Java中的注解是如何工作的?

自Java5.0版本引入注解之后,它就成为了Java平台中非常重要的一部分。开发过程中,我们也时常在应用代码中会看到诸如@Override,@Deprecated这样的注解。这篇文章中,我将向大家讲述到底什么是注解,为什么要引入注解,注解是如何工作的,如何编写自定义的注解(通过例子),什么情况下可以使用注解以及最新注解和ADF(应用开发框架)。这会花点儿时间,所以为自己准备一杯咖啡,让我们来进入注解的世界吧。

什么是注解?

用一个词就可以描述注解,那就是元数据,即一种描述数据的数据。所以,可以说注解就是源代码的元数据。比如,下面这段代码:

@Override
public String toString() {
    return "This is String Representation of current object.";
}

上面的代码中,我重写了toString()方法并使用了@Override注解。但是,即使我不使用@Override注解标记代码,程序也能够正常执行。那么,该注解表示什么?这么写有什么好处吗?事实上,@Override告诉编译器这个方法是一个重写方法(描述方法的元数据),如果父类中不存在该方法,编译器便会报错,提示该方法没有重写父类中的方法。如果我不小心拼写错误,例如将toString()写成了toStrring(){double r},而且我也没有使用@Override注解,那程序依然能编译运行。但运行结果会和我期望的大不相同。现在我们了解了什么是注解,并且使用注解有助于阅读程序。

Annotation是一种应用于类、方法、参数、变量、构造器及包声明中的特殊修饰符。它是一种由JSR-175标准选择用来描述元数据的一种工具。

为什么要引入注解?

使用Annotation之前(甚至在使用之后),XML被广泛的应用于描述元数据。不知何时开始一些应用开发人员和架构师发现XML的维护越来越糟糕了。他们希望使用一些和代码紧耦合的东西,而不是像XML那样和代码是松耦合的(在某些情况下甚至是完全分离的)代码描述。如果你在Google中搜索“XML vs. annotations”,会看到许多关于这个问题的辩论。最有趣的是XML配置其实就是为了分离代码和配置而引入的。上述两种观点可能会让你很疑惑,两者观点似乎构成了一种循环,但各有利弊。下面我们通过一个例子来理解这两者的区别。

假如你想为应用设置很多的常量或参数,这种情况下,XML是一个很好的选择,因为它不会同特定的代码相连。如果你想把某个方法声明为服务,那么使用Annotation会更好一些,因为这种情况下需要注解和方法紧密耦合起来,开发人员也必须认识到这点。

另一个很重要的因素是Annotation定义了一种标准的描述元数据的方式。在这之前,开发人员通常使用他们自己的方式定义元数据。例如,使用标记interfaces,注释,transient关键字等等。每个程序员按照自己的方式定义元数据,而不像Annotation这种标准的方式。

目前,许多框架将XML和Annotation两种方式结合使用,平衡两者之间的利弊。

Annotation是如何工作的?怎么编写自定义的Annotation?

在讲述这部分之前,建议你首先下载Annotation的示例代码AnnotationsSample.zip 。下载之后放在你习惯使用的IDE中,这些代码会帮助你更好的理解Annotation机制。

编写Annotation非常简单,可以将Annotation的定义同接口的定义进行比较。我们来看两个例子:一个是标准的注解@Override,另一个是用户自定义注解@Todo。

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {
}

对于@Override注释你可能有些疑问,它什么都没做,那它是如何检查在父类中有一个同名的函数呢。当然,不要惊讶,我是逗你玩的。@Override注解的定义不仅仅只有这么一点代码。这部分内容很重要,我不得不再次重复:Annotations仅仅是元数据,和业务逻辑无关。理解起来有点困难,但就是这样。如果Annotations不包含业务逻辑,那么必须有人来实现这些逻辑。元数据的用户来做这个事情。Annotations仅仅提供它定义的属性(类/方法/包/域)的信息。Annotations的用户(同样是一些代码)来读取这些信息并实现必要的逻辑。

当我们使用Java的标注Annotations(例如@Override)时,JVM就是一个用户,它在字节码层面工作。到这里,应用开发人员还不能控制也不能使用自定义的注解。因此,我们讲解一下如何编写自定义的Annotations。

我们来逐个讲述编写自定义Annotations的要点。上面的例子中,你看到一些注解应用在注解上。

J2SE5.0版本在 java.lang.annotation提供了四种元注解,专门注解其他的注解:

@Documented –注解是否将包含在JavaDoc中
@Retention –什么时候使用该注解
@Target? –注解用于什么地方
@Inherited – 是否允许子类继承该注解

@Documented–一个简单的Annotations标记注解,表示是否将注解信息添加在java文档中。

@Retention– 定义该注解的生命周期。

RetentionPolicy.SOURCE – 在编译阶段丢弃。这些注解在编译结束之后就不再有任何意义,所以它们不会写入字节码。@Override, @SuppressWarnings都属于这类注解。

RetentionPolicy.CLASS – 在类加载的时候丢弃。在字节码文件的处理中有用。注解默认使用这种方式。

RetentionPolicy.RUNTIME– 始终不会丢弃,运行期也保留该注解,因此可以使用反射机制读取该注解的信息。我们自定义的注解通常使用这种方式。

@Target – 表示该注解用于什么地方。如果不明确指出,该注解可以放在任何地方。以下是一些可用的参数。需要说明的是:属性的注解是兼容的,如果你想给7个属性都添加注解,仅仅排除一个属性,那么你需要在定义target包含所有的属性。

ElementType.TYPE:用于描述类、接口或enum声明
ElementType.FIELD:用于描述实例变量
ElementType.METHOD
ElementType.PARAMETER
ElementType.CONSTRUCTOR
ElementType.LOCAL_VARIABLE
ElementType.ANNOTATION_TYPE 另一个注释
ElementType.PACKAGE 用于记录java文件的package信息

@Inherited – 定义该注释和子类的关系

那么,注解的内部到底是如何定义的呢?Annotations只支持基本类型、String及枚举类型。注释中所有的属性被定义成方法,并允许提供默认值。

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Todo {
public enum Priority {LOW, MEDIUM, HIGH}
public enum Status {STARTED, NOT_STARTED}
String author() default "Yash";
Priority priority() default Priority.LOW;
Status status() default Status.NOT_STARTED;
}

下面的例子演示了如何使用上面的注解。

@Todo(priority = Todo.Priority.MEDIUM, author = "Yashwant", status = Todo.Status.STARTED)
public void incompleteMethod1() {
//Some business logic is written
//But it’s not complete yet
}

如果注解中只有一个属性,可以直接命名为“value”,使用时无需再标明属性名。

@interface Author{
String value();
}
@Author("Yashwant")
public void someMethod() {
}

但目前为止一切看起来都还不错。我们定义了自己的注解并将其应用在业务逻辑的方法上。现在我们需要写一个用户程序调用我们的注解。这里我们需要使用反射机制。如果你熟悉反射代码,就会知道反射可以提供类名、方法和实例变量对象。所有这些对象都有getAnnotation()这个方法用来返回注解信息。我们需要把这个对象转换为我们自定义的注释(使用 instanceOf()检查之后),同时也可以调用自定义注释里面的方法。看看以下的实例代码,使用了上面的注解:

Class businessLogicClass = BusinessLogic.class;
for(Method method : businessLogicClass.getMethods()) {
Todo todoAnnotation = (Todo)method.getAnnotation(Todo.class);
if(todoAnnotation != null) {
System.out.println(" Method Name : " + method.getName());
System.out.println(" Author : " + todoAnnotation.author());
System.out.println(" Priority : " + todoAnnotation.priority());
System.out.println(" Status : " + todoAnnotation.status());
}
}

注解用例

注解的功能很强大,Spring和Hebernate这些框架在日志和有效性中大量使用了注解功能。注解可以应用在使用标记接口的地方。不同的是标记接口用来定义完整的类,但你可以为单个的方法定义注释,例如是否将一个方法暴露为服务。

在最新的servlet3.0中引入了很多新的注解,尤其是和servlet安全相关的注解。

HandlesTypes –该注解用来表示一组传递给ServletContainerInitializer的应用类。

HttpConstraint – 该注解代表所有HTTP方法的应用请求的安全约束,和ServletSecurity注释中定义的HttpMethodConstraint安全约束不同。

HttpMethodConstraint – 指明不同类型请求的安全约束,和ServletSecurity 注解中描述HTTP协议方法类型的注释不同。

MultipartConfig –该注解标注在Servlet上面,表示该Servlet希望处理的请求的 MIME 类型是 multipart/form-data。

ServletSecurity 该注解标注在Servlet继承类上面,强制该HTTP协议请求遵循安全约束。

WebFilter – 该注解用来声明一个Server过滤器;

WebInitParam – 该注解用来声明Servlet或是过滤器的中的初始化参数,通常配合 @WebServlet 或者 @WebFilter 使用。

WebListener –该注解为Web应用程序上下文中不同类型的事件声明监听器。

WebServlet –该注解用来声明一个Servlet的配置。

ADF (应用程序框架)和注解

现在我们开始讨论文章的最后一部分了。应用程序框架,被称为ADF,由Oracle开发用来创建Oracle融合应用。我们已经了解了注解的优缺点,也知道如何编写自定义的注解,但我们应该将注解应用在ADF的哪部分呢?ADF是否提供了一些朴素的注解?很好的问题,确实在ADF中大量使用注解有一些限制。之前提到的应用框架如Spring和Hibernate使用AOP(面向侧面的程序设计)。在AOP中,框架提供了一种机制,在事件的预处理和后续处理中注入代码。例如:你有一个钩子用来在方法执行之前和之后添加代码,所以你可以在这些地方编写你的用户代码。ADF不使用AOP。如果我们有任何注解的用例可用,我们可能需要通过继承的方式实现。

希望你喜欢这篇文章。写下你的评论吧!

原文链接: idlebrains 翻译: ImportNew.com - 人晓
译文链接: http://www.importnew.com/10294.html
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5 条评论

  1. Retina 说道:

    学习了!

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  2. 踏雁寻花 说道:

    恩 ,跟以前看过的文章差不多

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  3. 1 说道:

    没有说出注解的原理,是怎么解析的

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    • 罗xx 说道:

      只说了通过annotation找到那个incompleteMethod,(没说出注解的元注解,元数据有什么作用),(也没说注解是如何工作的),只是用了反射的机制。如何有时间的话 ,麻烦大神讲讲autowired的原理吗?

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  4. mok 说道:

    很赞的文章!希望有更多介绍新技术的文章能有这样的写作风格。为什么需要(什么情况下”引入”的这项技术)、什么是、本质是什么、helloworld、应用场景是什么(这点本文写得不是很详细),对于了解一个新技术点来说,这些点是让你“登堂入室”的步骤,也是最符合认知的步骤!

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