通过项目了解JAVA注解

java自定义注解实践

² 背景

最近在为公司的技术改造做准备，我设计了一个提高Web开发效率的技术框架，为了增加框架的友好性和易用性，决定采用注解来代替配置文件，于是我查询了很多的资料，进行整理和学习。

² 概念

注解是JDK5引入的新特性，最初衍生自代码注释，但现在早已经超出了注释的范畴，以至于我很惶恐，不敢使用注释这个词汇来描述他，尽管现有的很多资料里仍然称其为注释。如果说反射使得很多技术实现（动态代理、依赖注入等）有了基础，那么注解就是使这些技术实现变得平民化的基础。

从class文件规范中可以看出，JDK5开始，class文件已经引入了注解描述片段。站在java虚拟机的角度来看，class保留和运行时保留的注解已经和java二进制码放在了同等的地位。虚拟机在加载class文件时，会为注解内容分配空间并进行解析，最终还会为注解和对应的二进制码建立关联。尽管这些注解不会被运行，但其对代码的说明能力，结合反射技术已经足够我们做太多的事情。

我们知道，java除了内置的注解（@Override、@Deprecated等）以外，还支持自定义注解（Struts、Hibernate等很多框架甚至java自身都实现了很多自定义注解）。当然，更为厉害的是元注解，元注解是用来描述注解的注解（光听着就觉得厉害了吧）。

要实现一个自定义注解，必须通过@interface关键字来定义。且在@interface之前，需要通过元注解来描述该注解的使用范围（@Target）、生命周期（@Retention）及其他（其他的不重要，所以领盒饭了）。

@Target用于描述注解的使用范围（即：被描述的注解可以用在什么地方），其取值有：

取值	描述
CONSTRUCTOR	用于描述构造器（领盒饭）。
FIELD	用于描述域（领盒饭）。
LOCAL_VARIABLE	用于描述局部变量（领盒饭）。
METHOD	用于描述方法。
PACKAGE	用于描述包（领盒饭）。
PARAMETER	用于描述参数。
TYPE	用于描述类或接口（甚至enum）。

@Retention用于描述注解的生命周期（即：被描述的注解在什么范围内有效），其取值有：

取值	描述
SOURCE	在源文件中有效（即源文件保留，领盒饭）。
CLASS	在class文件中有效（即class保留，领盒饭）。
RUNTIME	在运行时有效（即运行时保留）。

根据上述介绍，如果我需要定义一个用于对方法进行描述，且能在运行时可以读取到的自定义注解（假定我希望这个注解的名字是Sample）。那么，我就应该这样：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.METHOD})
	public @interface Sample {
public String value() default "";
}
 

OK，自定义注解已经写好了，那我们就可以在代码中使用这个注解了，如：

@Sample(value="I'm here.")

public void anyName() {

... ...

}

值得一提的是，在网上能搜索到的资料（中文的）几乎都是到此为止了。给人的感觉就像看美国大片，每到结束的时候总会给你一种未完待续的意味。事实上，我能容忍电影给我这样的感觉，因为这样会让我充满期待。而从技术的角度来说，我很厌恶这种感觉。

事实上，事情远没有结束。如果自定义注解以这样的形式存在，那么这种存在是没有任何实际意义的。

那么，我们接下来该做什么呢？

接下来我们应该编写自己的注解处理器。

嗯，再啰嗦一下，提到注解处理器，我又被N多资料误导了。很多资料都提到APT，或者AbstractProcessor。但事实上，我的理解是APT或者AbstractProcessor更多的用于：在非运行时进行增强处理（如：分析逻辑BUG，分析代码结构等等）。

回到注解处理器，注释处理器其实就是一段用于解释或处理自定义注解的代码而已，没有太多复杂的概念或者技术（嗯，先卖个关子，后面的实例会细说注解处理器的）。

² 实践

通过前文对自定义注解的了解，我猜想我应该这样做：

1. 结合实际需求规划注解的功能，以及定义如何解析注解

先说说我的需求吧：框架会把页面划分成N个分块，而每个分块都需要不同的类来处理输出内容，处理到不同的分块是，框架会自动创建对应的类实例（目前为止，没有任何问题）。接下来的问题就来了，每个分块处理类处理分块内容时，所需要的参数是不一样的（参数类型以及参数个数都不一样）；因此，也不好定义一个固定的接口。当然，肯定有人会说可以把参数改成map，或Object数组。是的，这是一种解决办法，但是如果我用自定义注解，会不会能更好的完成这项工作呢？是的，答案在你我心中。

我们不妨设想一下：

如果处理类需要获取参数，那么这个处理类就给我注解某个方法（方法名任意，前文提到过：虚拟机会做好二者之间的关联），以说明该方法需要被框架预先调用一次（类似初始化方法）。同样的道理，在注解这个方法时，加入所需要的参数注解。

然后，在框架的处理程序中，我们先根据注解查找方法，如果该方法存在，则再次根据注解把对应的参数准备好，然后反射调用invoke方法。

OK，这样的设想应该是行得通的。

2. 定义并构造自定义注解

前文提到了我们需要对方法进行注解，而且注解中还需要包含参数信息。好吧，我的设想是定义两个注解：

@RenderParameter用于描述方法的参数，包括参数类型、参数来源等。

@RenderMethod用于描述方法（主要描述方法的参数列表）。

这里要提到一个小技巧：即注解可以使用数组（嗯嗯，待会会看到的）。

先来定义一下@RenderParameter吧：

… …

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //
运行时保留

@Target({ElementType.METHOD}) //
注解对象为方法

public @interface RenderParameter {

// 参数类型

public enum ParameterType { STRING, SHORT, INT, BOOL, LONG, OBJECT };

// 参数值的来源

public enum ScopeType { NORMAL, SESSION, COOKIE, ATTRIBUTE, CUSTOM };

public String name(); //
参数名

public boolean ignoreCase() default false; //
匹配时是否忽略大小写

public ParameterType type() default ParameterType.STRING; //参数类型

public ScopeType scope() default ScopeType.NORMAL; //参数值来源

}

再看看@RenderMethod的定义：

… …

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) // 运行时保留
@Target({ElementType.METHOD})	// 注解对象为方法
public @interface RenderMethod {

public enum MethodType { INQUIRE };

public MethodType method() default MethodType.INQUIRE;
public RenderParameter[] parameters();	// 参数列表

}

至此，两个自定义注解已经完成，看看我应该如何使用他们：
@RenderMethod(parameters={@RenderParameter(name="logined", scope=ScopeType.SESSION),@RenderParameter(name="loginedUser", scope=ScopeType.SESSION)})
public void inquire(String logined, String loginedUser) {
	if("true".equals(logined)) {
		write(loginedUser + " is logined.");
	} else {
		write("No user logined.");
	}
}
 

3. 构造自定义注解的处理方法（即注解处理器）

终于又说到注解处理器了，其实很简单：

… …

// 此处的renderer就是采用了自定义注解的类实例
for(Method method : renderer.getClass().getDeclaredMethods()) {
	RenderMethod rm = (RenderMethod)method.getAnnotation(RenderMethod.class);

if(rm != null) {
	int length = rm.parameters().length;
	Object[] parameters = length > 0 ? buildParameters(rm.parameters()) : null;

try {
	method.invoke(renderer, parameters);
} catch (IllegalArgumentException e) {
	log.error(e.getMessage());
} catch (IllegalAccessException e) {
	log.error(e.getMessage());
} catch (InvocationTargetException e) {
	log.error(e.getMessage());
}

	break;
}
}
… …

// 根据注解数组创建参数对象列表，供invoke使用
private Object[] buildParameters(RenderParameter[] parameters) {
	Object[] objs = new Object[parameters.length];
	int i = 0;

	for(RenderParameter parameter : parameters) {
		ScopeType scope = parameter.scope();

// 参数值来自request.getParameter
	if(scope == ScopeType.NORMAL) {
		String temp = request.getParameter(parameter.name());
		String value = null;

	if(temp != null && !"".equals(temp)) {
	try {
		byte[] bytes = temp.getBytes("iso-8859-1");
	value = new String(bytes, "UTF-8");
	} catch (UnsupportedEncodingException e) {
	log.error(e.getMessage());
	}
}

	objs[i ++] = value;

// 参数值来自Session
	} else if(scope == ScopeType.SESSION) {
		objs[i ++] = request.getSession().getAttribute(parameter.name());

	// 参数值来自Cookie
	} else if(scope == ScopeType.COOKIE) {
		for(Cookie cookie : request.getCookies()) {
			if(cookie.getName().equals(parameter.name())) {
				objs[i ++] = cookie.getValue();
				break;
	}
}

// 参数值来自request. getAttribute
	} else if(scope == ScopeType.ATTRIBUTE) {
		objs[i ++] = request.getAttribute(parameter.name());
	}
}

	return objs;
}
 

² 参考

1. 《java编程思想》

2. 《深入理解java虚拟机》

为了分享给大家