclaredAnnotations()：获取当前对象上声明的所有注解，返回一个注解数组。
T getDeclaredAnnotation(Class<T> annotationClass)：根据注解类型获取对应的注解对象，仅返回当前对象上声明的注解。
T getAnnotation(Class<T> annotationClass)：获取当前对象及其父类上声明的指定类型的注解。
boolean isAnnotationPresent(Class<Annotation> annotationClass)：判断当前对象是否使用了指定类型的注解。
boolean isAnnotation()：判断当前 Class 对象是否表示注解类型。

注解的原理

注解本质上是特殊接口，继承了 Annotation 接口。在运行时，Java 为每个注解生成一个动态代理类。当通过反射获取注解时，返回的是动态代理对象（例如 $Proxy1），通过这个代理对象调用注解的方法时，实际上会回调 AnnotationInvocationHandler 的 invoke 方法。

这个方法从 memberValues 这个 Map 中获取注解属性的值，而 memberValues 的数据来源于 Java 常量池。

注解数据解析原理

注解的解析通常遵循以下步骤：

确定注解的作用对象（类、方法等）。
获取对应的 Class 对象。
使用上述 API 方法从 Class 对象中获取注解信息。

示例

package com.example;import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation {String value();
}@MyAnnotation(value = "Example Class")
class ExampleClass {
}public class AnnotationParser {public static void main(String[] args) {Class<ExampleClass> exampleClass = ExampleClass.class;// 检查是否存在注解if (exampleClass.isAnnotationPresent(MyAnnotation.class)) {// 获取注解MyAnnotation annotation = exampleClass.getAnnotation(MyAnnotation.class);System.out.println("注释值： " + annotation.value());}}
}