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一、引言

在 Spring 2.0 及早期时代,项目是通过配置文件 xml,来实现 Bean 的依赖注入,在 Bean 的数量越来越多的时候,xml的配置也就会越来越复杂。Spring 2.0 在xml配置文件上做了一定的优化,让配置看起来越来越简单,但是并没语完全解决xml冗余的问题。

而在后来的 Spring 3.0 时代,可以使用 Spring 提供的 Java 注解来取代曾经 xml 配置上的问题,Spring 变得前所未有的简单,这样似乎也让我们曾经忘记了发生什么。

至于注解是如何起作用的,本人一直想弄个明白,So,下面来学习一下。

二、什么是注解?

注解在Java5.0版本中被引入,随后,它就成为了Java平台中非常重要的一部分。开发过程中,我们经常会看到诸如 @Override,@Deprecated 这样的注解。那到底什么是注解,为什么要引入注解,注解是如何工作的,如何编写自定义的注解,什么情况下可以使用注解以及最新注解。

1、什么是注解?

注解可以用一个词来描述:元数据,即一种描述数据的数据。所以,可以说注解就是源代码的元数据。比如,下面这段代码:

@Override
public String toString(){
	return "HelloWorld"
}

上面的代码中,重写了 toString() 方法并使用了@Override注解。但是,即使我不使用@Override注解 标记代码,程序也能够正常执行。那么,该注解表示什么?这么写有什么好处吗?

事实上,@Override注解是告诉编译器,这个方法是一个重写方法(描述方法的元数据),如果父类中不存在该方法,编译器便会报错,提示该方法没有重写父类中的方法,因为父类中没有该方法的定义。如果我不小心拼写错误,例如将 toString() 写成了 toStrring(),而且我也没有使用@Override注解,那程序依然能编译运行。但运行结果会和我们期望的大不相同。现在我们了解了什么是注解,并且使用注解有助于阅读程序。

Annotation是一种应用于类、方法、参数、变量、构造器及包声明中的特殊修饰符。它是一种由JSR-175标准选择用来描述元数据的一种工具。

2、为什么要引入注解?

使用Annotation之前(甚至在使用之后),xml 被广泛的应用于描述元数据。不知何时开始一些应用开发人员和架构师发现 xml 的维护越来越糟糕。他们希望使用一些和代码紧耦合的东西,而不是像 xml 那样和代码是松耦合的(在某些情况下甚至是完全分离的)代码描述。

上述两种观点可能会让你很疑惑,两者观点似乎构成了一种循环,但各有利弊。下面通过一个例子来理解这两者的区别。

假如你想为应用设置很多的常量或参数,这种情况下,xml 是一个很好的选择,因为它不会和特定的代码相连。如果你想把某个方法声明为服务,那么使用Annotation会更好一些,因为这种情况下需要注解和方法紧密耦合起来。

另一个很重要的因素是Annotation定义了一种标准的描述元数据的方式。在这之前,开发人员通常使用他们自己的方式定义元数据。例如,使用标记 interfaces,注释,transient关键字等等。每个程序员按照自己的方式定义元数据,而不像Annotation这种标准的方式。

目前,许多框架将 xml 和 Annotation 两种方式结合使用,平衡两者之间的利弊。

3、Annotation是如何工作的?怎么编写自定义的Annotation?

编写 Annotation 非常简单,可以将 Annotation 的定义同接口的定义进行比较。下面来看两个例子:一个是标准的注解 @Override,另一个是用户自定义注解@Todo。

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetenionPolicy.SOURCE)
public @interface Override{
}

对于@Override注解,你可能有些疑问,它什么都没做,那它是如何检查在父类中有一个同名的函数呢。当然,不要惊讶,我是逗你玩的。

@Override注解 的定义不仅仅只有这么一点代码。这部分内容很重要,不得不再次重复:Annotations 仅仅是元数据,和业务逻辑无关。理解起来有点困难,但就是这样。如果Annotations不包含业务逻辑,那么必须有人来实现这些逻辑。元数据的用户(这里的用户指使用元数据的代码)来做这个事情。

Annotations 仅仅提供它定义的属性(类/方法/包/域)的信息。Annotations的用户(同样是一些代码)来读取这些信息并实现必要的逻辑。

当我们使用Java的标注Annotations(例如@Override)时,JVM就是一个用户,它在字节码层面工作。到这里,应用开发人员还不能控制也不能使用自定义的注解。因此,我们讲解一下如何编写自定义的Annotations。

(1)、自定义注解

我们来逐个讲述编写自定义Annotations的要点。上面例子中,你看到一些注解应用在注解上。

J2SE5.0版本在 java.lang.annotation提供了四种元注解,专门注解其他的注解:

@Documented		– 注解是否将包含在JavaDoc中
@Retention 		– 什么时候使用该注解
@Target? 		– 注解用于什么地方
@Inherited		– 是否允许子类继承该注解
@Documented		– 一个简单的Annotations标记注解,表示是否将注解信息添加在java文档中。
@Retention		– 定义该注解的生命周期。

RetentionPolicy.SOURCE:在编译阶段丢弃。这些注解在编译结束之后就不再有任何意义,所以它们不会写入字节码。@Override, @SuppressWarnings都属于这类注解。

RetentionPolicy.CLASS :在类加载的时候丢弃。在字节码文件的处理中有用,注解默认使用这种方式。

RetentionPolicy.RUNTIME 始终不会丢弃,运行期也保留该注解,因此可以使用反射机制读取该注解的信息。我们自定义的注解通常使用这种方式。

@Target : 表示该注解用于什么地方。如果不明确指出,该注解可以放在任何地方。以下是一些可用的参数。需要说明的是:属性的注解是兼容的,如果你想给7个属性都添加注解,仅仅排除一个属性,那么你需要在定义target包含所有的属性。

ElementType.TYPE:	用于描述类、接口或enum声明
ElementType.FIELD:	用于描述实例变量
ElementType.METHOD
ElementType.PARAMETER
ElementType.CONSTRUCTOR
ElementType.LOCAL_VARIABLE
ElementType.ANNOTATION_TYPE 	另一个注释
ElementType.PACKAGE 	用于记录java文件的package信息

@Inherited : 定义该注解和子类的关系

那么,注解的内部到底是如何定义的呢?Annotations只支持基本类型、String及枚举类型。注释中所有的属性被定义成方法,并允许提供默认值。

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetenionPolicy.RUNTIME)
@interface Todo{

	public enum Priority {LOW,METHOD,HIGH}
	public enum Status {STARTEDD,NOT_STARTED}
	String author() default "Yash";
	Priority priority() default Priority.LOW;
	Status status() default Status.NOT_STARTED;

}

下面的例子演示了如何使用上面的注解。

@Todo(priority = Todo.Priority.METHOD, 
		author = "Yashwant", status = "Todo.Status")
public void incompleteMethod(){

}

如果注解中只有一个属性,可以直接命名为“value”,使用时无需再标明属性名。

@interface Author{
	String value();
}

@Author("Yashwant")
public void someMethod(){
}

到目前为止一切看起来都还不错。我们定义了自己的注解并将其应用在业务逻辑的方法上。现在我们需要写一个用户程序调用我们的注解。

这里我们需要使用反射机制。如果你熟悉反射代码,就会知道反射可以获取类名、方法和实例变量对象。所有这些对象都有getAnnotation()这个方法用来返回修饰它们的注解信息。

我们需要把这个对象转换为我们自定义的注释(使用 instanceOf()检查之后),同时也可以调用自定义注释里面的方法。看看以下的实例代码,使用了上面的注解:

Class businessLogicClass = BusinessLogic.class;
for(Method method : businessLogicClass.getMethods){

	Todo todoAnnotation = (Todo)method.getAnnotation(Todo.class);
	if(todoAnnotation != null){
		
		System.out.println(" Method Name : " + method.getName());
		System.out.println(" Author : " + todoAnnotation.author());
		System.out.println(" Priority : " + todoAnnotation.priority());
		System.out.println(" Status : " + todoAnnotation.status());

	}

}

三、注解用例

注解的功能很强大,Spring 和 Hebernate 这些框架在日志和有效性中大量使用了注解功能。注解可以应用在使用标记接口的地方。不同的是标记接口用来定义完整的类,但你可以为单个的方法定义注释,例如是否将一个方法暴露为服务。

在最新的servlet3.0中引入了很多新的注解,尤其是和servlet安全相关的注解。

HandlesTypes 
	该注解用来表示一组传递给ServletContainerInitializer的应用类。

HttpConstraint 
	该注解代表所有HTTP方法的应用请求的安全约束,和ServletSecurity注释
	中定义的HttpMethodConstraint安全约束不同。

HttpMethodConstraint 
	指明不同类型请求的安全约束,和ServletSecurity 注解中描述HTTP协议方法类型的注释不同。

MultipartConfig 
	该注解标注在Servlet上面,表示该Servlet希望处理的请求的 
	MIME 类型是 multipart/form-data。

ServletSecurity 
	该注解标注在Servlet继承类上面,强制该HTTP协议请求遵循安全约束。

WebFilter 
	该注解用来声明一个Server过滤器;

WebInitParam 
	 该注解用来声明Servlet或是过滤器的中的初始化参数,通常配合 @WebServlet 
	 或者 @WebFilter 使用。

WebListener 
	该注解为Web应用程序上下文中不同类型的事件声明监听器。

WebServlet 
	该注解用来声明一个Servlet的配置。

自定义注解的具体使用,可以参看我的另外一篇文章:

基于SpringBoot和Redis实现Token权限认证