Java 之注解详解

Java 注解（Annotation）自 Java 5 版本引入，为代码提供了强大的元数据支持。它们如同代码中的标记，能够被编译器、工具和运行时环境识别，赋予代码更丰富的语义和更强大的功能。

一、注解入门

1.1 初识注解：代码中的特殊标记

Java 注解以 @注解名的形式出现，附着于类、接口、方法、字段、参数等程序元素之上，为它们添加额外的信息。

例如：

@Override
public String toString() {
    // ...
}

这里的 @Override 注解明确告诉编译器该方法旨在重写父类的方法。

1.2 注解的用途：三种主要应用方式

注解本身不会直接参与代码逻辑的运行，但它们能够引导代码的行为，其主要用途包括：

编译器指令：

注解可以指导编译器的行为，例如 @Override 指示检查方法重写，@SuppressWarnings 指示抑制特定警告信息。
代码分析：

各种工具可以利用注解进行代码分析，例如生成API文档、执行代码规范检查、进行代码统计等。
运行时处理：

一些框架利用注解实现运行时功能，例如Spring框架使用 @Component、@Autowired 等注解实现依赖注入，极大地简化了配置。

1.3 内置注解：Java 提供的常用工具

Java 提供了一些内置注解，可以方便地应用于各种场景：

@Override：

确保方法正确重写父类方法，避免因拼写错误导致的意外行为。
@Deprecated：

标记已过时的元素，建议开发者不再使用，并提供替代方案的说明。
@SuppressWarnings：

抑制编译器发出的特定警告信息，例如针对未使用变量的警告。
@FunctionalInterface：

标记函数式接口，确保接口只有一个抽象方法，方便使用Lambda表达式。

二、自定义注解

2.1 定义注解：编写自定义规则

Java允许我们自定义注解，为代码赋予特定含义。定义注解使用 @interface 关键字，结构类似于接口定义:

@interface MyAnnotation {
    String author() default "Anonymous";  // 定义一个名为author的注解元素
    int version() default 1;              // 定义一个名为version的注解元素
}

@interface：声明这是一个注解类型。
author, version: 注解的成员，称为注解元素，可以设置默认值。

2.2 元注解：设定注解规则和范围

元注解是用于注解其他注解的注解，为注解设定使用规则和范围。Java 提供了以下元注解：

@Retention：

指定注解的生命周期，控制注解何时生效：
- RetentionPolicy.SOURCE：注解只保留在源代码中，编译时会被丢弃。
- RetentionPolicy.CLASS：注解保留在字节码文件中，但运行时不可获取。
- RetentionPolicy.RUNTIME：注解保留在字节码文件中，并在运行时可通过反射获取。
@Target：

指定注解可以应用的程序元素类型，例如：
- ElementType.TYPE：类、接口、枚举
- ElementType.METHOD: 方法
- ElementType.FIELD: 字段
- ElementType.PARAMETER: 参数
@Documented：

将注解包含在 Javadoc 生成的文档中，方便开发者查阅。
@Inherited：

允许子类继承父类的注解，简化代码。

2.3 使用自定义注解：为代码添加标记

定义好注解后，就可以为程序元素添加注解：

@MyAnnotation(author = "John Doe", version = 2)
public class MyClass {
    // ...
}

三、注解处理器

注解本身只是被动地存在于代码中，要发挥其作用，需要借助注解处理器来解读和应用注解信息。

3.1 反射机制：运行时获取注解信息

Java 反射机制可以在运行时获取注解信息：

MyClass myClass = new MyClass();
MyAnnotation annotation = myClass.getClass().getAnnotation(MyAnnotation.class);
String author = annotation.author(); // 获取注解元素的值

3.2 自定义注解处理器：编写注解解析器

我们可以自定义注解处理器，在编译期解析和处理注解，实现更强大的功能。

自定义注解处理器需要实现 javax.annotation.processing.Processor 接口，并注册到编译器中。

四、注解应用场景

注解在各种框架和工具中发挥着重要作用：

Spring框架:

使用 @Component、@Autowired 等注解实现依赖注入，使用 @Transactional 实现声明式事务管理，大大简化了开发。
Hibernate框架:

使用 @Entity、@Table、@Column 等注解将Java对象映射到数据库表，实现对象关系映射（ORM）。
单元测试框架(JUnit, TestNG):

使用 @Test、@Before、@After 等注解标记测试方法、设置测试环境，简化了测试代码的编写。
代码生成工具(Lombok):

使用 @Getter、@Setter、@ToString 等注解自动生成getter、setter、toString等方法，减少了样板代码。