Java（L3）-- Junit、反射、注解

Junit、反射、注解

今天学习的是 Java 基础加强部分的内容，包括 Junit、反射、注解三部分内容。

Part I. Junit

  1. 测试的分类：

    • 黑盒测试：只关注输入与输出的结果，不关注内部实现的细节。
    • 白盒测试：既关注输入与输出的结果，又关注程序的执行流程。

  2. Junit：白盒测试

    步骤：

    • 定义一个测试类：
      • 类名一般为 XxxxTest，如 CalculatorTest
      • 报名一般为 xxx.xxx.test，如
    • 定义测试方法
      • 方法名：testXxxx，如 testAdd()
      • 返回值：void
      • 参数列表：空参
    • 给测试方法加注解 @Test
    • 导入 junit 依赖包

    运行结果：

    • 红色：测试方法运行发现错误

    • 绿色：测试方法运行未发现错误

    • 注：一般情况下，会用断言操作来处理测试函数中得到的结果

      Assert.assertEquals(期望的结果,运算的结果);

    补充：

    • @Before：修饰的方法会在测试方法前自动执行
    • @After：修饰的方法会在测试方法执行后自动执行

Part II. 反射

  1. Java代码执行的三个阶段

    一般情况下，Java 代码执行过程分为三个阶段：

    • Source 源代码阶段
    • Class 类对象阶段
    • Runtime 运行时阶段

    下面对这三个阶段依次解释：

    Source 阶段：

    一般而言，当我们定义一个类时，会定义其成员变量、构造方法和成员方法，并将其放在一个 .java 文件中。该文件经过编译后会生成一个 .class 文件，即字节码文件，其中也包含了成员变量、构造方法和成员方法三部分。Source 源代码阶段主要包含这两个部分。

    Class 阶段：

    字节码文件经过类加载器（ClassLoader）加载到内存中，每个类经过加载后对应一个 Class 对象，该对象包括一个存放成员变量对象（field）的数组 Field [] fields；一个存放构造方法对象（constructor）的数组 Constructor [] constructors；和一个用于存放成员方法对象（method）的数组 Method [] methods。

    Runtime 阶段：

    内存中的 Class 类对象可以直接创建类对象，即进入 Runtime 阶段。

  2. 反射

    反射即程序在运行时可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力（维基百科）。在 Java 中，由 Source 阶段和 Runtime 阶段得到 Class 类对象并进行各类操作的过程称之为反射（我的理解）。

    得到 Class 对象的方法：

    • Class.forName("全类名")：将字节码加载进内存，返回 Class 对象

      多用于配置文件，将类名、方法名等定义在配置文件中。

    • 类名.class：通过类名的属性class获取

    • 对象.getClass()：由对象获取 Class，getClass()方法在Object类中定义。

    注：同一个字节码文件 (*.class) 在一次程序运行过程中，只会被加载一次，不论通过哪一种方式获取的Class对象都是同一个。

  3. Class 对象的功能

  • 获取成员变量：
    • Field[] getFields()：获取所有public修饰的成员变量
    • Field getField(String name)：获取指定名称的 public修饰的成员变量
    • Field[] getDeclaredFields()：获取所有的成员变量
    • Field getDeclaredField(String name)：获取指定名称的成员变量
  • 获取构造方法
    • Constructor<?>[] getConstructors()：获取所有public修饰的构造函数
    • Constructor<T> getConstructor(Class<?>... parameterTypes)：获取指定名称的 public 修饰的构造函数
    • Constructor<?>[] getDeclaredConstructors()：获取所有构造函数
    • Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)：获取指定名称的构造函数
  • 获取成员方法
    • Method[] getMethods()：获取所有public修饰的成员方法
    • Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：获取指定名称的 public 修饰的成员方法
    • Method[] getDeclaredMethods()：获取所有的成员方法
    • Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：获取指定名称的成员方法。
  • Field：成员变量
    • 设置值：void set(Object obj, Object value)
    • 获取值：get(Object obj)
    • 忽略访问权限修饰符的安全检查：setAccessible(true)，又称暴力反射
  • Constructor：构造方法
    • 创建对象：T newInstance(Object... initargs)
    • 创建空参对象也可以直接调用 Class 对象的 newInstance 方法
  • Method：方法对象
    • 执行方法：Object invoke(Object obj, Object... args)
    • 获取方法名称：String getName()

  1. 案例

    要求：实现一个简易框架，可以从配置文件读取类名和方法名并执行该类的该方法。

    public static void main(String[] args) throws Exception {
    //读取配置文件并加载
    Properties pro = new Properties();
    ClassLoader classLoader = ReflectTest.class.getClassLoader();
    InputStream resourceAsStream = classLoader.getResourceAsStream("pro.properties");
    pro.load(resourceAsStream);
 //获取类名和方法名
    String className = pro.getProperty("className");
    String methodName = pro.getProperty("methodName");
 //创建 Class 对象并创建实例
    Class<?> cls = Class.forName(className);
    Object o = cls.newInstance();
 //由方法名获取成员方法并执行
    Method method = cls.getMethod(methodName);
    method.invoke(o);
}

Part III. 注解

注解（Annotation），也叫元数据，一种代码级别的说明。它是 JDK1.5 及以后版本引入的一个特性，与类、接口、枚举是在同一个层次。它可以声明在包、类、字段、方法、局部变量、方法参数等的前面，用来对这些元素进行说明，注释。

  1. 注解的作用分类

    • 编写文档：通过代码里标识的注解生成文档
    • 代码分析：通过代码里标识的注解对代码进行分析
    • 编译检查：通过代码里标识的注解让编译器能够实现基本的编译检查（如 Override ）

  2. JDK 中预定义的一些注解

    • @Override：检测被该注解标注的方法是否是继承自父类(接口)的
    • @Deprecated：该注解标注的内容，表示已过时
    • @SuppressWarnings：压制警告。若传递的是 “all” 参数，则压制所有警告

  3. 自定义注解

    • 格式：
    元注解
public @interface 注解名称{
 属性列表;
}
    • 本质：注解本质上就是一个接口，该接口默认继承Annotation接口
    public interface MyAnno extends java.lang.annotation.Annotation {}

    • 属性：

      由于注解本身是一个对象，它的“属性”实际上就是他的抽象函数。

      属性的返回值类型有下列取值：

      • 基本数据类型
      • String
      • 枚举
      • 注解
      • 以上类型的数组

      定义了属性，在使用时需要给属性赋值：

      • 如果定义属性时，使用default关键字给属性默认初始化值，则使用注解时，可以不进行属性的赋值
      • 如果只有一个属性需要赋值，并且属性的名称是value，则value可以省略，直接定义值即可
      • 数组赋值时，值使用{}包裹。如果数组中只有一个值，则{}可以省略

    • 元注解：用于描述注解的注解

      • @Target：描述注解能够作用的位置

        其参数 ElementType 的取值：

        • TYPE：可以作用于类上
        • METHOD：可以作用于方法上
        • FIELD：可以作用于成员变量上

      • @Retention：描述注解被保留的阶段

        其参数一般取 RetentionPolicy.RUNTIME，会保留到字节码中并且会被 JVM 获取到

      • @Documented：描述注解是否被抽取到 api 文档中

      • @Inherited：描述注解是否被子类继承

    • 在程序中获取注解的属性值

      • 获取注解所修饰的对象（Class，Method 或 Field）

      • 使用 getAnnotation(Class) 获取制定的注解

        注：执行该方法实际上就是在内存中实现了该注解的子类对象

      • 使用注解的抽象函数获取属性值

    • 案例1：

      使用注解实现 Part II 中的简易框架：

      首先定义注解对象：

      @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface Pro {
    public abstract String className();
    public abstract String methodName();
}

然后定义主类：

 ```java
 @Pro(className = "cn.dianshi.domain.Person", methodName = "sleep")
 public class ReflectTest {
     public static void main(String[] args) throws Exception {
         Class<ReflectTest> reflectTestClass = ReflectTest.class;
         Pro annotation = reflectTestClass.getAnnotation(Pro.class);
         String s = annotation.className();
         String s1 = annotation.methodName();
         System.out.println(s);
         System.out.println(s1);
 
         Class<?> aClass = Class.forName(s);
         Method method = aClass.getMethod(s1);
         Object o = aClass.newInstance();
         method.invoke(o);
     }
 }
 ```

  • 案例2：

    使用注解对以下类的方法进行测试，如有错误则将错误信息写在 bug.txt 中：

    Calculator.java:

    public class Calculator {
    //加法
    @Check
    public void add(){
        System.out.println("1 + 0 =" + (1 + 0));
    }
    //减法
    @Check
    public void sub(){
        System.out.println("1 - 0 =" + (1 - 0));
    }
    //乘法
    @Check
    public void mul(){
        System.out.println("1 * 0 =" + (1 * 0));
    }
    //除法
    @Check
    public void div(){
        System.out.println("1 / 0 =" + (1 / 0));
    }
}

    实现：

    首先定义 Check 注解：

    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface Check {
}

    然后编写主类：

    public class TestCheck {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Calculator calculator = new Calculator();
        Class<? extends Calculator> aClass = calculator.getClass();
        Method[] methods = aClass.getMethods();
        int count = 0;
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter("bug.txt"));
        for (Method method : methods) {
            if(method.isAnnotationPresent(Check.class)){
                try {
                    method.invoke(calculator);
                } catch (Exception e) {
                    count ++;
                    bufferedWriter.write(method.getName() + "方法出现异常");
                    bufferedWriter.newLine();
                    bufferedWriter.write("异常名称" + e.getCause().getClass().getSimpleName());
                    bufferedWriter.newLine();
                    bufferedWriter.write("异常的原因" + e.getCause().getMessage());
                    bufferedWriter.newLine();
                    bufferedWriter.write("--------------------");
                    bufferedWriter.newLine();
                }
            }
        }

        bufferedWriter.write("一共出现" + count + "次异常");

        bufferedWriter.flush();
        bufferedWriter.close();
    }
}

  • 注解小结：

    • 多数情况下我们只是使用注解，只有极少数情况下才会自定义注解
    • 注解的服务对象是编译器和解析程序
    • 注解不是程序的一部分，可以理解为注解就是一个标签
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