Java的注解机制——Spring自动装配的实现原理

阿何的程序人生

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:

复制代码
 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 }
复制代码

 

  然后是使用我们注解的元素:

复制代码
 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 }
复制代码

  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):

复制代码
 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 }
复制代码

  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:

复制代码
 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         }
复制代码

      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。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JAVA 注解

分类: java

      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。

 

 

Deprecated注解图片

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。

元注解理解:
注解可以用于注解类(annotate Classes)
可以用于注解接口 (annotate Interfaces)
可以用于注解枚举类型 (annotate Enums)
因此注解同样也可以用于注解注解(annotate Annotations)

 

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();

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。

 

 

六、注解的本质:注解是一种类型
JDK5.0 中的类型:1、类(class)2、接口(interface)3、枚举(enum)4、注解(Annotation)
因此,注解与其他 3 种类型一样,都可以定义、使用,以及包含有自己的属性、方法
 
七、注解的分类:
(1)标记注释:注解的内部没有属性,称作标记注解
使用方法:@注解名
使用例子:@MarkAnnotation
 
(2)单值注解:注解的内部只有一个属性,称作单值注解
使用方法:@注解名 (属性名 = 属性值)
使用例子:@SingleAnnotation(value="abc")  // 也可以写成 @SingleAnnotation("abc")
*(属性名 = 属性值) 可以简化为 (属性值),但是需要满足以下两个条件:
1、该注解必须为单值注解
2、该注解的属性名必须为 value
 
(3)多值注解:注解的内部有多个属性,称作多值注解

使用方法:@注解名 (属性名 1= 属性值 1, 属性名 2= 属性值 2……)

使用例子:@MultipliedAnnotation(value1 = "abc", value2 = 30……)
 

 

 

八、自动测试机的写法:
自动测试机的原理:
使用 Annotation 来 Annotate 元素的实质是:每一个 ElementType 内部的元素都有两个方法,分别为
(注:为方便理解,以下使用的 TestCase 为某个特定的自定义注释)
(1)isAnnotationPresent(TestCase.class)  // 判断该元素是否被 TestCase 所注释
(2)getAnnotation(TestCase.class)  // 获得 TestCase 的类对象
 
因此,自动测试机的工作过程是:
(1)首先通过反射,获得被测类 o 中的每一个方法
(2)对每一个方法通过使用 isAnnotationPresent(TestCase.class) 判断其是否被 TestCase 所注释(注意是.class!)
(3)如果某方法 method 被 TestCase 所注释,则通过 method 的 getAnnotation(TestCase.class) 获得 TestCase 的类对象 tc
(4)通过 tc 的 value() 方法,获得该类对象的属性 value
(注:此处使用的 value() 方法,正是在 TestCase 中定义的 value 属性,再次理解在注释中定义的value 既是属性,也是方法
(5)调用 method 方法的 invoke(o,value),用 value 对 method 进行测试
 
九、注解使用实例:
要求:
(1)定义一个单值注解 TestCase,使其可以注解方法,并且可以被保留到程序运行时
注解的属性类型为 String,要求可以使用简写方式为属性赋值
(2)定义一个类 MyClass,要求有三个方法 Method1、2、3
方法的参数、返回值类型均为 String 类型,返回值为传入的参数
使用(1)中的注解来注释 Method1、3,并对属性参数赋值
(3)定义一个测试类 TestMyClass,要求使用反射来测试 MyClass 中所有的被 TestCase 注解的方法
并将注解的属性值作为参数,调用相应方法来返回测试结果
 
例子:
---------------------------1---------------------------
 
import java.lang.annotation.*;
 
@Target ({ElementType.METHOD})
@Retention (RetentionPolicy.RUNTIME)
 
public @interface TestCase {
  String value();
}
 
---------------------------2---------------------------
 
public class MyClass {
  @TestCase("This is Method 1")
  public String Method1 (String s) {
    return s;
  }
 
  public String Method2 (String s) {
    return s;
  }
 
  @TestCase("This is Method 3")
  public String Method3 (String s) {
    return s;
  }
}
 
---------------------------3---------------------------
 
import java.lang.reflect.*;
 
public class TestMyClass {
  public static void main(String [] args) {
    Class c = Class.forName("MyClass");
    Method [] ms = c.getDeclaredMethods();
    for (Method m : ms) {
      if(m.isAnnotationPresent(TestCase.class) {
        TestCase tc = m.getAnnotation(TestCase.class);
        Object o = c.newInstance();
        String s = tc.value();
        m.invoke(o, s);
        或者以上三句可以直接写成:
        m.invoke(c.newInstace, tc.value());
      }
    }
  }
}

 

 

 

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。