Java注解学习笔记

我们平常写Java代码，对其中的注解并不是很陌生，比如说写继承关系的时候经常用到@Override来修饰方法。但是@Override是用来做什么的，为什么写继承方法的时候要加上它，不加行不行。如果对Java的注解没有了解过，很难回答这些问题。并且，现在越来越多的第三方库开始使用注解，不了解注解的话很难理解他们的逻辑。趁着五一假期，赶紧补习一下什么是注解。

概况

注解是Java5之后引入的新特性，它与class,interface,enum处于同一层次。可以理解为在代码中插入一段元数据。它们是在实际的源代码级别保存信息，而不是某种注释性质的文字，这样能够使源代码整洁，便于维护。它可以在三个时期起作用，分别是编译时，构建时和运行时。他们可以在编译时使用预编译工具进行处理，也可以在构建时影响到Ant,Maven等打包工具，还可以在运行期使用反射机制进行处理。

基本用法

不带参数：

@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState){
    //...
}

带参数：

@CustomizeAnnotation( name = "wakaka", age = 22)
//...

只有一个参数（可以不指定字段名）：

@CustomizeAnnotation("wakaka")

java自带的标准注解：

• @Deprecated 标记这个元素被弃用，如果在其它地方对它引用/使用，编译器会发出警告信息。
• @Override 表示当前的方法覆盖父类中定义的方法。如果不小心拼写错误，或者方法签名对应不上父类的方法，编译器会报出错误提示。
• @SuppressWarnings 关闭警告信息。

定义注解

直接上例子：

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

使用方法：

public class MainAnnotation {
    @TestAnnotation
    public void testMethod() {
    }
}

定义注解跟定义接口差不多，只不过关键字要换成 @interface。定义注解时需要用到元注解，比如 @Target, @Retention。@Target用来定义注解的使用位置，包括类，方法等；@Retention定义注解在哪一个级别可用，源代码、类、运行时。

注解中一般都包含某些元素来表示某些值。分析注解的时候，主程序或者构建工具可以获取到这些信息。没有元素的注解称为标记注解，比如说@Override @Deprecated。

定义注解元素的方式类似于定义接口中的方法，区别在于可以为注解中的元素添加默认值。例子：

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface UseCase {
    public int id();

    public String description() default "no description";
}

用法：

public class PasswordUtils {
    @UseCase(id = 47, description = "Password must contain at least one numeric")
    public boolean validatePassword(String password) {
        return password.matches("\\w*\\d\\w");
    }

    @UseCase(id = 48)
    public String encryptPassword(String password) {
        return new StringBuilder(password).reverse().toString();
    }

    @UseCase(id = 49, description = "New password can't equal previously used ones")
    public boolean checkForNewPassword(List<String> prevPasswords, String password) {
        return !prevPasswords.contains(password);
    }
}

从上面的例子可以看到，元素的定义类似于方法的定义。方法名就是元素名。使用default关键字可以为一个元素增加一个默认值。

使用的时候除了带有默认值的元素，需要把所有的元素的值填满。

元注解

Java目前内置了四种元注解。

1. @Target
   
   表示该注解可以应用的地方。参数使用ElementType:
   • CONSTRUCTOR 构造器的声明；
   • FIELD 域声明；
   • LOCAL_VARIABLE局部变量的声明；
   • METHOD方法声明；
   • PACKAGE包的声明；
   • PARAMETER参数声明；
   • TYPE 类、接口、注解、枚举声明；
2. @Retention
   
   表示需要在什么级别保存该注解信息。参数使用RetentionPolicy：
   • SOURCE注解将被编译器丢弃；
   • CLASS注解在class文件中使用，但是会被VM丢弃；
   • RUNTIMEVM将在运行期也保留注解，因此可以通过反射机制读取注解的信息。
3. @Documented
   
   将此注解包含在Javadoc中。
4. @Inherited
   
   允许子类继承父类的注解

大多数时候，我们都需要定义自己注解，并编写自己的处理器来处理他们。

注解元素

注解元素可用的类型如下：

• 所有基本类型(int, boolean, char, long, byte...)
• String
• Class
• enum
• Annotation
• 以上类型的数组

使用这些类型以外的类型会报错。不允许使用Integer,Character等包装类型。

默认值的限制

• 所有元素要么有指定的值，要么有默认值；
• 非基本类型的值，无论是指定值还是默认值都不能用null。

注解不支持继承

不能使用extend来继承某个@interface类型。

编写注解处理器

如果没有读取注解的逻辑，那注解跟注释是差不多的。我们可以利用Java的反射机制构造注解处理器，或者利用工具apt解析带有注解的Java源代码。

例子：

public class UseCaseTracker {
    public static void trackUseCases(List<Integer> usecases, Class<?> cl) {
        for (Method m : cl.getDeclaredMethods()) {
            UseCase uc = m.getDeclaredAnnotation(UseCase.class);
            if (uc != null) {
                System.out.printf("Found Use Case: %d %s\n", uc.id(), uc.description());
                usecases.remove(new Integer(uc.id()));
            }
        }
        for (int i : usecases) {
            System.out.printf("Warning: Missiong use case-%d", i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> useCases = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(useCases, 47, 48, 49, 50);
        trackUseCases(useCases, PasswordUtils.class);
    }
}

UseCase注解已经在之前的例子中定义。

这个例子功能就是简单比较一下是否缺少一些没有编写的测试用例。其中useCases列表包含了所有应当包含的测试用例，PasswodUtils是所有UseCase测试源代码所在的类。

检测过程中使用了反射方法getDeclaredMethods()和getDeclaredAnnotation()。先获取PasswordUtils类中的所有方法，并遍历这个列表中的所有方法。如果一个方法被UseCase注解修饰，获取这个UseCase对象，并取出它的所有元素值。打印UseCase的信息，并在useCases中删除这Usecase编号。最后打印所有没有编写的用例编号。

生成信息

有些框架除了需要写java代码之外还需要一些额外的配置文件才能协同工作，这种情况最能体现出注解的价值。

比如说像EJB,Hibernate这样的框架，一般都需要一份xml描述文件。他们提供了Java源文件中类和包的原始信息。如果没有注解，我们在写完java代码之后需要额外再写一份关于Java类的配置问文件。

如果我们想添加一个实体类，建立一份基本的的对象/关系的映射，达到自动生成数据库表的目的。我们可以使用注解，它可以清晰的保存在Java源文件中，方便我们了解实体与的关系。

例子：

数据库中的所有属性都通过注解来传递，所以我们需要定义一些数据库中的‘类型’。这里我们简单的做一个例子，并没有定义全部的属性和类型。

//对应数据库中的表, 只有一个属性，表名；
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface DBTable {
    public String name() default "";
}

//表中每个字段的约束，只写了3个
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Constraints {
    boolean primaryKey() default false;

    boolean allowNull() default true;

    boolean unique() default false;
}

//对应数据库中的 INT 类型
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SQLInteger {
    String name() default "";

    Constraints contraints() default @Constraints();
}

//对应数据库中的 VARCHAR 类型
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SQLString {
    int value() default 0;

    String name() default "";

    Constraints constraints() default @Constraints();
}

/**
 * Created by yuxiaofei on 2016/5/7.
 * 实体类，被注解修饰的成员变量会被加入到数据库中
 */
@DBTable(name = "Member")
public class Member {

    @SQLString(value = 30)
    String firstName;
    @SQLString(value = 50)
    String lastName;
    @SQLInteger
    Integer age;
    @SQLString(value = 30, constraints = @Constraints(primaryKey = true))
    String handle;
    static int memberCount;
}

/**
 * Created by yuxiaofei on 2016/5/7.
 * 根据目标实体类，声称创建表的SQL
 */
public class TableCreator {
    public static void main(String[] args) {
        Class<?> targetClass = Member.class;
        DBTable dbTable = targetClass.getAnnotation(DBTable.class);
        if (dbTable == null) {
            System.out.printf("No DBTable in class %s. \n", targetClass.getSimpleName());
            System.exit(-1);
        }
        String tableName = dbTable.name();
        if (tableName.length() < 1) {
            //默认名使用类名的全字母全大写
            tableName = targetClass.getName().toUpperCase();
        }

        List<String> columnDefs = new ArrayList<String>();
        getColumnDefs(targetClass, columnDefs);

        String SQL = createSQL(tableName, columnDefs);
        System.out.println(SQL);
    }

    //根据表名和字段声明，生成创建表的SQL
    private static String createSQL(String tableName, List<String> columnDefs) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append(String.format("CREATE TABLE %s (\n", tableName));
        for (int i = 0; i < columnDefs.size(); i++) {
            String column = columnDefs.get(i);
            if (i != columnDefs.size() - 1) {
                sb.append(String.format("   %s,\n", column));
            } else {
                sb.append(String.format("   %s\n);", column));
            }
        }
        return sb.toString();
    }

    /**
     * 根据实体类生成创建表的字段
     *
     * @param targetClass 目标实体类
     * @param columnDefs  字段声明列表
     */
    private static void getColumnDefs(Class<?> targetClass, List<String> columnDefs) {
        for (Field field : targetClass.getDeclaredFields()) {
            String columnName = null;
            Annotation[] anns = field.getDeclaredAnnotations();
            if (anns.length < 1) {
                continue;//没有被注解修饰，非数据库表内字段
            }
            if (anns[0] instanceof SQLInteger) {
                SQLInteger sqlInteger = (SQLInteger) anns[0];
                if (sqlInteger.name().length() < 1) {//默认名，用变量名全大写形式代替
                    columnName = field.getName().toUpperCase();
                } else {
                    columnName = sqlInteger.name();
                }
                Constraints constraints = sqlInteger.contraints();
                columnDefs.add(String.format("%s INT %s", columnName, getConstraints(constraints)));
            } else if (anns[0] instanceof SQLString) {
                SQLString sqlString = (SQLString) anns[0];
                if (sqlString.name().length() < 1) {//默认名用变量名全字母大写
                    columnName = field.getName().toUpperCase();
                } else {
                    columnName = sqlString.name();
                }
                Constraints constraints = sqlString.constraints();
                columnDefs.add(
                        String.format(
                                "%s VARCHAR(%d) %s",
                                columnName, sqlString.value(), getConstraints(constraints)
                        )
                );
            }
        }
    }

    /**
     * 根据注解中的配置声称字段的约束
     *
     * @param constraints 注解约束配置
     * @return 字段约束
     */
    private static String getConstraints(Constraints constraints) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        if (!constraints.allowNull()) {
            sb.append(" NOT NULL");
        }
        if (constraints.primaryKey()) {
            sb.append(" PRIMARY KEY");
        }
        if (constraints.unique()) {
            sb.append(" UNIQUE");
        }
        return sb.toString();
    }
}

输出结果就是一条sql语句：

CREATE TABLE Member (
   FIRSTNAME VARCHAR(30) ,
   LASTNAME VARCHAR(50) ,
   AGE INT ,
   HANDLE VARCHAR(30)  PRIMARY KEY
);

例子比较简单，运行一下就可以看到结果。虽然创建一个实体的代码变多了，但是以后每次添加一个实体，一张表都很方便。

对于注解的学习就到这里了，有什么疑问可以在回复中一起交流。

参考文献： 《Java编程思想》