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编程自学指南：java程序设计开发，反射与注解，反射机制，注解

news 来源：原创 2025/5/12 22:51:39

反射与注解

教学目标：

理解反射机制的核心原理与应用场景
掌握注解的定义与使用方法
能够通过反射动态操作类、方法和字段
结合反射与注解实现灵活的程序设计

一、课程引入

1.1 为什么需要反射与注解？

反射：
- 运行时动态获取类信息（如框架中自动装配对象）
- 突破封装访问私有成员（慎用！）
注解：
- 为代码添加元数据（如@Override标记重写方法）
- 替代XML配置，简化开发（如Spring的@Autowired）

1.2 生活类比

反射：像“X光透视”，查看程序内部结构
注解：像“标签”，为代码添加说明或指令

二、反射机制

2.1 反射核心API

类/接口	作用
`Class`	表示类或接口
`Field`	表示类的成员变量
`Method`	表示类的方法
`Constructor`	表示类的构造方法

2.2 获取Class对象的三种方式

// 方式1：类名.class  
Class<String> clazz1 = String.class;  

// 方式2：对象.getClass()  
String str = "Java";  
Class<?> clazz2 = str.getClass();  

// 方式3：Class.forName()  
Class<?> clazz3 = Class.forName("java.lang.String");

案例1：动态加载类并创建对象

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.User");  
Object user = clazz.newInstance();  // 调用无参构造  
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class, int.class);  
Object user2 = constructor.newInstance("张三", 25);

2.3 操作私有成员

案例2：访问私有方法

public class Secret {  
    private void hiddenMethod() {  
        System.out.println("秘密方法被调用！");  
    }  
}  

// 反射调用  
Secret obj = new Secret();  
Method method = Secret.class.getDeclaredMethod("hiddenMethod");  
method.setAccessible(true);  // 突破私有限制  
method.invoke(obj);

三、注解

3.1 内置注解

@Override：标记方法重写
@Deprecated：标记已过时的方法
@SuppressWarnings：抑制编译器警告

3.2 元注解（注解的注解）

元注解	作用
`@Target`	定义注解可应用的目标（如方法、字段）
`@Retention`	定义注解保留策略（SOURCE/CLASS/RUNTIME）
`@Documented`	注解包含在Javadoc中

3.3 自定义注解

案例3：定义字段校验注解

@Target(ElementType.FIELD)  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
public @interface NotNull {  
    String message() default "字段不能为空";  
}  

// 应用注解  
public class User {  
    @NotNull(message = "姓名不能为空")  
    private String name;  
}

3.4 注解处理器（反射解析注解）

案例4：实现注解校验逻辑

public static void validate(Object obj) throws IllegalAccessException {  
    for (Field field : obj.getClass().getDeclaredFields()) {  
        if (field.isAnnotationPresent(NotNull.class)) {  
            field.setAccessible(true);  
            Object value = field.get(obj);  
            if (value == null) {  
                NotNull anno = field.getAnnotation(NotNull.class);  
                throw new IllegalArgumentException(anno.message());  
            }  
        }  
    }  
}  

// 测试  
User user = new User();  
validate(user);  // 抛出异常：姓名不能为空

四、综合案例

4.1 案例5：简易ORM框架

// 定义表名注解  
@Target(ElementType.TYPE)  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
public @interface Table {  
    String name();  
}  

// 定义字段注解  
@Target(ElementType.FIELD)  
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
public @interface Column {  
    String name();  
    String type();  
}  

// 应用注解  
@Table(name = "users")  
public class User {  
    @Column(name = "user_id", type = "INT")  
    private int id;  

    @Column(name = "user_name", type = "VARCHAR(50)")  
    private String name;  
}  

// 生成SQL建表语句  
public static String generateCreateTable(Class<?> clazz) {  
    if (!clazz.isAnnotationPresent(Table.class)) return null;  
    Table table = clazz.getAnnotation(Table.class);  
    StringBuilder sql = new StringBuilder("CREATE TABLE " + table.name() + " (\n");  

    for (Field field : clazz.getDeclaredFields()) {  
        if (field.isAnnotationPresent(Column.class)) {  
            Column column = field.getAnnotation(Column.class);  
            sql.append("  ").append(column.name()).append(" ").append(column.type()).append(",\n");  
        }  
    }  
    sql.deleteCharAt(sql.length() - 2);  // 删除末尾逗号  
    sql.append(");");  
    return sql.toString();  
}  

// 输出结果：  
// CREATE TABLE users (  
//   user_id INT,  
//   user_name VARCHAR(50)  
// );

五、常见错误与最佳实践

5.1 常见错误

错误1：忽略注解的保留策略

@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)  
public @interface MyAnnotation {}  
// 运行时无法通过反射获取该注解

错误2：反射修改final字段

Field field = String.class.getDeclaredField("value");  
field.setAccessible(true);  
field.set("Hello", new char[] {'H','i'});  // 抛出IllegalAccessException