Java 注解的原理

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什么是注解

注解也叫元數據，例如我們常見的@Override和@Deprecated，注解是JDK1.5版本開始引入的一個特性，用于對代碼進行說明，可以對包、類、接口、字段、方法參數、局部變量等進行注解。它主要的作用有以下四方面：

• 生成文檔，通過代碼里標識的元數據生成javadoc文檔。
• 編譯檢查，通過代碼里標識的元數據讓編譯器在編譯期間進行檢查驗證。
• 編譯時動態處理，編譯時通過代碼里標識的元數據動態處理，例如動態生成代碼。
• 運行時動態處理，運行時通過代碼里標識的元數據動態處理，例如使用反射注入實例。

一般注解可以分為三類：

一類是Java自帶的標準注解，包括@Override、@Deprecated和@SuppressWarnings，分別用于標明重寫某個方法、標明某個類或方法過時、標明要忽略的警告，用這些注解標明后編譯器就會進行檢查。

一類為元注解，元注解是用于定義注解的注解，包括@Retention、@Target、@Inherited、@Documented，@Retention用于標明注解被保留的階段，@Target用于標明注解使用的范圍，@Inherited用于標明注解可繼承，@Documented用于標明是否生成javadoc文檔。

一類為自定義注解，可以根據自己的需求定義注解，并可用元注解對自定義注解進行注解。

注解原理：

看看在Java的大體系下面是如何對注解的支持的。還是回到上面自定義注解的例子，對于注解Test，如下，如果對AnnotationTest類進行注解，則運行時可以通過AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class)獲取注解聲明的值，從上面的句子就可以看出，它是從class結構中獲取出Test注解的，所以肯定是在某個時候注解被加入到class結構中去了。

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

從java源碼到class字節碼是由編譯器完成的，編譯器會對java源碼進行解析并生成class文件，而注解也是在編譯時由編譯器進行處理，編譯器會對注解符號處理并附加到class結構中，根據jvm規范，class文件結構是嚴格有序的格式，唯一可以附加信息到class結構中的方式就是保存到class結構的attributes屬性中。我們知道對于類、字段、方法，在class結構中都有自己特定的表結構，而且各自都有自己的屬性，而對于注解，作用的范圍也可以不同，可以作用在類上，也可以作用在字段或方法上，這時編譯器會對應將注解信息存放到類、字段、方法自己的屬性上。

在我們的AnnotationTest類被編譯后，在對應的AnnotationTest.class文件中會包含一個RuntimeVisibleAnnotations屬性，由于這個注解是作用在類上，所以此屬性被添加到類的屬性集上。即Test注解的鍵值對value=test會被記錄起來。而當JVM加載AnnotationTest.class文件字節碼時，就會將RuntimeVisibleAnnotations屬性值保存到AnnotationTest的Class對象中，于是就可以通過AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class)獲取到Test注解對象，進而再通過Test注解對象獲取到Test里面的屬性值。

這里可能會有疑問，Test注解對象是什么？其實注解被編譯后的本質就是一個繼承Annotation接口的接口，所以@Test其實就是“public interface Test extends Annotation”，當我們通過AnnotationTest.class.getAnnotation(Test.class)調用時，JDK會通過動態代理生成一個實現了Test接口的對象，并把將RuntimeVisibleAnnotations屬性值設置進此對象中，此對象即為Test注解對象，通過它的value()方法就可以獲取到注解值。

Java注解實現機制的整個過程如上面所示，它的實現需要編譯器和JVM一起配合。

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