Java 8新特性探究(四)类型注解 复杂还是便捷

本文将介绍java 8的第二个特性:类型注解。

注解大家都知道,从java5开始加入这一特性,发展到现在已然是遍地开花,在很多框架中得到了广泛的使用,用来简化程序中的配置。那充满争议的类型注解究竟是什么?复杂还是便捷?

什么是类型注解

在java 8之前,注解只能是在声明的地方所使用,比如类,方法,属性;java 8里面,注解可以应用在任何地方,比如:

  • 创建类实例

new @Interned MyObject();

  • 类型映射

myString = (@NonNull String) str;

  • implements 语句中

class UnmodifiableList<T> implements @Readonly List<@Readonly T> { … }

  • throw exception声明

void monitorTemperature() throws @Critical TemperatureException { … }

需要注意的是,类型注解只是语法而不是语义,并不会影响java的编译时间,加载时间,以及运行时间,也就是说,编译成class文件的时候并不包含类型注解。

类型注解的作用

先看看下面代码

Collections.emptyList().add("One");
int i=Integer.parseInt("hello");
System.console().readLine();

上面的代码编译是通过的,但运行是会分别报UnsupportedOperationException; NumberFormatException;NullPointerException异常,这些都是runtime error;

类型注解被用来支持在Java的程序中做强类型检查。配合插件式的check framework,可以在编译的时候检测出runtime error,以提高代码质量。这就是类型注解的作用了。

check framework

check framework是第三方工具,配合Java的类型注解效果就是1+1>2。它可以嵌入到javac编译器里面,可以配合ant和maven使用,也可以作为eclipse插件。地址是http://types.cs.washington.edu/checker-framework/。
check framework可以找到类型注解出现的地方并检查,举个简单的例子:

import checkers.nullness.quals.*;
public class GetStarted {
    void sample() {
        @NonNull Object ref = new Object();
    }
}

使用javac编译上面的类

javac -processor checkers.nullness.NullnessChecker GetStarted.java

编译是通过,但如果修改成

@NonNull Object ref = null;

再次编译,则出现

GetStarted.java:5: incompatible types.
found   : @Nullable <nulltype>
required: @NonNull Object
        @NonNull Object ref = null;
                              ^
1 error

如果你不想使用类型注解检测出来错误,则不需要processor,直接javac GetStarted.java是可以编译通过的,这是在java 8 with Type Annotation Support版本里面可以,但java 5,6,7版本都不行,因为javac编译器不知道@NonNull是什么东西,但check framework 有个向下兼容的解决方案,就是将类型注解nonnull用/**/注释起来,比如上面例子修改为

import checkers.nullness.quals.*;
public class GetStarted {
    void sample() {
        /*@NonNull*/ Object ref = null;
    }
}

这样javac编译器就会忽略掉注释块,但用check framework里面的javac编译器同样能够检测出nonnull错误。
通过类型注解+check framework我们可以看到,现在runtime error可以在编译时候就能找到。

关于JSR 308

JSR 308想要解决在Java 1.5注解中出现的两个问题:

  • 在句法上对注解的限制:只能把注解写在声明的地方
  • 类型系统在语义上的限制:类型系统还做不到预防所有的bug

JSR 308 通过如下方法解决上述两个问题:

  • 对Java语言的句法进行扩充,允许注解出现在更多的位置上。包括:方法接收器(method receivers,译注:例public int size() @Readonly { … }),泛型参数,数组,类型转换,类型测试,对象创建,类型参数绑定,类继承和throws子句。其实就是类型注解,现在是java 8的一个特性
  • 通过引入可插拔的类型系统(pluggable type systems)能够创建功能更强大的注解处理器。类型检查器对带有类型限定注解的源码进行分析,一旦发现不匹配等错误之处就会产生警告信息。其实就是check framework

对JSR308,有人反对,觉得更复杂更静态了,比如

@NotEmpty List<@NonNull String> strings = new ArrayList<@NonNull String>()> 

换成动态语言为

var strings = ["one", "two"]; 

有人赞成,说到底,代码才是“最根本”的文档。代码中包含的注解清楚表明了代码编写者的意图。当没有及时更新或者有遗漏的时候,恰恰是注解中包含的意图信息,最容易在其他文档中被丢失。而且将运行时的错误转到编译阶段,不但可以加速开发进程,还可以节省测试时检查bug的时间。

总结

并不是人人都喜欢这个特性,特别是动态语言比较流行的今天,所幸,java 8并不强求大家使用这个特性,反对的人可以不使用这一特性,而对代码质量有些要求比较高的人或公司可以采用JSR 308,毕竟代码才是“最基本”的文档,这句话我是赞同的。虽然代码会增多,但可以使你的代码更具有表达意义。对这个特性有何看法,大家各抒己见。。。。



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