你一直使用注解,但是你知道它的实现原理吗?

作者:超人汪小建(seaboat)

出处:https://blog.csdn.net/wangyangzhizhou/article/details/72699267


Java内置的注解以及自定义一个注解大家都比较熟悉的了,现在来看看注解实现的原理,看看Java的体系下面是如何对注解的支持的。

在讨论前先看一个自定义注解的例子,自定义实现这样一个注解:通过@Test向某类注入一个字符串,通过@TestMethod向某个方法注入一个字符串。

① 创建Test注解,声明作用于类并保留到运行时,默认值为default。

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

② 创建TestMethod注解,声明作用于方法并保留到运行时。

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

③测试类,运行后输出default和tomcat-method两个字符串,因为@Test没有传入值,所以输出了默认值,而@TestMethod则输出了注入的字符串。

@Test()
public class AnnotationTest {
    @TestMethod("tomcat-method")
    public void test(){
    }
    public static void main(String[] args){
        Test t = AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class);
        System.out.println(t.value());
        TestMethod tm = null;
        try {
            tm = AnnotationTest.class.getDeclaredMethod("test",null).getAnnotation(TestMethod.class);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(tm.value());
    }
}

对于注解Test,如果对AnnotationTest类进行注解,则运行时可以通过AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class)获取注解声明的值,从上面的句子就可以看出,它是从class结构中获取出Test注解的,所以肯定是在某个时候注解被加入到class结构中去了。

@Test("test")
public class AnnotationTest {
    public void test(){
    }
}

从java源码到class字节码是由编译器完成的,编译器会对java源码进行解析并生成class文件,而注解也是在编译时由编译器进行处理,编译器会对注解符号处理并附加到class结构中,根据jvm规范,class文件结构是严格有序的格式,唯一可以附加信息到class结构中的方式就是保存到class结构的attributes属性中。我们知道对于类、字段、方法,在class结构中都有自己特定的表结构,而且各自都有自己的属性,而对于注解,作用的范围也可以不同,可以作用在类上,也可以作用在字段或方法上,这时编译器会对应将注解信息存放到类、字段、方法自己的属性上。

在我们的AnnotationTest类被编译后,在对应的AnnotationTest.class文件中会包含一个RuntimeVisibleAnnotations属性,由于这个注解是作用在类上,所以此属性被添加到类的属性集上。即Test注解的键值对value=test会被记录起来。而当JVM加载AnnotationTest.class文件字节码时,就会将RuntimeVisibleAnnotations属性值保存到AnnotationTest的Class对象中,于是就可以通过AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class)获取到Test注解对象,进而再通过Test注解对象获取到Test里面的属性值。

这里可能会有疑问,Test注解对象是什么?其实注解被编译后的本质就是一个继承Annotation接口的接口,所以@Test其实就是public interface Test extends Annotation,当我们通过AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class)调用时,JDK会通过动态代理生成一个实现了Test接口的对象,并把将RuntimeVisibleAnnotations属性值设置进此对象中,此对象即为Test注解对象,通过它的value()方法就可以获取到注解值。

Java注解实现机制的整个过程如上面所示,它的实现需要编译器和JVM一起配合。

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