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Java反射自定义注解底层设计原理
2022-09-06 22:42:29


文章目录

1.什么是反射、反射优缺点
2.反射的用途/反射应用场景
3.反射调用方法/给属性赋值
4.反射如何越过泛型检查
5.什么是注解/注解生效的原理
6.自定义注解实现API接口限流框架

一、反射
1. 反射概念

使用反射机制可以动态获取当前class的信息 比如方法的信息、注解信息、方法的参数、属性等。
.java 源代码 编译.class 类加载器 jvm 字节码

2. 反射机制的优缺点

优点：提供开发者能够更好封装框架实现扩展功能。
缺点：
（1）反射会消耗一定的系统资源，因此如果不需要动态地创建一个对象，那么就不需要用反射；
（2）反射调用方法时可以忽略权限检查，因此可能会破坏封装性而导致安全问题。

3. 反射的用途

反编译：.class–>.java
1.通过反射机制访问java对象的属性，方法，构造方法等
2. JDBC加载驱动连接 class.forname
Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”); // 动态加载mysql驱动
3. Spring容器框架IOC实例化对象

<bean id="mayikt" class="com.mayikt.UserEntity" />

4.自定义注解生效（反射+Aop）
5.第三方核心的框架 mybatis orm

4. 反射技术的使用

Class类 代表类的实体，在运行的Java应用程序中表示类和接口
Field类 代表类的成员变量（成员变量也称为类的属性）
Method类 代表类的方法
Constructor类 代表类的构造方法
1.getField、getMethod和getCostructor方法可以获得指定名字的域、方法和构造器。
2.getFields、getMethods和getCostructors方法可以获得类提供的public域、方法和构造器数组，其中包括超类的共有成员。
3.getDeclatedFields、getDeclatedMethods和getDeclaredConstructors方法可以获得类中声明的全部域、方法和构造器，其中包括私有和受保护的成员，但不包括超类的成员。

5. 反射常用的Api

（1）Object–>getClass
(2）任何数据类型（包括基本的数据类型）都有一个“静态”的class属性
（3）通过class类的静态方法：forName(String className)（最常用）
Class<?> aClass = Class.forName(“com.mayikt.entity.UserEntity”);

<p>
     * 第1种：获取class UserEntity.class
     * 第2种：获取class Class.forName("类的全路径");
     * 第3种：new UserEntity().getClass()
     */
    @Test
    public void objCreateTest() throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
        Class<UserEntity> userClass1 = UserEntity.class;
        //默认执行无参构造函数
        UserEntity userEntity1 = userClass1.newInstance();
        System.out.println(userEntity1);

        //2.类的的完成路径 报名+类名
        Class<?> userClass2 = Class.forName("com.gblfy.elk.entity.UserEntity");
        System.out.println(userClass1 == userClass2);

        //3.new UserEntity().getClass()
        UserEntity userEntity2 = new UserEntity();
        Class userClass3 = userEntity2.getClass();

        System.out.println(userClass1 == userClass3);//true
        System.out.println(userEntity1 == userEntity2);//false
    }

运行期间，一个类，只有一个Class对象产生

6. 反射执行构造函数

执行无参数构造函数和执行有参数构造函数

() throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException {
        // //2.类的的完成路径 报名+类名
        Class<?> userClass2 = Class.forName("com.gblfy.elk.entity.UserEntity");
        // //默认执行无参构造函数
        UserEntity userEntity = (UserEntity) userClass2.newInstance();
        System.out.println(userEntity);

        //执行有参构造函数
        Constructor<?> declaredConstructor = userClass2.getDeclaredConstructor(String.class, Integer.class);
        UserEntity userEntity2 = (UserEntity) declaredConstructor.newInstance("mayikt", 22);
        System.out.println(userEntity2);
    }
7. 反射执行给属性赋值

反射执行给公有属性赋值和反射执行给私有属性赋值

/**
     * 反射如何给属性赋值
     */
    @Test
    public void evaluationTest() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
        Class<?> userClass2 = Class.forName("com.gblfy.elk.entity.UserEntity");
        UserEntity userEntity2 = (UserEntity) userClass2.newInstance();

        //给公有属性赋值
        Field publicName = userClass2.getDeclaredField("publicName");
        publicName.set(userEntity2, "mayikt");
        System.out.println(userEntity2.getPublicName());

        //给私有属性赋值
        Field userName = userClass2.getDeclaredField("userName");
        //设置访问私有属性权限
        userName.setAccessible(true);
        userName.set(userEntity2, "mayikt2");
        System.out.println(userEntity2.getUserName());
    }
注意：
xception in thread "main" java.lang.IllegalAccessException: Class com.mayikt.test.Test03 can not access a member of class com.mayikt.entity.UserEntity with modifiers "private"
  at sun.reflect.Reflection.ensureMemberAccess(Reflection.java:102)
  at java.lang.reflect.AccessibleObject.slowCheckMemberAccess(AccessibleObject.java:296)
  at java.lang.reflect.AccessibleObject.checkAccess(AccessibleObject.java:288)
  at java.lang.reflect.Field.set(Field.java:761)
  at com.mayikt.test.Test03.main(Test03.java:28)
解决办法：
// 设置允许访问私有属性
userName.setAccessible(true);
8. 反射执行调用方法

反射调用公有方法

() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException {
        Class<?> userClass2 = Class.forName("com.gblfy.elk.entity.UserEntity");
        //创建类实例
        Object o = userClass2.newInstance();
        //获取公有和私有方法
        Method method = userClass2.getDeclaredMethod("mayikt");
        //设置访问私有方法权限
        method.setAccessible(true);
        method.invoke(o);
    }

反射调用私有方法和反射调用方法传递参数

//使用反射机制调用私有有参方法
    @Test
    public void methodCarryParamTest() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException {
        Class<?> userClass2 = Class.forName("com.gblfy.elk.entity.UserEntity");
        //创建类实例
        Object o = userClass2.newInstance();
        //获取公有和私有方法
        Method method = userClass2.getDeclaredMethod("sum", Integer.class, Integer.class);
        //设置访问私有方法权限
        method.setAccessible(true);
        Integer result = (Integer) method.invoke(o, 1, 5);
        System.out.println(result);
    }
二、注解
2.1. 注解概念

什么是注解
注解用来给类声明附加额外信息，可以标注在类、字段、方法等上面，编译器、JVM以及开发人员等都可以通过反射拿到注解信息，进而做一些相关处理

SpringBoot 全部都是采用注解化

2.2. 常用注解
@Override     只能标注在子类覆盖父类的方法上面，有提示的作用
@Deprecated    标注在过时的方法或类上面，有提示的作用
@SuppressWarnings("unchecked")
2.3. 元注解
元注解用来在声明新注解时指定新注解的一些特性
@Target 指定新注解标注的位置，比如类、字段、方法等，取值有ElementType.Method等
@Retention 指定新注解的信息保留到什么时候，取值有RetentionPolicy.RUNTIME等
@Inherited  指定新注解标注在父类上时可被子类继承
2.4. 常用注解
(ElementType.METHOD) // 指定新注解可以标注在方法上
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) // 指定新注解保留到程序运行时期
@Inherited // 指定新注解标注在父类上时可被子类继承
public @interface MayiktName {
    public String name();
}
2.5. 注解的Target
TYPE：类、接口（包括注解类型）和枚举的声明
FIELD：字段声明（包括枚举常量）
METHOD：方法声明
PARAMETER：参数声明
CONSTRUCTOR：构造函数声明
LOCAL_VARIABLE：本地变量声明
ANNOTATION_TYPE：注解类型声明
PACKAGE：包声明
TYPE_PARAMETER：类型参数声明，JavaSE8引进，可以应用于类的泛型声明之处
TYPE_USE：JavaSE8引进，此类型包括类型声明和类型参数声明
2.6. 获取注解信息
package com.gblfy.elk.annotate;

import java.lang.annotation.*;

/**
 * ElementType.TYPE 注解在类上生效
 * ElementType.METHOD 注解在方法上生效
 * ElementType.FIELD 注解在属性上生效
 * Retention 加此注解，反射才可以获取
 * Inherited 子类可以继承
 */
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE, ElementType.FIELD,ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
public @interface MayiktName {
}
package com.gblfy.elk.entity;

import com.gblfy.elk.annotate.MayiktName;

@MayiktName
public class UserEntity {

    private String userName;
    private Integer userAge;

    @MayiktName
    public String publicName;

    public UserEntity() {
        System.out.println("执行无参构造函数");
    }

    public UserEntity(String userName, Integer userAge) {
        System.out.println("执行有参构造函数");
        this.userName = userName;
        this.userAge = userAge;
    }

    public String getUserName() {
        return userName;
    }

    public void setUserName(String userName) {
        this.userName = userName;
    }

    public Integer getUserAge() {
        return userAge;
    }

    public void setUserAge(Integer userAge) {
        this.userAge = userAge;
    }

    public String getPublicName() {
        return publicName;
    }

    public void setPublicName(String publicName) {
        this.publicName = publicName;
    }

    @Override
    public String toString() {
        final StringBuffer sb = new StringBuffer("UserEntity{");
        sb.append("userName='").append(userName).append(''');
        sb.append(", userAge=").append(userAge);
        sb.append('}');
        return sb.toString();
    }

    @MayiktName
    private void mayikt() {
        System.out.println("mayikt");
    }

    @MayiktName
    private Integer sum(Integer a, Integer b) {
        return a + b;
    }
}
/**
 * 注解联练习
 *
 * @author gblfy
 * @date 2022-03-13
 */
public class AnnotateCase {

    //判断某类上是否加上@MayiktName注解
    @Test
    public void classAnnotateTest() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {
        //加载类
        Class<?> userClass = Class.forName("com.gblfy.elk.entity.UserEntity");
        // 1.获取当前类上的注解
        MayiktName declaredAnnotation = userClass.getDeclaredAnnotation(MayiktName.class);
        System.out.println(declaredAnnotation);
    }

    //判断指定方法上是否加上@MayiktName注解
    @Test
    public void methodAnnotateTest() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {
        //加载类
        Class<?> userClass = Class.forName("com.gblfy.elk.entity.UserEntity");
        //创建类实例
        Object o = userClass.newInstance();
        //获取指定mayikt方法
        Method method = userClass.getDeclaredMethod("mayikt");
        //获取该方法上的注解,有则返回，无则返回null
        MayiktName mayiktName = method.getDeclaredAnnotation(MayiktName.class);
        System.out.println(mayiktName);
    }

    //判断某属性上是否加上@MayiktName注解
    @Test
    public void fieldAnnotateTest() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException {
        //加载类
        Class<?> userClass = Class.forName("com.gblfy.elk.entity.UserEntity");
        // 1.获取属性上的注解
        Field publicName = userClass.getDeclaredField("publicName");
        MayiktName mayiktName = publicName.getDeclaredAnnotation(MayiktName.class);
        System.out.println(mayiktName);
    }
}
2.7. 注解如何生效

实际项目中 注解想生效通过反射+aop机制

2.8. 注解实现案例

自定义限流注解

对我们接口实现 限流 比如 每s 只能访问1次 或者每s 访问两次。
Maven

<dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>fastjson</artifactId>
            <version>1.2.79</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.google.guava</groupId>
            <artifactId>guava</artifactId>
            <version>22.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-lang3</artifactId>
            <version>3.12.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

使用谷歌的guava例子

package com.gblfy.elk.controller;

import com.gblfy.elk.annotate.GblfyStreamLimit;
import com.google.common.util.concurrent.RateLimiter;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class SreamLimitController {

    /**
     * 每秒生成1.0个令牌
     * 滑动窗口、令牌桶、漏桶算法实现
     */
    private RateLimiter rateLimiter = RateLimiter.create(1.0);

    @GetMapping("/get")
    public String get() {
        System.out.println("-----------------执行目标方法-----------------");

        boolean result = rateLimiter.tryAcquire();
        if (!result) {
            return "当前访问人数过多，请稍后重试!";
        }
        return "my is get";
    }

    @GetMapping("/add")
    public String add() {
        return "my is add";
    }
}
2.09. 封装自定义注解限流框架

整合自定义注解

package com.gblfy.elk.annotate;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

/**
 * 自定义请求限流注解
 *
 * @author gblfy
 * @date 2022-03-13
 */
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface GblfyStreamLimit {
    /**
     * 限流名称
     *
     * @return
     */
    String name() default "";

    /**
     * 限流次数，默认限流频次 1秒/20次
     *
     * @return
     */
    double limitNum() default 20.0;
}
2.10. 整合Aop实现接口限流
package com.gblfy.elk.aop;

import com.gblfy.elk.annotate.GblfyStreamLimit;
import com.google.common.util.concurrent.RateLimiter;
import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.Signature;
import org.aspectj.lang.annotation.*;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

@Aspect
@Component
public class StreamLimitAop {

    //并发map储存
    private ConcurrentHashMap<String, RateLimiter> rateLimiterStrategy = new ConcurrentHashMap();

    /**
     * 只要在方法上添加该自定义限流注解，就会被AOP环绕通知拦截
     *
     * @param joinPoint
     * @return
     */
    @Around(value = "@annotation(com.gblfy.elk.annotate.GblfyStreamLimit)")
    public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint) {

        try {
            //获取拦截的方法名
            Signature sig = joinPoint.getSignature();
            //获取拦截的方法名
            MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) sig;
            // 判断方法上是否有加上该注解，如果有加上注解则限流
            GblfyStreamLimit gblfyStreamLimit =
                    methodSignature.getMethod().getDeclaredAnnotation(GblfyStreamLimit.class);
            if (gblfyStreamLimit == null) {
                // 执行目标方法
                return joinPoint.proceed();
            }
            // 1.获取注解上的限流名称(name)
            String name = gblfyStreamLimit.name();

            // 2.获取注解上的limitNum(限流次数)，实现对不同的方法限流策略不一样的效果
            double limitNum = gblfyStreamLimit.limitNum();
            RateLimiter rateLimiter = rateLimiterStrategy.get(name);
            if (rateLimiter == null) {
                //3.动态匹配并创建不同的限流策略
                rateLimiter = RateLimiter.create(limitNum);
                rateLimiterStrategy.put(name, rateLimiter);
            }
            // 开始限流
            boolean result = rateLimiter.tryAcquire();
            if (!result) {
                return "当前访问人数过多，请稍后重试!";
            }
            return joinPoint.proceed();
        } catch (Throwable throwable) {
            return "系统出现了错误!";
        }
    }


    /**
     * 前置通知
     */
    @Before(value = "@annotation(com.gblfy.elk.annotate.GblfyStreamLimit)")
    public void before() {
        System.out.println("----------------------前置通知----------------------");
    }


    /**
     * 后置通知
     */
    @AfterReturning(value = "@annotation(com.gblfy.elk.annotate.GblfyStreamLimit)")
    public void AfterReturning() {
        System.out.println("----------------------后置通知----------------------");
    }

    /**
     * 异常通知
     *
     * @param point
     */
    @AfterThrowing(value = "@annotation(com.gblfy.elk.annotate.GblfyStreamLimit)", throwing = "e")
    public void serviceAspect(JoinPoint point, Exception e) {
        System.out.println("----------------------异常通知----------------------");
    }
}
2.11. 案例
package com.gblfy.elk.controller;

import com.gblfy.elk.annotate.GblfyStreamLimit;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class SreamLimitController {


    @GetMapping("/get2")
    @GblfyStreamLimit(name = "get2", limitNum = 1.0)
    public String get2() {
        System.out.println("-----------------执行目标方法-----------------");
        return "my is get";
    }

    @GetMapping("/add")
    public String add() {
        return "my is add";
    }
}

​​http://127.0.0.1:8080/get​​ http://127.0.0.1:8080/my


本文摘自 ：https://blog.51cto.com/g

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