Java的注解机制——Spring自动装配的实现原理
Java 的注解机制——Spring 自动装配的实现原理
JDK1.5 加入了对注解机制的支持,实际上我学习 Java 的时候就已经使用 JDK1.6 了,而且除了 @Override 和 @SuppressWarnings(后者还是 IDE 给生成的……) 之外没接触过其他的。
进入公司前的面试,技术人员就问了我关于注解的问题,我就说可以生成 chm 手册……现在想起来真囧,注释和注解被我搞得完全一样了。
使用注解主要是在需要使用 Spring 框架的时候,特别是使用 SpringMVC。因为这时我们会发现它的强大之处:预处理。
注解实际上相当于一种标记,它允许你在运行时 (源码、文档、类文件我们就不讨论了) 动态地对拥有该标记的成员进行操作。
实现注解需要三个条件 (我们讨论的是类似于 Spring 自动装配的高级应用):注解声明、使用注解的元素、操作使用注解元素的代码。
首先是注解声明,注解也是一种类型,我们要定义的话也需要编写代码,如下:
1 package annotation; 2 3 import java.lang.annotation.ElementType; 4 import java.lang.annotation.Retention; 5 import java.lang.annotation.RetentionPolicy; 6 import java.lang.annotation.Target; 7 8 /** 9 * 自定义注解,用来配置方法 10 * 11 * @author Johness 12 * 13 */ 14 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) // 表示注解在运行时依然存在 15 @Target(ElementType.METHOD) // 表示注解可以被使用于方法上 16 public @interface SayHiAnnotation {17 String paramValue() default "johness"; // 表示我的注解需要一个参数 名为 "paramValue" 默认值为 "johness" 18 }
然后是使用我们注解的元素:
1 package element; 2 3 import annotation.SayHiAnnotation; 4 5 /** 6 * 要使用 SayHiAnnotation 的元素所在类 7 * 由于我们定义了只有方法才能使用我们的注解,我们就使用多个方法来进行测试 8 * 9 * @author Johness 10 * 11 */ 12 public class SayHiEmlement { 13 14 // 普通的方法 15 public void SayHiDefault(String name){16 System.out.println("Hi," + name); 17 } 18 19 // 使用注解并传入参数的方法 20 @SayHiAnnotation(paramValue="Jack") 21 public void SayHiAnnotation(String name){22 System.out.println("Hi," + name); 23 } 24 25 // 使用注解并使用默认参数的方法 26 @SayHiAnnotation 27 public void SayHiAnnotationDefault(String name){28 System.out.println("Hi," + name); 29 } 30 }
最后,是我们的操作方法 (值得一提的是虽然有一定的规范,但您大可不必去浪费精力,您只需要保证您的操作代码在您希望的时候执行即可):
1 package Main; 2 3 import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 4 import java.lang.reflect.Method; 5 6 import element.SayHiEmlement; 7 import annotation.SayHiAnnotation; 8 9 public class AnnotionOperator {10 public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException {11 SayHiEmlement element = new SayHiEmlement(); // 初始化一个实例,用于方法调用 12 Method[] methods = SayHiEmlement.class.getDeclaredMethods(); // 获得所有方法 13 14 for (Method method : methods) { 15 SayHiAnnotation annotationTmp = null; 16 if((annotationTmp = method.getAnnotation(SayHiAnnotation.class))!=null) // 检测是否使用了我们的注解 17 method.invoke(element,annotationTmp.paramValue()); // 如果使用了我们的注解,我们就把注解里的 "paramValue" 参数值作为方法参数来调用方法 18 else 19 method.invoke(element, "Rose"); // 如果没有使用我们的注解,我们就需要使用普通的方式来调用方法了 20 } 21 } 22 }
结果为:Hi, Jack
Hi, johness
Hi, Rose
可以看到,注解是进行预处理的很好方式 (这里的预处理和编译原理有区别)!
接下来我们看看 Spring 是如何使用注解机制完成自动装配的:
首先是为了让 Spring 为我们自动装配要进行的操作,无外乎两种:继承 org.springframework.web.context.support.SpringBeanAutowiringSupport 类或者添加 @Component/@Controller 等注解并 (只是使用注解方式需要) 在 Spring 配置文件里声明 context:component-scan 元素。
我说说继承方式是如何实现自动装配的,我们打开 Spring 源代码查看 SpringBeanAutowiringSupport 类。我们会发现以下语句:
1 public SpringBeanAutowiringSupport() {2 processInjectionBasedOnCurrentContext(this); 3 }
众所周知,Java 实例构造时会调用默认父类无参构造方法,Spring 正是利用了这一点,让 "操作元素的代码" 得以执行!(我看到第一眼就震惊了!真是奇思妙想啊。果然,高手都要善于用 Java 来用 Java)
后面的我就不就不多说了,不过还是要纠正一些人的观点:说使用注解的自动装配来完成注入也需要 setter。这明显是错误的嘛!我们看 Spring 注解装配 (继承方式) 的方法调用顺序: org.springframework.web.context.support.SpringBeanAutowiringSupport#SpringBeanAutowiringSupport=>
org.springframework.web.context.support.SpringBeanAutowiringSupport#processInjectionBasedOnCurrentContext=>
org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor#processInjection=>
org.springframework.beans.factory.annotation.InjectionMetadata#Injection(继承,方法重写)。最后看看 Injection 方法的方法体:
1 /** 2 * Either this or {@link #getResourceToInject} needs to be overridden. 3 */ 4 protected void inject(Object target, String requestingBeanName, PropertyValues pvs) throws Throwable {5 if (this.isField) {6 Field field = (Field) this.member; 7 ReflectionUtils.makeAccessible(field); 8 field.set(target, getResourceToInject(target, requestingBeanName)); 9 } 10 else {11 if (checkPropertySkipping(pvs)) { 12 return; 13 } 14 try {15 Method method = (Method) this.member; 16 ReflectionUtils.makeAccessible(method); 17 method.invoke(target, getResourceToInject(target, requestingBeanName)); 18 } 19 catch (InvocationTargetException ex) {20 throw ex.getTargetException(); 21 } 22 } 23 }
虽然不完全,但可以基本判定此种自动装配是使用了 java 放射机制。
本文将向你介绍 J2SE5.0 中的新特性之一:注解。本文将从什么是注解;J2SE5.0 中预定义的注解;如何自定义注解;如何对注解进行注解以及如何在程序中读取注解 5 个方面进行讨论。
一、什么是注解
说起注解,得先提一提什么是元数据 (metadata)。所谓元数据就是数据的数据。也就是说,元数据是描述数据的。就象数据表中的字段一样,每个字段描述了这个字段下的数据的含义。而 J2SE5.0 中提供的注解就是 java 源代码的元数据,也就是说注解是描述 java 源代码的。在 J2SE5.0 中可以自定义注解。使用时在 @后面跟注解的名字。
二、J2SE5.0 中预定义的注解
在 J2SE5.0 的 java.lang 包中预定义了三个注解。它们是 Override、Deprecated 和 SuppressWarnings。下面分别解解它们的含义。
Override
这个注解的作用是标识某一个方法是否覆盖了它的父类的方法。那么为什么要标识呢?让我们来看看如果不用 Override 标识会发生什么事情。
假设有两个类 Class1 和 ParentClass1,用 Class1 中的 myMethod1 方法覆盖 ParentClass1 中的 myMethod1 方法。
class ParentClass1
{
public void myMethod1(){}
}
class Class1 extends ParentClass1
{
public void myMethod2(){}
}
建立 Class1 的实例,并且调用 myMethod1 方法
ParentClass1 c1 = new Class1();
c1.myMethod1();
以上的代码可以正常编译通过和运行。但是在写 Class1 的代码时,误将 myMethod1 写成了 myMethod2,然而在调用时,myMethod1 并未被覆盖。因此,c1.myMethod1() 调用的还是 ParentClass1 的 myMethod1 方法。更不幸的是,程序员并未意识到这一点。因此,这可能会产生 bug。
如果我们使用 Override 来修饰 Class1 中的 myMethod1 方法,当 myMethod1 被误写成别的方法时,编译器就会报错。因此,就可以避免这类错误。
class Class1 extends ParentClass1
{
@Override // 编译器产生一个错误
public void myMethod2(){}
}
以上代码编译不能通过,被 Override 注解的方法必须在父类中存在同样的方法程序才能编译通过。也就是说只有下面的代码才能正确编译。
class Class1 extends ParentClass1
{
@Override
public void myMethod1(){}
}
Deprecated
这个注解是一个标记注解。所谓标记注解,就是在源程序中加入这个标记后,并不影响程序的编译,但有时编译器会显示一些警告信息。
那么 Deprecated 注解是什么意思呢?如果你经常使用 eclipse 等 IDE 编写 java 程序时,可能会经常在属性或方法提示中看到这个词。如果某个类成员的提示中出现了个词,就表示这个并不建议使用这个类成员。因为这个类成员在未来的 JDK 版本中可能被删除。之所以在现在还保留,是因为给那些已经使用了这些类成员的程序一个缓冲期。如果现在就去了,那么这些程序就无法在新的编译器中编译了。
说到这,可能你已经猜出来了。Deprecated 注解一定和这些类成员有关。说得对!使用 Deprecated 标注一个类成员后,这个类成员在显示上就会有一些变化。在 eclipse 中非常明显。让我们看看图 1 有哪些变化。
图 1 加上 @Deprecated 后的类成员在 eclipse 中的变化
从上图可以看出,有三个地方发生的变化。红色框里面的是变化的部分。
1. 方法定义处
2. 方法引用处
3. 显示的成员列表中
发生这些变化并不会影响编译,只是提醒一下程序员,这个方法以后是要被删除的,最好别用。
Deprecated 注解还有一个作用。就是如果一个类从另外一个类继承,并且 override 被继承类的 Deprecated 方法,在编译时将会出现一个警告。如 test.java 的内容如下:
class Class1
{
@Deprecated
public void myMethod(){}
}
class Class2 extends Class1
{
public void myMethod(){}
}
运行 javac test.java 出现如下警告:
注意:test.java 使用或覆盖了已过时的 API。
注意:要了解详细信息,请使用 -Xlint:deprecation 重新编译
使用 -Xlint:deprecation 显示更详细的警告信息:
test.java:4: 警告:[deprecation] Class1 中的 myMethod() 已过时
public void myMethod()
^
1 警告
这些警告并不会影响编译,只是提醒你一下尽量不要用 myMethod 方法。
SuppressWarnings
这个世界的事物总是成对出现。即然有使编译器产生警告信息的,那么就有抑制编译器产生警告信息的。
SuppressWarnings 注解就是为了这样一个目的而存在的。让我们先看一看如下的代码。
public void myMethod()
{
List wordList = new ArrayList();
wordList.add("foo");
}
这是一个类中的方法。编译它,将会得到如下的警告。
注意:Testannotation.java 使用了未经检查或不安全的操作。
注意:要了解详细信息,请使用 -Xlint:unchecked 重新编译。
这两行警告信息表示 List 类必须使用范型才是安全的,才可以进行类型检查。如果想不显示这个警告信息有两种方法。一个是将这个方法进行如下改写:
public void myMethod()
{
List<String> wordList = new ArrayList<String>();
wordList.add("foo");
}
另外一种方法就是使用 @SuppressWarnings。
@SuppressWarnings (value={"unchecked"})
public void myMethod()
{
List wordList = new ArrayList();
wordList.add("foo");
}
要注意的是 SuppressWarnings 和前两个注解不一样。这个注解有一个属性。当然,还可以抑制其它警告,如 @SuppressWarnings(value={"unchecked", "fallthrough"})
三、如何自定义注解
注解的强大之处是它不仅可以使 java 程序变成自描述的,而且允许程序员自定义注解。注解的定义和接口差不多,只是在 interface 前面多了一个“@”。
public @interface MyAnnotation
{
}
上面的代码是一个最简单的注解。这个注解没有属性。也可以理解为是一个标记注解。就象 Serializable 接口一样是一个标记接口,里面未定义任何方法。
当然,也可以定义而有属性的注解。
public @interface MyAnnotation
{
String value();
}
可以按如下格式使用 MyAnnotation
@MyAnnotation(“abc”)
public void myMethod()
{
}
看了上面的代码,大家可能有一个疑问。怎么没有使用 value,而直接就写”abc”了。那么”abc”到底传给谁了。其实这里有一个约定。如果没有写属性名的值,而这个注解又有 value 属性,就将这个值赋给 value 属性,如果没有,就出现编译错误。
除了可以省略属性名,还可以省略属性值。这就是默认值。
public @interface MyAnnotation
{
public String myMethod() default "xyz";
}
可以直接使用 MyAnnotation
@MyAnnotation // 使用默认值 xyz
public void myMethod()
{
}
也可以这样使用
@MyAnnotation(myMethod=”abc”)
public void myMethod()
{
}
如果要使用多个属性的话。可以参考如下代码。
public @interface MyAnnotation
{
public enum MyEnum{A, B, C}
public MyEnum value1();
public String value2();
}
@MyAnnotation(value1=MyAnnotation.MyEnum.A, value2 = “xyz”)
public void myMethod()
{
}
这一节讨论了如何自定义注解。那么定义注解有什么用呢?有什么方法对注解进行限制呢?我们能从程序中得到注解吗?这些疑问都可以从下面的内容找到答案。
四、如何对注解进行注解
这一节的题目读起来虽然有些绕口,但它所蕴涵的知识却对设计更强大的 java 程序有很大帮助。
在上一节讨论了自定义注解,由此我们可知注解在 J2SE5.0 中也和类、接口一样。是程序中的一个基本的组成部分。既然可以对类、接口进行注解,那么当然也可以对注解进行注解。
使用普通注解对注解进行注解的方法和对类、接口进行注解的方法一样。所不同的是,J2SE5.0 为注解单独提供了 4 种注解,即元注解。
它们是 Target、Retention、Documented 和 Inherited。下面就分别介绍这 4 种注解。
Target
这个注解理解起来非常简单。由于 target 的中文意思是“目标”,因此,我们可能已经猜到这个注解和某一些目标相关。那么这些目标是指什么呢?大家可以先看看下面的代码。
@Target({ElementType.METHOD})
@interface MyAnnotation {}
@MyAnnotation // 错误的使用
public class Class1
{
@MyAnnotation // 正确的使用
public void myMethod1(){}
}
以上代码定义了一个注解 MyAnnotation 和一个类 Class1,并且使用 MyAnnotation 分别对 Class1 和 myMethod1 进行注解。如果编译这段代码是无法通过的。也许有些人感到惊讶,没错啊!但问题就出在 @Target({ElementType.METHOD}) 上,由于 Target 使用了一个枚举类型属性,它的值是 ElementType.METHOD。这就表明 MyAnnotation 只能为方法注解。而不能为其它的任何语言元素进行注解。因此,MyAnnotation 自然也不能为 Class1 进行注解了。
说到这,大家可能已经基本明白了。原来 target 所指的目标就是 java 的语言元素。如类、接口、方法等。当然,Target 还可以对其它的语言元素进行限制,如构造函数、字段、参数等。如只允许对方法和构造函数进行注解可以写成:
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.CONSTRUCTOR})
@interface MyAnnotation {}
Retention
既然可以自定义注解,当然也可以读取程序中的注解(如何读取注解将在下一节中讨论)。但是注解只有被保存在 class 文件中才可以被读出来。而 Retention 就是为设置注解是否保存在 class 文件中而存在的。下面的代码是 Retention 的详细用法。
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
@interface MyAnnotation1 { }
@Retention(RetentionPolicy.CLASS)
@interface MyAnnotation2 {}
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3 {}
其中第一段代码的作用是不将注解保存在 class 文件中,也就是说象“//”一样在编译时被过滤掉了。第二段代码的作用是只将注解保存在 class 文件中,而使用反射读取注解时忽略这些注解。第三段代码的作用是即将注解保存在 class 文件中,也可以通过反射读取注解。
Documented
这个注解和它的名子一样和文档有关。在默认的情况下在使用 javadoc 自动生成文档时,注解将被忽略掉。如果想在文档中也包含注解,必须使用 Documented 为文档注解。
@interface MyAnnotation{ }
@MyAnnotation
class Class1
{
public void myMethod(){}
}
使用 javadoc 为这段代码生成文档时并不将 @MyAnnotation 包含进去。生成的文档对 Class1 的描述如下:
class Class1 extends java.lang.Object
而如果这样定义 MyAnnotation 将会出现另一个结果。
@Documented
@interface MyAnnotation {}
生成的文档:
@MyAnnotation // 这行是在加上 @Documented 后被加上的
class Class1 extends java.lang.Object
Inherited
继承是 java 主要的特性之一。在类中的 protected 和 public 成员都将会被子类继承,但是父类的注解会不会被子类继承呢?很遗憾的告诉大家,在默认的情况下,父类的注解并不会被子类继承。如果要继承,就必须加上 Inherited 注解。
@Inherited
@interface MyAnnotation { }
@MyAnnotation
public class ParentClass {}
public class ChildClass extends ParentClass { }
在以上代码中 ChildClass 和 ParentClass 一样都已被 MyAnnotation 注解了。
五、如何使用反射读取注解
前面讨论了如何自定义注解。但是自定义了注解又有什么用呢?这个问题才是 J2SE5.0 提供注解的关键。自定义注解当然是要用的。那么如何用呢?解决这个问题就需要使用 java 最令人兴奋的功能之一:反射 (reflect)。
在以前的 JDK 版本中,我们可以使用反射得到类的方法、方法的参数以及其它的类成员等信息。那么在 J2SE5.0 中同样也可以象方法一样得到注解的各种信息。
在使用反射之前必须使用 import java.lang.reflect.* 来导入和反射相关的类。
如果要得到某一个类或接口的注解信息,可以使用如下代码:
Annotation annotation = TestAnnotation.class.getAnnotation(MyAnnotation.class);
如果要得到全部的注解信息可使用如下语句:
Annotation[] annotations = TestAnnotation.class.getAnnotations();
或
Annotation[] annotations = TestAnnotation.class.getDeclaredAnnotations();
getDeclaredAnnotations 与 getAnnotations 类似,但它们不同的是 getDeclaredAnnotations 得到的是当前成员所有的注解,不包括继承的。而 getAnnotations 得到的是包括继承的所有注解。
如果要得到其它成员的注解,可先得到这个成员,然后再得到相应的注解。如得到 myMethod 的注解。
Method method = TestAnnotation.class.getMethod("myMethod", null);
Annotation annotation = method.getAnnotation(MyAnnotation.class);
注:要想使用反射得到注解信息,这个注解必须使用
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 进行注解。
使用方法:@注解名 (属性名 1= 属性值 1, 属性名 2= 属性值 2……)
总结
注解是 J2SE5.0 提供的一项非常有趣的功能。它不但有趣,而且还非常有用。如即将出台的 EJB3.0 规范就是借助于注解实现的。这样将使 EJB3.0 在实现起来更简单,更人性化。还有 Hibernate3.0 除了使用传统的方法生成 hibernate 映射外,也可以使用注解来生成 hibernate 映射。总之,如果能将注解灵活应用到程序中,将会使你的程序更加简洁和强大。