Java 入门指南：注解（Annotation）

注解的基本概念

Java注解（Annotation）是一种附加在代码中的元数据，用于对程序代码进行说明和补充。同 class 类 和 interface 接口 一样，也属于一种类型。它是在 Java SE 5 中引入的一项新特性，常用于配置、编译和运行时的处理。但是注解并不是所装饰代码的一部分，它对代码的运行效果没有直接影响。

主要的作用有以下四方面：

生成文档，通过代码里标识的元数据生成 javadoc 文档。
编译检查，通过代码里标识的元数据让编译器在编译期间进行检查验证。
编译时动态处理，编译时通过代码里标识的元数据动态处理，例如动态生成代码。
运行时动态处理，运行时通过代码里标识的元数据动态处理，例如使用反射注入实例。

注解以 @注解名 格式出现在代码中，可以用于对包、接口、类、方法、变量、参数等进行标注。Java 提供了很多内置注解，如 @Override、@Deprecated、@SuppressWarnings 等，也可以自定义注解。

注解的好处是能够在不影响程序执行的情况下提供额外的信息，使得代码更加灵活、可读性更强、易于维护和修改。同时也方便一些工具对代码进行分析和处理，例如 IDE、编译器、代码生成器等。

Java注解的应用场景

Java注解在软件开发中具有广泛的应用场景，包括但不限于：

代码生成：在编译时自动生成额外的代码，如Lombok库中的 @Data、@NoArgsConstructor 等注解，用于自动生成 getter/setter 方法、构造函数等。
编译时检查：通过注解在编译时进行格式检查，如 @Override 注解确保方法正确重写了父类中的方法。
框架配置：在Spring等框架中，通过注解简化配置，如 @Component、@Service、@Repository 等注解用于声明Bean，@Autowired 用于依赖注入。
运行时处理：在运行时读取注解信息，实现动态行为，如日志记录、性能监控等。
文档生成：通过注解生成 API 文档，如 Javadoc 工具可以读取注解信息并生成文档。

Java 内置注解

Java语言内置了多个注解，这些注解用于提供对程序代码附加的元数据说明，有些用于编译期间的检查，有些用于运行期间的处理。

@Override

@Override 用于表示一个方法覆盖了其超类中的方法。它可以帮助开发人员避免在方法重写时出现错误的签名或拼写错误。

![[Pasted image 20231208153537.png]]

使用 @Override 注解的方法必须满足以下条件：

必须是一个实例方法（非 static 和 final 方法）；
方法签名与超类中的方法完全相同。

如果满足以上条件，使用 @Override 标注的方法在编译时将会受到更严格的检查。如果方法的签名不正确，编译器将提示一个错误，这有助于避免由于拼写错误或方法签名不匹配导致的编译错误。

@Deprecated

@Deprecated 用于标示某个程序元素（类、方法、字段等）已经过时，不再推荐使用。当开发人员使用被标注为 @Deprecated 的元素时，编译器会发出警告。

![[Pasted image 20231208153648.png]]

使用 @Deprecated 注解的作用是向程序员传达某个元素已经过时，不再是首选的选择，可能存在更好的替代方案。通过标记过时的元素，可以帮助开发人员避免使用不再维护或存在缺陷的代码，以提高代码的质量和可维护性。

虽然 @Deprecated 注解并不会阻止代码的使用，但是作为开发人员，应该尽量遵循注解的意图，考虑使用推荐的替代方案。

@SuppressWarning

@SuppressWarnings 用于抑制编译期间产生的一些警告信息。当某个代码段出现编译器警告，且确定这个警告并不是一个真正的问题时，可以使用 @SuppressWarnings 注解来消除这些警告。

![[Pasted image 20231208153700.png]]

@SuppressWarnings 注解可以应用于很多不同的警告类型，具体的警告类型取决于编译器和开发环境。

例如，常见的警告类型包括未使用变量、弃用方法的使用、类型转换的安全性等。

虽然 @SuppressWarnings 注解可以消除编译器警告，但在使用时应谨慎，确保真正了解警告的原因，并确认忽略这些警告是安全的。避免过度使用 @SuppressWarnings 注解，以免掩盖真正的问题和潜在的错误。

@Suppress(" ") 可取值

参数	作用
all	抑制所有警告
boxing	抑制装箱、拆箱操作时候的警告
cast	抑制映射相关的警告
dep-ann	抑制启用注释的警告
deprecation	抑制过期方法警告
fallthrough	抑制确在switch中缺失breaks的警告
finally	抑制finally模块没有返回的警告
hiding	抑制与隐藏变数的区域变数相关的警告
incomplete-switch	忽略没有完整的switch语句
nls	忽略非nls格式的字符
null	忽略对null的操作
rawtype	使用generics时忽略没有指定相应的类型
restriction	抑制与使用不建议或禁止参照相关的警告
serial	忽略在serializable类中没有声明serialVersionUID变量
static-access	抑制不正确的静态访问方式警告
synthetic-access	抑制子类没有按最优方法访问内部类的警告
unchecked	抑制没有进行类型检查操作的警告
unqualified-field-access	抑制没有权限访问的域的警告
unused	抑制没被使用过的代码的警告

元注解

元注解（Meta-Annotations）是用于注解其他注解的注解。元注解提供了对注解进行更精细的控制和定义。

@Retention

@Retention 用于指定注解的保留策略，即注解可以在何时可用。它可以被用于定义其他注解。

@Retention 元注解有一个 value 属性，用于指定保留策略。可选的保留策略包括：

RetentionPolicy.SOURCE：注解仅在源代码级别可见，在编译之后不会包含在编译后的字节码中。
RetentionPolicy.CLASS：注解在编译时保留，在编译后的字节码中可见，但在运行时不可通过反射获取注解信息（默认值）。
RetentionPolicy.RUNTIME：注解在运行时保留，可以通过反射获取注解信息，并根据注解的定义执行相应的代码，对运行时的代码有影响。

自定义注解的保留策略如果不指定，默认为 RetentionPolicy.CLASS

编译器分别使用了 RuntimeInvisibleAnnotations 和 RuntimeVisibleAnnotations 属性去记录了 RetentionPolicy.CLASS 注解的方法和 @RetentionPolicy.RUNTIME 方法的注解信息

@Target

@Target 用于指定它所注解的注解类可以应用的目标元素类型。它可以被用于定义其他注解。

@Target 元注解有一个 value 属性，类型为 ElementType[]，用于指定注解的目标元素类型。可选的目标元素类型包括：

ElementType.TYPE：类、接口、注解、枚举类型
ElementType.FIELD：字段（类的成员变量）、枚举常量
ElementType.METHOD：方法
ElementType.PARAMETER：普通方法或构造方法的参数
ElementType.CONSTRUCTOR：构造方法
ElementType.LOCAL_VARIABLE：局部变量
ElementType.ANNOTATION_TYPE：注解
ElementType.PACKAGE：包
ElementType.TYPE_PARAMETER：泛型参数
ElementType.TYPE_USE：声明语句、泛型或强制转换类型语句中的类型
ElementType.MODULE：模块

多个目标元素类型可以用数组的形式进行指定。

@Documented

@Documented 用于指定被它注解的注解是否应该包含在自动生成的 API 文档（Javadoc）中。它可以被用于定义其他注解。

@Documented 只是一个标记，它本身并不会影响注解的使用和行为。只有在生成 API 文档时才会体现其作用。

通常情况下，如果开发者希望在 API 文档中包含某个注解的信息，就可以为该注解添加 @Documented 元注解。如果不需要在 API 文档中包含注解信息，可以不添加该注解。

@Inherited

@Inherited 用于指定被它注解的 Annotation 是否可以被子类继承。它可以被用于定义其他注解。

![[Pasted image 20231208212434.png]]

如果一个注解被标注了 @Inherited，并且被应用于一个父类上，那么子类会自动继承该注解，除非子类自己显式声明了相同的注解。

需要注意的是，@Inherited 只会作用于类级别的注解。对于其他类型的元素（如方法、字段等）的注解，无论是否标注了 @Inherited，子类都不会继承父类的注解。

通常情况下，只有当注解的语义与继承相关时，才需要使用 @Inherited 注解。对于大多数注解来说，不需要使用 @Inherited 注解。

@Repeatable

@Repeatable ，是从 Java 8 开始引入的特性，用于指定某个注解是否可以被多次应用于同一个元素。它可以被用于定义其他注解。

要使用 @Repeatable，需要满足以下两个条件：

定义一个包含重复注解的容器注解（如 MyAnnotations）。
将容器注解的类型指定为 @Repeatable 注解的 value 属性。

使用 @Repeatable 后，可以通过在同一个元素上多次应用注解，简化代码编写。例如，可以在同一个方法上重复应用相同的注解，而不需要将注解放置在一个包含数组的容器注解中。

@Native

@Native 是一个用于标记方法或类的注解，表示该方法或类是由本地代码（如 C、C++ 或其他本地语言）实现的。它是 Java 本地方法接口（Java Native Interface，JNI）的一部分。

@Native 注解通常与 native 关键字一起使用，用于标识需要调用本地代码实现的方法。native 关键字用于声明一个方法是本地方法，而 @Native 注解则为编译器提供额外的信息，指示该方法的实现由本地代码提供。

需要注意的是，使用本地方法时需要使用 JNI 编写对应的本地代码。本地代码通常是使用 C 或 C++ 编写的，通过 JNI 扩展与 Java 代码进行交互。

在 Java 中，本地方法的调用和实现通过 JNI 提供的接口进行连接。Java 虚拟机（JVM）会加载并执行本地代码，从而使 Java 代码能够调用本地方法。

使用本地方法可以实现与底层系统的交互、调用本地库、执行性能敏感的操作等。但需要注意，在使用本地方法时需谨慎处理内存管理和跨平台的兼容性问题。

注解和反射接口

反射包 java.lang.reflect 下的 AnnotatedElement 接口提供这些方法。这里注意：只有注解被定义为 RUNTIME 后，该注解才能是运行时可见，当 class 文件被装载时被保存在 class 文件中的 Annotation 才会被虚拟机读取。

AnnotatedElement 接口是所有程序元素（Class、Method和Constructor）的父接口，所以程序通过反射获取了某个类的AnnotatedElement 对象之后，程序就可以调用该对象的方法来访问Annotation 信息。

自定义注解

@interface

@interface 是 Java 中用于创建自定义注解的关键字。使用 @interface 可以定义一个新的注解类型，并在注解中声明自定义的元素。

下面是 @interface 的语法格式：

public @interface 注解名 {
    // 注解元素声明
}

在 @interface 定义的花括号中，可以声明注解的元素。注解元素的定义类似于方法的定义，包括元素的类型、名称和可选的默认值。

一般步骤

自定义注解是使用 Java 的注解机制创建自己的注解。下面是创建自定义注解的一般步骤：

使用 @interface 关键字定义一个新的注解类型。
声明注解的元素，这些元素就是我们希望在注解中指定的值。
使用元注解（如 @Retention、@Target 等）来配置注解的行为。

下面是一个示例，假设我们要创建一个 Person 注解，用于标识人员信息。该注解包含两个元素：姓名和年龄。

import java.lang.annotation.*;

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface Person {
    String name();
    int age();
}

在上面的例子中，我们使用 @interface 关键字定义了 Person 注解。注解元素 name 和 age 分别用来表示人员的姓名和年龄。@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 表示该注解在运行时可用，@Target(ElementType.TYPE) 表示该注解可修饰类和接口。

使用自定义注解时，我们可以像使用其他注解一样将其应用于类或接口，例如：

@Person(name = "Alice", age = 25)
public class MyClass {
    // ...
}

在上面的示例中，我们将 @Person 注解应用于 MyClass 类，指定了姓名为 “Alice”，年龄为 25。

需要注意的是，自定义注解的元素可以有默认值，如下所示：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface Person {
    String name() default "Unknown";
    int age() default 0;
}

在上面的修改中，我们为 name 和 age 元素指定了默认值，当使用 @Person 注解时，如果不指定这些元素的值，它们将取默认值。

自定义注解可以通过反射技术在运行时获取注解信息，并根据注解信息进行相应的处理。

Java注解的实例

以下是一个简单的自定义注解及其使用的示例：

// 自定义注解  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Target(ElementType.METHOD)  
public @interface MyAnnotation {  
    String value() default "default value";  
}  
  
// 使用自定义注解  
public class MyClass {  
    @MyAnnotation(value = "custom value")  
    public void myMethod() {  
        // 方法实现  
    }  
}  
  
// 运行时读取注解信息  
public class AnnotationReader {  
    public static void main(String[] args) {  
        Method method = MyClass.class.getMethod("myMethod");  
        if (method.isAnnotationPresent(MyAnnotation.class)) {  
            MyAnnotation annotation = method.getAnnotation(MyAnnotation.class);  
            System.out.println(annotation.value()); // 输出：custom value  
        }  
    }  
}

总结

Java注解是Java语言中一个非常重要的特性，它为Java程序提供了一种灵活的方式来添加元数据。通过注解，开发者可以在不修改代码逻辑的情况下，为代码添加额外的信息，这些信息可以在编译时、加载时或运行时被读取和处理。掌握Java注解的使用，对于提高Java编程的灵活性和可维护性具有重要意义。