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Java中注解與原理分析詳解

 更新時(shí)間:2022年11月15日 11:06:45   作者:知了一笑  
注解即標(biāo)注與解析,在Java的代碼工程中,注解的使用幾乎是無(wú)處不在,甚至多到被忽視。本文就來(lái)和大家詳細(xì)說(shuō)說(shuō)Java中注解的原理與實(shí)現(xiàn),需要的可以參考一下

一、注解基礎(chǔ)

注解即標(biāo)注與解析,在Java的代碼工程中,注解的使用幾乎是無(wú)處不在,甚至多到被忽視;

無(wú)論是在JDK源碼或者框架組件,都在使用注解能力完成各種識(shí)別和解析動(dòng)作;在對(duì)系統(tǒng)功能封裝時(shí),也會(huì)依賴(lài)注解能力簡(jiǎn)化各種邏輯的重復(fù)實(shí)現(xiàn);

基礎(chǔ)接口

在A(yíng)nnotation的源碼注釋中有說(shuō)明:所有的注解類(lèi)型都需要繼承該公共接口,本質(zhì)上看注解是接口,但是代碼并沒(méi)有顯式聲明繼承關(guān)系,可以直接查看字節(jié)碼文件;

//1、聲明注解
public @interface SystemLog {}

//2、查看指令
javap -v SystemLog.class

//3、打印結(jié)果
Compiled from "SystemLog.java"
public interface com.base.test.SystemLog extends java.lang.annotation.Annotation

元注解

聲明注解時(shí)使用,用來(lái)定義注解的作用目標(biāo),保留策略等;

@Documented
@Inherited
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface SystemLog { String model () default "" ; }
  • Documented:是否被javadoc或類(lèi)似工具記錄在文檔中;
  • Inherited:標(biāo)識(shí)注解是否可以被子類(lèi)繼承;
  • Target:作用目標(biāo),在ElementType枚舉中可以看到取值包括類(lèi)、方法、屬性等;
  • Retention:保留策略,比如編譯階段是否丟棄,運(yùn)行時(shí)保留;

此處聲明一個(gè)SystemLog注解,作用范圍是在方法上,并且在運(yùn)行時(shí)保留,該注解通常用在服務(wù)運(yùn)行時(shí),結(jié)合AOP切面編程實(shí)現(xiàn)方法的日志采集;

二、注解原理

先來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的注解使用案例,再細(xì)致的分析其中原理,案例并不復(fù)雜,就是常見(jiàn)的標(biāo)注與解析兩個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作;

public class LogInfo {
    @SystemLog(model = "日志模塊")
    public static void main(String[] args) {
        // 生成代理文件
        System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
        // 反射機(jī)制
        Method[] methods = LogInfo.class.getMethods();
        for (Method method:methods){
            SystemLog systemLog = method.getAnnotation(SystemLog.class) ;
            if (systemLog != null){
                // 動(dòng)態(tài)代理:com.sun.proxy.$Proxy2
                System.out.println(systemLog.getClass().getName());
                System.out.println(systemLog.model());
            }
        }
    }
}

這里涉及到兩個(gè)核心概念:反射機(jī)制、動(dòng)態(tài)代理;反射機(jī)制可以在程序運(yùn)行時(shí)獲取類(lèi)的完整結(jié)構(gòu)信息,代理模式給目標(biāo)對(duì)象提供一個(gè)代理對(duì)象,由代理對(duì)象持有目標(biāo)對(duì)象的引用;

案例中通過(guò)反射機(jī)制,在程序運(yùn)行時(shí)進(jìn)行注解的獲取和解析,值得關(guān)注的是systemLog對(duì)象的類(lèi)名,輸出的是代理類(lèi)信息;

案例執(zhí)行完畢后,會(huì)在代碼工程的目錄下生成代理類(lèi),可以查看$Proxy2文件;

public final class $Proxy2 extends Proxy implements SystemLog {
    public final String model() throws  {
        try {
            return (String)super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }
}

在對(duì)SystemLog解析的過(guò)程中,實(shí)際上是在使用注解的代理類(lèi),$Proxy2繼承了Proxy類(lèi)并實(shí)現(xiàn)了SystemLog接口,并且重寫(xiě)了相關(guān)方法;有關(guān)反射和代理的邏輯,在之前的內(nèi)容中有詳說(shuō),此處不贅述;

值得一看是代理類(lèi)中invoke方法調(diào)用,具體的處理邏輯在A(yíng)nnotationInvocationHandler類(lèi)的invoke方法中,會(huì)對(duì)注解原生方法和自定義方法做判斷,并對(duì)原生方法提供實(shí)現(xiàn);

三、常用注解

1、JDK注解

在JDK中有多個(gè)注解是經(jīng)常使用的,例如Override、Deprecated、SuppressWarnings等;

  • Override:判斷方法是否為重寫(xiě)方法;
  • Deprecated:標(biāo)記過(guò)時(shí)的API,繼續(xù)使用會(huì)警告;
  • FunctionalInterface:檢驗(yàn)是否為函數(shù)式接口;
  • SuppressWarnings:代碼的警告會(huì)靜默處理;

這里注意FunctionalInterface注解,從1.8開(kāi)始引入,檢驗(yàn)是否為函數(shù)式接口,即接口只能有一個(gè)抽象方法,否則編譯報(bào)錯(cuò);

2、Lombok注解

在具體的看Lombok組件之前,需要先了解一個(gè)概念:代碼編譯;在open-jdk的描述文檔中大致分為三個(gè)核心階段;

第一步:讀取命令行上指定的所有源文件,解析為語(yǔ)法樹(shù),進(jìn)行符號(hào)表填充;

第二步:調(diào)用注解處理器,如果處理器生成任何新的源文件或類(lèi)文件,編譯會(huì)重新啟動(dòng);

第三步:分析器創(chuàng)建的語(yǔ)法樹(shù)被分析并轉(zhuǎn)換為類(lèi)文件;

更多細(xì)節(jié)說(shuō)明可以參考o(jì)penjdk文檔中Compiler模塊的內(nèi)容,下面再回到Lombok組件上;

Lombok組件在代碼工程中的使用非常頻繁,通過(guò)注解的方式極大的簡(jiǎn)化Java中Bean對(duì)象的編寫(xiě),提高了效率并且讓源碼顯得簡(jiǎn)潔;

這里用一段簡(jiǎn)單的代碼演示其效果,在IdKey的類(lèi)中通過(guò)三個(gè)常用的Lombok注解,替代了類(lèi)中很多基礎(chǔ)方法的顯式生成,查看編譯后的文件實(shí)際是存在相關(guān)方法的;

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class IdKey {
    private Integer id ;
    private String key ;

    public static void main(String[] args) {
        IdKey idKey01 = new IdKey(1,"cicada") ;
        System.out.println(idKey01);
        idKey01.setId(2);
        idKey01.setKey("smile");
        System.out.println(idKey01);
    }
}

這里需要了解JDK中注解處理器的相關(guān)源碼,AbstractProcessor作為超類(lèi),編譯器在編譯時(shí)會(huì)去檢查該類(lèi)的子類(lèi),子類(lèi)中最核心的是process方法;

//1、Lombok處理器
@SupportedAnnotationTypes("*")
public class LombokProcessor extends AbstractProcessor {
    private JavacTransformer transformer;
    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
         transformer.transform(prio, javacProcessingEnv.getContext(), cusForThisRound, cleanup);
    }
}

//2、AST抽象樹(shù)
public class JavacTransformer {
    public void transform(long priority, Context context, List<JCTree.JCCompilationUnit> compilationUnits,
                          CleanupRegistry cleanup) {
        JavacAST ast = new JavacAST(messager, context, unit, cleanup);
        ast.traverse(new AnnotationVisitor(priority));
        handlers.callASTVisitors(ast, priority);
    }
}

// 3、注解處理抽象類(lèi)
public abstract class JavacAnnotationHandler<T extends Annotation> {
    public abstract void handle(AnnotationValues<T> annotation, JCAnnotation ast, JavacNode annotationNode);
}

//4、Getter注解處理
public class HandleGetter extends JavacAnnotationHandler<Getter> {
    @Override 
    public void handle(AnnotationValues<Getter> annotation, JCTree.JCAnnotation ast, JavacNode annotationNode) {
        JavacNode node = annotationNode.up();
        List<JCTree.JCAnnotation> onMethod = unboxAndRemoveAnnotationParameter(ast, "onMethod", "@Getter(onMethod", annotationNode);
        switch (node.getKind()) {
            case FIELD:
                createGetterForFields(level, fields, annotationNode, true, lazy, onMethod);
                break;
        }
    }
}

IdKey類(lèi)從簡(jiǎn)潔的源碼編譯為復(fù)雜的字節(jié)碼文件,通過(guò)注解對(duì)結(jié)構(gòu)處理時(shí)關(guān)聯(lián)一個(gè)核心概念,叫AST抽象樹(shù),會(huì)涉及到很多語(yǔ)法、詞法的解析邏輯;

四、自定義注解

在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中通過(guò)自定義注解可以處理各種麻煩的重復(fù)邏輯,其最明顯的好處就是可以大量的消除冗余的代碼塊;

1、同步控制

代碼中可能存在很多方法是限制重復(fù)請(qǐng)求的,加鎖處理是很常用的手段,此時(shí)完全可以通過(guò)注解結(jié)合AOP切面編程簡(jiǎn)化代碼的復(fù)雜程度;

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface SyncLock {
    String lockKey();           // 鎖的Key
    int time () default 3000 ;  // 有效時(shí)間
    int retryNum () default 3 ; // 重試次數(shù)
}

通過(guò)注解標(biāo)記在方法上,可以極大簡(jiǎn)化同步鎖的編碼步驟,只是在讀取KEY的時(shí)候需要設(shè)計(jì)好解析規(guī)則,結(jié)合反射原理進(jìn)行獲取即可;

基于相同的原理,也適應(yīng)與日志采集、系統(tǒng)告警等功能,在之前的內(nèi)容中都有詳細(xì)的總結(jié);

2、類(lèi)型引擎

在數(shù)據(jù)處理的邏輯中,經(jīng)常有這樣一種場(chǎng)景,同一份數(shù)據(jù)要?jiǎng)討B(tài)推送到多種數(shù)據(jù)源中存儲(chǔ),比如常見(jiàn)的MySQL表和ES索引雙寫(xiě)模式,這就需要對(duì)實(shí)體對(duì)象做不同的解析邏輯;

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.FIELD)
public @interface BizType {
    EsIndexEnum esIndexEnum () ;        // ES索引解析適配
    MySqlTableEnum mySqlTableEnum () ;  // MySQL表解析適配
    ExcelEnum excelEnum () ;            // Excel解析適配
}

首先聲明一個(gè)類(lèi)型解析的注解,可以標(biāo)記在實(shí)體對(duì)象的字段屬性上,然后根據(jù)各種數(shù)據(jù)源的類(lèi)型枚舉,去適配不同解析工廠(chǎng)的執(zhí)行邏輯,比如常用數(shù)據(jù)類(lèi)型、格式、或者完全自定義。

到此這篇關(guān)于Java中注解與原理分析詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java注解內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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