101 Java语言高级特性—注解与反射

一 注解

Java 注解(Annotation)又称 Java 标注，是 JDK5.0 引入的一种注释机制。 注解是元数据的一种形式，提供有关于程序但不属于程序本身的数据。注解对它们注解的代码的操作没有直接影响。

注解定义
//@Target(ElementType.TYPE) 只能在类上标记该注解 
@Target({ElementType.TYPE,ElementType.FIELD}) // 允许在类与类属性上标记该注解 
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE) //注解保留在源码中
public @interface Lance {
   String value(); //无默认值
   int age() default 1; //有默认值
}

@Lance("帅") //如果只存在value元素需要传值的情况，则可以省略:元素名= 
@Lance(value="帅",age = 2)
int i;
  1. @Target 使用注解的位置,如方法，类，属性，方法参数。
    可以取值如下：

ElementType.ANNOTATION_TYPE 可以应用于注解类型。 ElementType.CONSTRUCTOR 可以应用于构造函数。
ElementType.FIELD 可以应用于字段或属性。
ElementType.LOCAL_VARIABLE 可以应用于局部变量。
ElementType.METHOD 可以应用于方法级注解。
ElementType.PACKAGE 可以应用于包声明。
ElementType.PARAMETER 可以应用于方法的参数。
ElementType.TYPE 可以应用于类的任何元素。

  1. @Retention 注解存储方式（注解存储周期|注解存储在哪些地方）

RetentionPolicy.SOURCE - 标记的注解仅保留在源级别中，并被编译器忽略。
RetentionPolicy.CLASS - 标记的注解在编译时由编译器保留，但 Java 虚拟机(JVM)会忽略。
RetentionPolicy.RUNTIME - 标记的注解由 JVM 保留，因此运行时环境可以使用它。

@Retention 三个值中 SOURCE < CLASS < RUNTIME，即CLASS包含了SOURCE，RUNTIME包含SOURCE、 CLASS。下文会介绍他们不同的应用场景。

二 注解应用场景

  1. SOURCE
    RetentionPolicy.SOURCE ，作用于源码级别的注解，可提供给IDE语法检查、APT等场景使用。 在类中使用 SOURCE 级别的注解，其编译之后的class中会被丢弃。IDE如：
public static final int LANCE = 1; 
public static final int ALVIN = 2;
@IntDef(value = {MAN, WOMEN}) //限定为LANCE，ALVIN 
@Target(ElementType.PARAMETER) //作用于参数的注解 
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE) //源码级别注解 
public @interface Teacher {
}
public void test(@Teacher int teacher) {
}

Java中Enum(枚举)的实质是特殊单例的静态成员变量，在运行期所有枚举类作为单例，全部加载到内存中。 比常量多5到10倍的内存占用。

APT注解处理器，APT全称为:"Anotation Processor Tools"，编写好的Java源文件，需要经过 javac 的编译，翻译为虚拟机能够加载解析的字节码Class文件。注解处理器是 javac 自带的一个工具，用来在编译时期扫描处理注解信息。你可以为某些注解注册自己的注解处理器。 注册的注解处理器由 javac调起，并将注解信息传递给注解处理器进行处理。

//只处理Lance 注解
@SupportedAnnotationTypes("com.enjoy.annotation.Lance")
public class LanceProcessor extends AbstractProcessor {

    @Override
    public boolean process(Set<? extends TypeElement> set, RoundEnvironment roundEnvironment) {
        Messager messager = processingEnv.getMessager();
        messager.printMessage(Diagnostic.Kind.NOTE, "================================");
        //xxxx
        // http
        //
        return false;
    }
}

注解处理器是对注解应用最为广泛的场景。在Glide、EventBus3、Butterknifer、Tinker、ARouter等等常用 框架中都有注解处理器的身影。但是你可能会发现，这些框架中对注解的定义并不是 SOURCE级别，更多的是CLASS 级别，别忘了:CLASS包含了SOURCE，RUNTIME包含SOURCE、CLASS。

  1. CLASS
    定义为 CLASS 的注解，会保留在class文件中，但是会被虚拟机忽略(即无法在运行期反射获取注解)。
    此种注解的应用场景为字节码操作。如:AspectJ、热修复Roubust中应用此场景。如：
//Java源码 
@Target(ElementType.METHOD) 
@Retention(RetentionPolicy.CLASS) 
public @interface Login {
}
@Login
public void jumpA(){
startActivity(new Intent(this,AActivity.class));
}
public void jumpB(){
startActivity(new Intent(this,BActivity.class));
}
、、、、、、、、、、、、、、、、、、
//Class字节码
@Login
public void jumpA() { 
  if (this.isLogin) {
    this.startActivity(new Intent(this, LoginActivity.class));
 } else {
    this.startActivity(new Intent(this, AActivity.class)); }
}
  1. RUNTIME
    注解保留至运行期，意味着我们能够在运行期间结合反射技术获取注解中的所有信息。

三 反射

反射是一开始并不知道我要初始化的类对象是什么，自然也无法使用 new 关键字来创建对象了。这时候，我们 使用 JDK 提供的反射 API 进行反射调用。反射就是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和 方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意方法和属性;并且能改变它的属性。是Java被视为动态语言的关键。

Java反射机制主要提供了以下功能:

  • 在运行时构造任意一个类的对象
  • 在运行时获取或者修改任意一个类所具有的成员变量和方法
  • 在运行时调用任意一个对象的方法(属性)
获得 Class 对象
  1. 通过类名获取 类名.class
  2. 通过对象获取 对象名.getClass()
  3. 通过全类名获取 Class.forName(全类名)|classLoader.loadClass(全类名)
创建对象
//获取String所对应的Class对象
Class<?> c = String.class; //获取String类带一个String参数的构造器
Constructor constructor = c.getConstructor(String.class); //根据构造器创建实例
Object obj = constructor.newInstance("23333"); 
System.out.println(obj);
获取构造器
Constructor getConstructor(Class[] params) -- 获得使用特殊的参数类型的public构造函数(包括父类) 
Constructor[] getConstructors() -- 获得类的所有公共构造函数
Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params) -- 获得使用特定参数类型的构造函数(包括私有) 
Constructor[] getDeclaredConstructors() -- 获得类的所有构造函数(与接入级别无关)
获取类的成员变量(字段)
Field getField(String name) -- 获得name命名的公共字段
Field[] getFields() -- 获得类的所有公共字段(自己和父类public字段)
Field getDeclaredField(String name) -- 获得类声明的命名的字段 
Field[] getDeclaredFields() -- 获得类声明的所有字段(自己声明的所有字段，包括private,public, protected)
调用方法
Method getMethod(String name, Class[] params) -- 使用特定的参数类型，获得命名的公共方法
Method[] getMethods() -- 获得类的所有公共(public)方法(包含父类)
Method getDeclaredMethod(String name, Class[] params) -- 使用特写的参数类型，获得类声明的命名的方法
Method[] getDeclaredMethods() -- 获得类声明的所有方法(类本身public protected private不包含父类)
public Object invoke(Object obj, Object... args)//method.invoke()
反射获取泛型真实类型

当我们对一个泛型类进行反射时，需要的到泛型中的真实数据类型，来完成如json反序列化的操作。此时需要通过 Type 体系来完成。 Type 接口包含了一个实现类(Class)和四个实现接口

  • TypeVariable
    泛型类型变量。可以泛型上下限等信息;
  • ParameterizedType
    具体的泛型类型，可以获得元数据中泛型签名类型(泛型真实类型)
  • GenericArrayType
    当需要描述的类型是泛型类的数组时，比如List[],Map[]，此接口会作为Type的实现。
  • WildcardType
    通配符泛型，获得上下限信息;
    TypeVariable 
 
/**
 * TypeVariable
 * 泛型变量, 泛型信息在编译时会被转换为一个特定的类型, 而TypeVariable就是用来反映在JVM编译该泛型前的信息.
 * TypeVariable就是<T>、<C extends Collection>中的变量T、C本身; 它有如下方法:
 *
 * Type[] getBounds(): 获取类型变量的上边界, 若未明确声明上边界则默认为Object
 * D getGenericDeclaration(): 获取声明该类型变量的类型
 * String getName(): 获取在源码中定义时的名字
 * 注意:
 *
 * 类型变量在定义的时候只能使用extends进行(多)边界限定, 不能用super;
 *
 * 为什么边界是一个数组? 因为类型变量可以通过&进行多个上边界限定，因此上边界有多个
 * @param <K>
 * @param <V>
 */
public class TestType <K extends Comparable & Serializable, V> {
    K key;
    V value;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取字段的类型
        Field fk = TestType.class.getDeclaredField("key");
        Field fv = TestType.class.getDeclaredField("value");

        TypeVariable keyType = (TypeVariable)fk.getGenericType();
        TypeVariable valueType = (TypeVariable)fv.getGenericType();
        // getName 方法
        System.out.println(keyType.getName());                 // K
        System.out.println(valueType.getName());               // V
        // getGenericDeclaration 方法
        System.out.println(keyType.getGenericDeclaration());   // class com.test.TestType
        System.out.println(valueType.getGenericDeclaration()); // class com.test.TestType
        // getBounds 方法
        System.out.println("K 的上界:");                        // 有两个
        for (Type type : keyType.getBounds()) {                // interface java.lang.Comparable
            System.out.println(type);                          // interface java.io.Serializable
        }
        System.out.println("V 的上界:");                        // 没明确声明上界的, 默认上界是 Object
        for (Type type : valueType.getBounds()) {              // class java.lang.Object
            System.out.println(type);
        }
    }
}

ParameterizedType

/**
 * ParameterizedType
 * 具体的泛型类型, 如Map<String, String>
 * 有如下方法:
 * <p>
 * Type getRawType(): 返回承载该泛型信息的对象, 如上面那个Map<String, String>承载范型信息的对象是Map
 * Type[] getActualTypeArguments(): 返回实际泛型类型列表, 如上面那个Map<String, String>实际范型列表中有两个元素, 都是String
 */
public class TestType {
    Map<String, String> map;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Field f = TestType.class.getDeclaredField("map");
        System.out.println(f.getGenericType());                               // java.util.Map<java.lang.String, java.lang.String>
        ParameterizedType pType = (ParameterizedType) f.getGenericType();
        System.out.println(pType.getRawType());                               // interface java.util.Map
        for (Type type : pType.getActualTypeArguments()) {
            System.out.println(type);                                         // 打印两遍: class java.lang.String
        }
    }
}

GenericArrayType


/**
 * GenericArrayType
 * 泛型数组,组成数组的元素中有范型则实现了该接口; 它的组成元素是ParameterizedType或TypeVariable类型,它只有一个方法:
 * <p>
 * Type getGenericComponentType(): 返回数组的组成对象
 *
 * @param <T>
 */
public class TestType<T> {

    List<String>[] lists;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Field f = TestType.class.getDeclaredField("lists");
        GenericArrayType genericType = (GenericArrayType) f.getGenericType();
        System.out.println(genericType.getGenericComponentType());//java.util.List<java.lang.String>
    }
}

WildcardType

/**
 * WildcardType
 * 该接口表示通配符泛型, 比如? extends Number 和 ? super Integer 它有如下方法:
 *
 * Type[] getUpperBounds(): 获取范型变量的上界
 * Type[] getLowerBounds(): 获取范型变量的下界
 * 注意:
 *
 * 现阶段通配符只接受一个上边界或下边界, 返回数组是为了以后的扩展, 实际上现在返回的数组的大小是1
 */
public class TestType {
    private List<? extends Number> a;  // 上限
    private List<? super String> b;     //下限

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Field fieldA = TestType.class.getDeclaredField("a");
        Field fieldB = TestType.class.getDeclaredField("b");
        // 先拿到范型类型
        ParameterizedType pTypeA = (ParameterizedType) fieldA.getGenericType();
        ParameterizedType pTypeB = (ParameterizedType) fieldB.getGenericType();
        // 再从范型里拿到通配符类型
        WildcardType wTypeA = (WildcardType) pTypeA.getActualTypeArguments()[0];
        WildcardType wTypeB = (WildcardType) pTypeB.getActualTypeArguments()[0];
        // 方法测试
        System.out.println(wTypeA.getUpperBounds()[0]);   // class java.lang.Number
        System.out.println(wTypeB.getLowerBounds()[0]);   // class java.lang.String
        // 看看通配符类型到底是什么, 打印结果为: ? extends java.lang.Number
        System.out.println(wTypeA);
    }
}

END


public class Deserialize {

    static class Response<T> {
        T data;
        int code;
        String message;

        @Override
        public String toString() {
            return "Response{" +
                    "data=" + data +
                    ", code=" + code +
                    ", message='" + message + '\'' +
                    '}';
        }

        public Response(T data, int code, String message) {

            this.data = data;
            this.code = code;
            this.message = message;
        }
    }

    static class Data {
        String result;

        public Data(String result) {
            this.result = result;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "Data{" +
                    "result=" + result +
                    '}';
        }
    }

    static class ChildTypeRefrence{
        Response<Data>  t;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Response<Data> dataResponse = new Response(new Data("数据"), 1, "成功");

        Gson gson = new Gson();
        String json = gson.toJson(dataResponse);
        System.out.println(json);

        //反序列化......
        /**
         *  有花括号： 代表是匿名内部类，创建一个匿名内部类的实例对象
         *  没花括号：创建实例对象
         */
        Type type = new TypeRefrence<Response<Data>>(){}.getType();

        System.out.println(type);
        Response<Data> response = gson.fromJson(json, type);
        System.out.println(response.data.getClass());
    }

}

在进行GSON反序列化时，存在泛型时，可以借助 TypeToken 获取Type以完成泛型的反序列化。但是为什么 TypeToken 要被定义为抽象类呢?
因为只有定义为抽象类或者接口，这样在使用时，需要创建对应的实现类，此时确定泛型类型，编译才能够将泛型 signature信息记录到Class元数据中。

四 实战

动态代理实现View点击长按事件的注入

//1
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface EventType {
    Class listenerType();
    String listenerSetter();
}
//2
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@EventType(listenerType = View.OnClickListener.class, listenerSetter = "setOnClickListener")
public @interface OnClick {
    int[] value();
}
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@EventType(listenerType = View.OnLongClickListener.class, listenerSetter = "setOnLongClickListener")
public @interface OnLongClick {
    int[] value();
}
//3
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private static final String TAG = "MainActivity";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        InjectUtils.injectEvent(this);
    }

    @OnClick({R.id.btn1, R.id.btn2})
    public void click(View view) {
        switch (view.getId()) {
            case R.id.btn1:
                Log.i(TAG, "click: 按钮1");
                break;
            case R.id.btn2:
                Log.i(TAG, "click: 按钮2");
                break;
        }
    }

    @OnLongClick({R.id.btn1, R.id.btn2})
    public boolean longClick(View view) {
        switch (view.getId()) {
            case R.id.btn1:
                Log.i(TAG, "longClick: 按钮1");
                break;
            case R.id.btn2:
                Log.i(TAG, "longClick: 按钮2");
                break;
        }
        return false;
    }
}
//4

public class InjectUtils {

    public static void injectEvent(Activity activity) {
        Class<? extends Activity> activityClass = activity.getClass();
        Method[] declaredMethods = activityClass.getDeclaredMethods();

        for (Method method : declaredMethods) {
            //获得方法上所有注解
            Annotation[] annotations = method.getAnnotations();

            for (Annotation annotation : annotations) {
                //注解类型
                Class<? extends Annotation> annotationType = annotation.annotationType();
                if (annotationType.isAnnotationPresent(EventType.class)) {
                    EventType eventType = annotationType.getAnnotation(EventType.class);
                    // OnClickListener.class
                    Class listenerType = eventType.listenerType();
                    //setOnClickListener
                    String listenerSetter = eventType.listenerSetter();

                    try {
                        // 不需要关心到底是OnClick 还是 OnLongClick
                        Method valueMethod = annotationType.getDeclaredMethod("value");
                        int[] viewIds = (int[]) valueMethod.invoke(annotation);

                        method.setAccessible(true);
                        ListenerInvocationHandler<Activity> handler = new ListenerInvocationHandler(activity, method);
                        Object listenerProxy = Proxy.newProxyInstance(listenerType.getClassLoader(),
                                new Class[]{listenerType}, handler);
                        // 遍历注解的值
                        for (int viewId : viewIds) {
                            // 获得当前activity的view（赋值）
                            View view = activity.findViewById(viewId);
                            // 获取指定的方法(不需要判断是Click还是LongClick)
                            // 如获得：setOnClickLisnter方法，参数为OnClickListener
                            // 获得 setOnLongClickLisnter，则参数为OnLongClickLisnter
                            Method setter = view.getClass().getDeclaredMethod(listenerSetter, listenerType);
                            // 执行方法
                            setter.invoke(view, listenerProxy); //执行setOnclickListener里面的回调 onclick方法
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }

        }
    }

    /**
     * 还可能在自定义view注入，所以是泛型： T = Activity/View
     *
     * @param <T>
     */
    static class ListenerInvocationHandler<T> implements InvocationHandler {

        private Method method;
        private T target;

        public ListenerInvocationHandler(T target, Method method) {
            this.target = target;
            this.method = method;
        }

        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            return this.method.invoke(target, args);
        }
    }
}
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