第二天注解与反射（Annotation & Reflect）

注解

概述

Java注解（Annotation）又称Java标注，是JDK 5.0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。因此注解对其注解的代码没有直接影响。

注解声明

基本使用

Java中所有的注解。默认实现 $Annotation$ 接口：

package java.lang.annotation; 

public interface Annotation { 

    boolean equals(Object obj); 

    int hashCode(); 

    String toString(); 
  
    Class<? extends Annotation> annotationType(); 

}

注解的声明使用 $@interface$ 关键字，注解声明如下：

public @interface XXXXX{

}

元注解

在定义注解时，注解类也能够使用其他注解声明。对注解类型进行注解的注解类，亦即注解上面的注解，我们称之为“meta-annotation”（元注解）。一般的，我们在定义自定义注解时，需要指定的元注解有两个：

@Target

注解标记另一个注解，从而限制注解的Java元素类型。目标注解的元素类型如下：

ElementType.ANNOTATION_TYPE 应用注解类型
ElementType.CONSTRUCTOR 应用构造函数
ElementType.FIELD 应用字段或属性
ElementType.LOCAL_VARIABLE 应用局部变量
ElementType.METHOD 应用于方法
ElementType.PACKAGE 应用于包声明
ElementType.PARAMETER 应用于方法的参数
ElementType.TYPE 应用于类的任何元素(只能注解类)

@Retention

注解指定标记注解保留方式

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

注解类型元素

在元注解中，允许使用注解时传递参数，同时也能让自定义注解的主体包含annotation type element（注解类型元素），例如：

@Target({ELementType.TYPE, ElementType.FIELD}) //可以注解类也可以注解字段
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE) //注解保留到源码级别当中
public @interface LeoCheung{
    String value(); //无默认值
    int age() default 1; // 有默认值
}

注意：在使用注解时，如果定义的注解中的类型元素无默认值，则必须进行传值。

@LeoCheung("干爆弟弟们") //如果只存在value元素需要传值的情况，则可以省略元素名=
@LeoCheung(value="阿里我来啦", age = 18)

注解应用场景

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。

CLASS

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）。

这种注解的应用场景为字节码操作，如：Aspectj、热修复Robust

所谓的字节码操作即为：直接修改字节码class文件以打到修改代码执行逻辑的目的。在程序中有多处需要进行是否登录的判断

具体讲解如下

如果我们使用普通的编程方式，需要在代码中疯狂进行if-else判断，如果存在十处，就需要在这十个判断点加入校验判断。此时，我们可以借助AOP（面向切面） 编程思想，将程序中所有功能点划分为：$需要登录$ 和 $无需登录$ 两种类型。即两个切面。对于切面的切分即可采用注解。

@Target(ElementType.METHOD) //注解为方法
@Retention(RetentionPolicty.CLASS) //注解存留到字节码期间
public @interface Login{
}

@Login
public void jumpA(){
    startActivity(new Intent(this, AActivity.class))
}

public void JumpB(){
    startActivity(new Intent(this, BActivity.class))
}

上述代码中，$jumpA$ 方法需要具备登录条件，而 $Login$ 注解的定义被设置为 $CLASS$ ，因此我们能够在该类所编译的字节码中获得方法的注解 $Login$。在操作字节码时，就能够根据方法是否具备该注解来修改 class 中该方法的内容加入 if-else的代码段：

//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)); 
    }
}

SOURCE

IDE语法检查

在Android开发中， $support-annotations$ 与 $androidx.annotation$ 中均有提供 @IntDef 注解，此注解的定义如下：

@Retention(SOURCE) //源码级别注解
@Target(ANNOTATION_TYPE)
public @interface IntDef{
  int[] value() default {}; 
  boolean flag() default false; 
  boolean open() default false;
}

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。

此注解的意义在于能够取代枚举，实现如方法入参限制。

APT注解处理器

APT全称为：”Anotation Processor Tools”，意为注解处理器。顾名思义，其用于处理注解。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。

注解处理器是对注解应用最为广泛的场景，在Glide、EventBus3、ButterKnife、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，
TIPS：CLASS包含了SOURCE，RUNTIME包含SOURCE、CLASS。

反射

概述

一般情况下，我们使用的某个类时必定知道它是什么类，是用来做什么的，并且能够获得此类的引用。于是我们直接对这个类进行实例化，之后使用这个类对象进行操作。

而反射不一样，它应用于一开始并不知道自己要初始化的类对象是什么情形下，自然也无法使用new关键字来创建对象。此时，我们可以使用JDKJDK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，并且能够改变它的属性。这也是Java被视为动态语言的关键。

Java反射机制提供了以下功能：

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

Class

反射始于Class，Class是一个类，封装了当前对象所对应的类的信息。 一个类中有属性、方法、构造器等，比如说又一个Animal类，一个Car类、一个Tree类，这些都是不同的类，现在需要一个类，用来描述这些对象，这就是Class，它包含雷类名，属性、方法、构造函数等等。

CLass类是一个对象镜面映射出的结果，对象可以在Class这面镜子里看到自己的属性、方法、构造器，实现了哪些接口等等，即使是私有的，藏在内心处的，也可以通过手段查到。对于每个类而言，Jre都为其保留了一个不变的Class类型的对象，同样，一个类在JVMJVM中只会有一个CLass类。

获得Class对象

获取Class对象的三种方法：

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)

创建实例

通过反射来生成对象主要有两种方式：

使用Class对象的newInstance()方法来创建Class对象对应类的实例。

Class<?> cls = Integer.class;
Object i = cls.newInstance();

先通过Class对象获取指定的Constructor对象，再调用Constructor对象的newInstance方法来构建对象。这种方法可以用指定的构造器构造类的实例。

//获取String所对应的Class对象
Class<?> cls = String.class;
//获取String类带一个String参数的构造器
Constructor constructor = cls.getConstructor(String.class);
//根据构造器创建实例
Object obj = constructor.newInstance("加油啊夏目");

获取构造器信息

得到构造器的方法：

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 getConstructor() -------- 获得类的所有公共的构造函数
Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params) --------- 获得使用特殊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）

获取类构造器方法与上述获取方法的使用类似。主要是通过Class类的getConstructor方法得到Constructor类的一个实例。而Constructor类有一个newInstance方法可以创建一个对象实例:

public T newInstance(Object ... initargs)

获取类的成员变量（字段）信息

获取字段信息的方法：

Field getField(String name) -------- 获得指定名称的公共字段
Field[] getFields() -------- 获得类的所有公共字段
Field getDeclaredField(String name) -------- 获得类声明的指定名称字段（包括私有）
Field[] getDeclaredFields() -------- 获得类声明的所有字段

调用方法

获取方法信息的方式：

Method getMethod(String name, Class[] params) -------- 使用特定的参数类型，获得命名的公共方法
Methods[] getMethods() -------- 获得类的所有公共方法
Method getDeclaredMethod(String name, Class[] params) -------- 使用特定的参数类型，获得类声明的命名的方法
Methods[] getDeclaredMethods() -------- 获得类声明的所有方法（包括私有）

当我们从类中获取一个方法之后，就可以使用 invoke() 方法来调用这个方法。 invoke 方法的原型为：

public Object invoke(Object obj, Object... args)

利用反射创建数组

数组在Java里是比较特殊的一种类型，它可以赋值给一个Object RefReference，其中的Array类为 java.lang.reflect.Array 类。通过Array.newInstance()创建数组对象，它的原型为：

public static Object newInstance(Class<?> componentType, int length);

反射获取泛型的真实类型

当我们对一个泛型类进行反射时，需要得到泛型中的真实数据类型，来完成比如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，分别是：

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接口的实现。
WildcardType
- 通配符泛型，获得上下限信息

TypeVariable

public class TestType <K extend Comparable & Serializable, V>{

    K key;
    V value;

    public static void main(String[] args) throw Exception{
        //获取字段的类型
        Filed fk = TestType.class.getDeclaredField("key");
        Filed 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

public class TestType {

    Map<String, String> map;

    public static void main(String[] args) throws Exception{

        Filed 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

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());
    }
}

WildcardType

public class TestType{

    private List<? extend 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");

        //先拿到泛型类型
        ParameterizedType pTypeA = (ParameterizedType)fieldA.getGenericType();
        ParameterizedType pTypeB = (ParameterizedType)fieldB.getGenericType();

        //再从泛型里拿到通配符类型
        WildcardType wTypeA = (WildcardType)pTypeA.getActualTypeArguments()[0];
        WildcardType wTypeB = (WildcardType)pTypeB.getActualTypeArguments()[0];

        //再取边界
        System.out.println(wTypeA.getUpperBounds()[0]); // class java.lang.Number 
        System.out.println(wTypeB.getLowerBounds()[0]); // class java.lang.String

        //查看通配符类型
        System.out.println(wTypeA); //打印结果为: ? extends java.lang.Number
    }
}

实战小项目 Gson反序列化

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 
            + '}'; 
      } 
  }
  
  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);

      //为什么TypeToken要定义为抽象类？ 
      Response<Data> resp = gson.fromJson(json, new TypeToken<Response<Data>>() { 
      }.getType()); 
      
      System.out.println(resp.data.result); 
}

在进行gson反序列化时，存在泛型时，可以借助 TypeToken 获取Type以完成类型的反序列化。

但是为什么 TypeToken 要被定义成抽象类呢？

因为只有定义为抽象类或者接口，才能在使用中，对需要的实体类进行相对应的创建，此时确定泛型类型，编译才能够将泛型的签名信息记录正确的记录到Class元数据中。