Carson带你学Java：带你一步步探索神秘的注解（Annotation）

川长思鸟来 2022-05-22 06:56 254阅读 0赞

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# 前言 #

*  在 `Java`中，注解（Annotation）非常重要，但对于很多开发者来说，这并不容易理解，甚至觉得有点神秘
 *  今天，我将献上一份 **`Java`注解的介绍 & 实战攻略**，希望你们会喜欢。

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# 目录 #

![示意图][a1f36dca598d18237a00d8a671974efb.png]

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# 1. 简介 #

*  定义：一种标识 / 标签

> 1.  注解属于 `Java`中的一种类型，同 类`class` 和 接口`interface` 一样
> 2.  在 `Java SE 5.0`开始引入

*  基础作用：标识 / 解释 `Java` 代码

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# 2. 应用场景 #

*  面向 **编译器 / `APT` 使用**

> 1.  `APT（Annotation Processing Tool）`：提取 & 处理 `Annotation` 的代码
> 2.  因为当开发者使用`Annotation` 修饰类、方法、方法 等成员后，这些 `Annotation` 不会自己生效，必须由开发者提供相应的代码来提取并处理 `Annotation` 信息。这些处理提取和处理 `Annotation` 的代码统称为 `APT`

*  所以说，注解除了最基本的解释 & 说明代码，**注解的应用场景还取决于你想如何利用它**
 *  下面我举几个典型的应用场景：

### 场景1：测试代码 ###

如出名的测试框架`JUnit` = 采用注解进行代码测试

public class ExampleUnitTest {
        @Test
        public void Method() throws Exception {
              ...
        }
    }
    // @Test 标记了要进行测试的方法Method()

### 场景2：简化使用 & 降低代码量 ###

如 `Http`网络请求库 `Retrofit` & `IOC` 框架`ButterKnife`

<-- Http网络请求库 Retrofit -->
    
    // 采用 注解 描述 网络请求参数
    public interface GetRequest_Interface {
    
     @GET("ajax.php?a=fy&f=auto&t=auto&w=hello%20world")
        Call<Translation> getCall();
    
     }
    
    <-- IOC 框架ButterKnife -->
    public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    
    // 通过注解设置资源
    @BindView(R.id.test)
        TextView mTv;
        @Override
        protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
            super.onCreate(savedInstanceState);
            setContentView(R.layout.activity_main);
    
            ButterKnife.bind(this);
        }
    }

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# 3. 注解的类型 #

注解的类型包括：元注解 、 `Java`内置注解 & 自定义注解。

### 3.1 元注解 ###

##### 3.1.1 简介 #####

*  定义：一种标识 / 标签

> 是一种基本注解 = `Android`系统内置的注解

*  作用：标识 / 解释 开发者自定义的注解

##### 3.1.2 注解、元注解 & Java代码的关系 #####

*  元注解作用于注解 & 解释注解

// 元注解 作用于注解 & 解释注解
    // 元注解在注解定义时进行定义
    @元注解
    public @interface Carson_Annotation {
    
    }

*  注解作用于`Java`代码 & 解释`Java`代码

// 注解作用于Java代码 & 解释Java代码
    @Carson_Annotation
    public class Carson {
    }

##### 3.1.3 元注解类型介绍 #####

*  元注解共有5种，包括：

![示意图][419bf1a9bd832ebaf01d34361e6819cb.png]

*  下面我将一一介绍

### @Retention ###

*  定义：保留注解
 *  作用：解释 / 说明了注解的生命周期
 *  具体使用

// 元注解@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)的作用：说明 注解Carson_Annotation的生命周期 = 保留到程序运行时 & 被加载到 JVM 中
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface Carson_Annotation {
    }
    
    <-- 元注解@Retention参数说明 -->
    // RetentionPolicy.RUNTIME：注解保留到程序运行时 & 会被加载进入到 JVM 中，所以在程序运行时可以获取到它们
    // RetentionPolicy.CLASS：注解只被保留到编译进行时 & 不会被加载到 JVM 
    // RetentionPolicy.SOURCE：注解只在源码阶段保留 & 在编译器进行编译时将被丢弃忽视。

### @Documented ###

*  定义：`Java`文档注解
 *  作用：将注解中的元素包含到 `Javadoc`文档中
 *  具体使用

// 元注解@Documented作用：说明 注解Carson_Annotation的元素包含到 Javadoc 文档中
    @Documented
    public @interface Carson_Annotation {
    }

### @Target ###

*  定义：目标注解
 *  作用：限定了注解作用的目标范围，包括类、方法等等
 *  具体使用

// 元注解@Target作用：限定了注解Carson_Annotation作用的目标范围 = 方法
    // 即注解Carson_Annotation只能用于解释说明 某个方法
    @Target(ElementType.METHOD)
    public @interface Carson_Annotation {
    }
    
    <-- @Target取值参数说明 -->
    // ElementType.PACKAGE：可以给一个包进行注解
    // ElementType.ANNOTATION_TYPE：可以给一个注解进行注解
    // ElementType.TYPE：可以给一个类型进行注解，如类、接口、枚举
    // ElementType.CONSTRUCTOR：可以给构造方法进行注解
    // ElementType.METHOD：可以给方法进行注解
    // ElementType.PARAMETER 可以给一个方法内的参数进行注解
    // ElementType.FIELD：可以给属性进行注解
    // ElementType.LOCAL_VARIABLE：可以给局部变量进行注解

### @Inherited ###

*  定义：继承注解
 *  作用：使得一个 **被@Inherited注解的注解** 作用的类的子类可以继承该类的注解

> 1.  前提：子类没有被任何注解应用
> 2.  如，注解`@Carson_Annotation`（被元注解`@Inherited` 注解）作用于A类，那么A类的子类则继承了A类的注解

*  具体使用

// 元注解@Inherited 作用于 注解Carson_Annotation
    @Inherited
    public @interface Carson_Annotation {
    }
    
    
    // 注解Carson_Annotation 作用于A类
    @Carson_Annotation
    public class A {
      }
    
    // B类继承了A类，即B类 = A类的子类，且B类没被任何注解应用
    // 那么B类继承了A类的注解 Carson_Annotation
    public class B extends A {}

### @Repeatable ###

*  定义：可重复注解

> `Java` 1.8后引进

*  作用：使得作用的注解可以取多个值
 *  具体使用

// 1. 定义 容器注解 @ 职业
    public @interface Job {
        Person[]  value();
    }
    <-- 容器注解介绍 -->
    // 定义：本身也是一个注解
    // 作用：存放其它注解
    // 具体使用：必须有一个 value 属性；类型 = 被 @Repeatable 注解的注解数组
    // 如本例中，被 @Repeatable 作用 = @Person ，所以value属性 = Person []数组
    
    // 2. 定义@Person 
    // 3. 使用@Repeatable 注解 @Person
    // 注：@Repeatable 括号中的类 = 容器注解
    @Repeatable（Job.class）
    public @interface Person{
        String role default "";
    }
    
    // 在使用@Person（被@Repeatable 注解 ）时，可以取多个值来解释Java代码
    // 下面注解表示：Carson类即是产品经理，又是程序猿
    @Person(role="coder")
    @Person(role="PM")
    public class Carson{
    
    }

注：一个注解可以被多个元注解作用

@Inherited
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface Carson_Annotation {
    }

##### 3.1.4 元注解类型总结 #####

![示意图][183d6f061f9062b566a39f04791ad6c0.png]

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### 3.2 Java内置的注解 ###

*  定义：即Java内部已经实现好的注解
 *  类型：`Java`中 内置的注解有5类，具体包括：  
    ![示意图][0bd81c0a444b4af2bd720365a6467bb0.png]
 *  下面我将对这5类内置注解进行讲解

### @Deprecated ###

*  定义：过时注解
 *  作用：标记已过时 & 被抛弃的元素（类、方法等）
 *  具体使用

// 用 注解@Deprecated 标记类中已过时的 方法Hello()
    public class Buyer2   {
    
        @Deprecated
        public void Hello(){
            System.out.println("Hello 2015!");
        }
    }

使用该类中被 `@Deprecated` 作用的方法时，`IDE`会提示该方法已过时 / 抛弃

![示意图][4daf38dcca83382f992e88794706aeae.png]

### @Override ###

*  定义：复写注解
 *  作用：标记该方法需要被子类复写
 *  具体使用：该方法大家很熟悉了，此处不作过多描述

### @SuppressWarnings ###

*  定义：阻止警告注解
 *  作用：标记的元素会阻止编译器发出警告提醒

> 主要应用于开发者需要忽略警告时

*  具体使用

// 在括号内传入需要忽略警告的属性
    @SuppressWarnings("deprecation")
    public void test(){
        Buyer2 mBuyer2 = new Buyer2();
        mBuyer2.hello（）；
        // IDE将不会发出警告（即不会在hello（）出现划线）
    }

### @SafeVarargs ###

*  定义：参数安全类型注解

> `Java` 1.7 后引入

*  作用：提醒开发者不要用参数做不安全的操作 & 阻止编译器产生 `unchecked`警告
 *  具体使用

// 以下是官方例子
    // 虽然编译阶段不报错，但运行时会抛出 ClassCastException 异常
    // 所以该注解只是作提示作用，但是实际上还是要开发者自己处理问题
    @SafeVarargs // Not actually safe!
        static void m(List<String>... stringLists) {
        Object[] array = stringLists;
        List<Integer> tmpList = Arrays.asList(42);
        array[0] = tmpList; // Semantically invalid, but compiles without warnings
        String s = stringLists[0].get(0); // Oh no, ClassCastException at runtime!
    }

### @FunctionalInterface ###

*  定义：函数式接口注解

> `Java` 1.8 后引入的新特性

*  作用：表示该接口 = 函数式接口

> 函数式接口 (Functional Interface) = 1个具有1个方法的普通接口

*  具体使用

// 多线程开发中常用的 Runnable 就是一个典型的函数式接口（被 @FunctionalInterface 注解）
    @FunctionalInterface
    public interface Runnable {
       
        public abstract void run();
    }
    
    <--额外：为什么要用函数式接口标记 -->
    // 原因：函数式接口很容易转换为 Lambda 表达式
    // 这是另外一个很大话题，此处不作过多讲解，感兴趣的同学可自行了解

### Java内置注解类型总结 ###

![示意图][3f44d0c1f6ef09651374a11014b14115.png]

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### 3.3 自定义注解 ###

*  定义：开发者自定义注解
 *  具体使用：下面第4节将这种介绍。

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# 4. 使用介绍 #

注解的基础使用包括定义、属性 & 具体使用

### 4.1 注解的定义 ###

// 通过 @interface 关键字进行定义
    // 形式类似于接口，区别在于多了一个 @ 符号
    
    public @interface Carson_Annotation {
    
    }
    
    // 上面的代码创建了一个名为 Carson_Annotaion 的注解

### 4.2 注解的属性 ###

<-- 1. 定义 注解的属性 -->
    // 注解的属性 在定义该注解本身时 进行定义
    public @interface Carson_Annotation {
    // 注解的属性 = 成员变量
    // 注解只有成员变量，没有方法
    
        // 注解@Carson_Annotation中有2个属性：id 和 msg  
        int id();
        String msg() default "Hi" ;
    
        // 说明：
          // 注解的属性以 “无形参的方法” 形式来声明
          // 方法名 = 属性名
          // 方法返回值 = 属性类型 = 8 种基本数据类型 + 类、接口、注解及对应数组类型
          // 用 default 关键值指定 属性的默认值，如上面的msg的默认值 = ”Hi“
    }
    
    <-- 2. 赋值 注解的属性 -->
    // 注解的属性在使用时进行赋值
    // 注解属性的赋值方式 = 注解括号内以 “value=”xx” “ 形式；用 ”，“隔开多个属性
    
    // 注解Carson_Annotation 作用于A类
    // 在作用 / 使用时对注解属性进行赋值
    @Carson_Annotation(id=1,msg="hello,i am Carson")
    public class A {
      }
    
    // 特别说明：若注解只有一个属性，则赋值时”value“可以省略
    
    // 假设注解@Carson_Annotation只有1个msg属性
    // 赋值时直接赋值即可
    @Carson_Annotation("hello,i am Carson")
    public class A {
      }

### 4.3 注解的应用 ###

// 在类 / 成员变量 / 方法 定义前 加上 “@注解名” 就可以使用该注解
    @Carson_Annotation
    public class Carson {
    
        @Carson_Annotation
        int a;
        
        @Carson_Annotation
        public void bMethod(){}
    
    }
    
    // 即注解@Carson_Annotation 用于标识解释 Carson类 / a变量 / b方法

### 4.4 获取注解 ###

*  定义：即获取某个对象上的所有注解。
 *  实现手段：`Java` 反射技术

> 由于反射需要较高时间成本，所以注解使用时要谨慎考虑时间成本

*  具体使用

<-- 步骤1：判断该类是否应用了某个注解 -->
    // 手段：采用 Class.isAnnotationPresent() 
    public boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) {}
    
    <-- 步骤2：获取 注解对象（Annotation）-->
      // 手段1：采用getAnnotation()  ；返回指定类型的注解
    public <A extends Annotation> A getAnnotation(Class<A> annotationClass) {}
      // 手段2：采用getAnnotations() ；返回该元素上的所有注解
    public Annotation[] getAnnotations() {}

*  使用实例  
    下面我将用一个例子展示如何获取一个类、方法 & 成员变量上的注解类型

**步骤1：自定义2个注解**

*Carson\_Annotation.java*

// 因为注解@Carson_Annotation需要在程序运行时使用
    // 所以必须采用元注解Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface Carson_Annotation {
    
        // 注解@Carson_Annotation中有2个属性：id 和 msg
        int id();
        String msg() default "Hi";
    }

*Carson\_Annotation2.java*

// 因为注解@Carson_Annotation2需要在程序运行时使用
    // 所以必须采用元注解Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface Carson_Annotation2 {
    
        // 注解@Carson_Annotation2中有2个属性：id 和 msg
        int id();
        String msg() default "Hi";
    }

**步骤2：定义1个被注解的类**

*Test.java*

// 1个注解作用于Test类
    @Carson_Annotation(id = 1,msg="我是类Test")
    public class Test {
    
        // 1个注解 作用于Test类成员变量a
        @Carson_Annotation(id = 2,msg="我是变量a")
        int a;
      
        // 2个注解 作用于Test类方法
        @Carson_Annotation(id = 3,msg="我是方法b")
        @Carson_Annotation2(id = 4,msg="我是方法bb（来自第2个注解）")
        public void bMethod(){}
    
        }

**步骤3：分别获取一个类、方法 & 成员变量上的注解**

private static final String TAG = "Annotation";
    
            /**
             * 讲解1：获取类上的注解
             */
    
            // 1. 判断Test类是否应用了注解@Carson_Annotation
            boolean hasAnnotation = Test.class.isAnnotationPresent(Carson_Annotation.class);
    
            // 2. 如果应用了注解 = hasAnnotation = true
            //    则获取类上的注解对象
            if ( hasAnnotation ) {
                Carson_Annotation classAnnotation = Test.class.getAnnotation(Carson_Annotation.class);
    
                // 3. 获取注解对象的值
                Log.d(TAG, "我是Test类上的注解");
                Log.d(TAG, "id:" + classAnnotation.id());
                Log.d(TAG, "msg:" + classAnnotation.msg());
            }
    
            /**
             * 讲解2：获取类成员变量a上的注解
             */
            try {
                // 1. 获取类上的成员变量a
                Field a = Test.class.getDeclaredField("a");
                a.setAccessible(true);
                
                // 2. 获取成员变量a上的注解@Carson_Annotation
                Carson_Annotation variableAnnotation = a.getAnnotation(Carson_Annotation.class);
    
                // 3. 若成员变量应用了注解 = hasAnnotation = true
                //    则获取注解对象上的值 = id & msg
                if ( variableAnnotation != null ) {
                    Log.d(TAG, "我是类成员变量a上的注解");
                    Log.d(TAG, "id:" + variableAnnotation.id());
                    Log.d(TAG, "msg:" + variableAnnotation.msg());
    
                }
    
                /**
                 * 讲解3：获取类方法bMethod上的注解
                 */
    
                // 1. 获取类方法bMethod
                Method testMethod = Test.class.getDeclaredMethod("bMethod");
    
    
                // 2. 获取方法上的注解
                if ( testMethod != null ) {
                    // 因为方法上有2个注解，所以采用getAnnotations()获得所有类型的注解
                    Annotation[] ans = testMethod.getAnnotations();
    
                    Log.d(TAG, "我是类方法bMethod的注解");
    
                    // 3. 获取注解的值（通过循环）
                    for( int i = 0;i < ans.length  ;i++) {
    
    
                        Log.d(TAG, "类方法bMethod的" + "注解"+ i+ ans[i].annotationType().getSimpleName());
                    }
                }
            } catch (NoSuchFieldException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
                System.out.println(e.getMessage());
            } catch (SecurityException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
                System.out.println(e.getMessage());
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
                System.out.println(e.getMessage());
            }
        }

*  测试结果

![示意图][0894e7611b7bff9bff51cdca0c7d8e42.png]

*  Demo地址

[Carson的Github地址：Java\_Annotation][Carson_Github_Java_Annotation]

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# 5. 实例演练 #

下面，我将通过注解实现一个最常见的应用场景：测试代码

### 5.1 实例说明 ###

通过注解，检查一个类中的方法是否存在异常

### 5.2 具体步骤 ###

*  步骤1：自定义测试注解

*Carson\_Test.java*

// 因为注解@Carson_Test需要在程序运行时使用
    // 所以必须采用元注解Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface Carson_Test {
    
    }

*  步骤2：定义需要测试的类

*Test.java*

public class Test {
    
        @Carson_Test
        public void method1(){
            System.out.println("method1正常运行 = " + (1+1));
        }
        @Carson_Test
        public void method2(){
            System.out.println("method2正常运行 = " + (2*3));
        }
    
        @Carson_Test
        public void method3(){
            System.out.println("method3正常运行 = " + (2/0));
        }
        
    }

*  步骤3：采用注解 测试 类的方法 是否存在 `Bug`

*MainActivity.java*

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    
        @Override
        protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
            super.onCreate(savedInstanceState);
            setContentView(R.layout.activity_main);
    
            // 1. 获取测试类Test对象
            Test mTest = new Test();
            Class mTest_Class = mTest.getClass();
    
            // 2. 获取测试类Test的所有方法（通过数组存放）
            Method[] method = mTest_Class.getDeclaredMethods();
            
            // 3. 通过注解@Carson_Test 测试类中的方法
            
            // a. 遍历类中所有方法
            for ( Method m: method ) {
                // b. 只有被 @Carson_Test 标注过的方法才允许进行测试
                if ( m.isAnnotationPresent( Carson_Test.class )) {
                    try {
                        m.setAccessible(true);
                        // c. 通过反射调用测试类中的方法
                        m.invoke(mTest);
                        // d. 捕捉方法出现的异常 & 输出异常信息
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println( "Test类出现Bug了！！！");
                        System.out.println( "出现Bug的方法：" + m.getName());
                        System.out.println( "Bug类型：" + e.getCause().getClass().getSimpleName());
                        System.out.println( "Bug信息：" + e.getCause().getMessage());
                    }
                }
            }
    }

### 5.3 测试结果 ###

![image.png][]

### 5.4 Demo地址 ###

[Carson\_Ho的Github地址：Annation\_Debug][Carson_Ho_Github_Annation_Debug]

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# 6. 总结 #

*  本文全面讲解了`Java`注解（`Annotation`）的相关知识，相信您对`Java`注解已经了解深刻。
 *  下面我将继续对 `Android & Java`中的知识进行深入讲解 ，感兴趣的同学可以继续关注 [CSDN博客][CSDN] 与 微信公众号。  
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[Carson_Github_Java_Annotation]: https://github.com/Carson-Ho/Java_Annotation
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[Carson_Ho_Github_Annation_Debug]: https://github.com/Carson-Ho/Annation_Debug
[CSDN]: https://carsonho.blog.csdn.net/
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