java注解是怎么实现的？

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贴一篇旧回答吧，感觉挺切题的，甚至专栏的另一篇还模拟了Junit...如果对注解已经比较熟悉，可以直接跳到山寨版Junit那边看看代码实现。

以下正文：

注解，和反射一样，是Java中最重要却最容易被人遗忘的知识点。哪怕Spring、SpringMVC、SpringBoot等框架中充满了注解，我们还是选择性地忽视它。很多人不明白它是怎么起作用的，甚至有人把它和注释混淆...工作中也只是机械性地在Controller上加@RequestMapping。是的，我们太习以为常了，以至于觉得它理所应当就是如此。

两件小事

2018年我刚转行不久后遇到的两件事让我对注解有了新的认识。

第一件事是，同年6月我去了趟北京，参与开发了某中国五百强企业的一个加密系统，第一次接触到了SpringBoot。当我发现一个demo项目只要简单地写个启动类并加上@SpringBootApplication就可以直接访问Controller时，感到非常震撼，我裂开了。

整个demo没有一个配置文件，连web.xml也没有。

由于开发进度很赶，当时没时间去研究它是如何做到的，但这件事让我意识到自己对注解还是了解得太少。

第二件事是，年底跳槽回到杭州后我又参与开发了一个金融借贷系统，那阵子对接了很多第三方的风控接口：

对签名验签不了解的朋友，可以百度一下。总之，每对接一个接口，都要在开头进行数据校验。一两个接口也就算了，但每次对接风控，基本上都要写10+多个方法。每个方法开头都写一份签名验签的代码，显然太冗余了。我当时的做法是将验签代码抽取成方法，方便复用，自以为算是一种改良了，直到我看到同事用了切面...40米的大刀拦腰砍去，给每个方法都做了签名验签：

注意，实际上切面的作用是在方法前后，而不是方法内部的前后。上面这样画，仅仅为了更形象。

这两件事，让我知道，是时候重新学习一下注解了。

注解概述

格式

public @interface 注解名称{ 属性列表; }

格式有点奇怪，我们稍后再研究。

分类

大致分为三类：自定义注解、JDK内置注解、还有第三方框架提供的注解。

自定义注解就是我们自己写的注解，比如@UserLogJDK内置注解，比如@Override检验方法重写，@Deprecated标识方法过期等第三方框架定义的注解比如SpringMVC的@Controller等

使用位置

实际开发中，注解常常出现在类、方法、成员变量、形参位置。当然还有其他位置，这里不提及。

作用

如果说注释是写给人看的，那么注解就是写给程序看的。它更像一个标签，贴在一个类、一个方法或者字段上。它的目的是为当前读取该注解的程序提供判断依据及少量附加信息。比如程序只要读到加了@Test的方法，就知道该方法是待测试方法，又比如@Before注解，程序看到这个注解，就知道该方法要放在@Test方法之前执行。有时我们还可以通过注解属性，为将来读取这个注解的程序提供必要的附加信息，比如@RequestMapping("/user/info")提供了Controller某个接口的URL路径。

级别

注解和类、接口、枚举是同一级别的。

注解的本质

@interface和interface从名字上看非常相似，我猜注解的本质是一个接口（当然，这是瞎猜）。

为了验证这个猜测，我们做个实验。先按上面的格式写一个注解（暂时不附加属性）：

编译后得到字节码文件：

通过XJad工具反编译MyAnnotation.class：

我们发现，@interface变成了interface，而且自动继承了Annotation：

既然确实是个接口，那么我们自然可以在里面写方法

得到class文件后反编译

由于接口默认方法的修饰符就是public abstract，所以可以省略，直接写成：

/** * @author qiyu */ public @interface MyAnnotation { String getValue(); }

虽说注解的本质是接口，但是仍然有很多怪异的地方，比如使用注解时，我们竟然可以给getValue()赋值：

/** * @author qiyu */ @MyAnnotation(getValue = "annotation on class") public class Demo { @MyAnnotation(getValue = "annotation on field") public String name; @MyAnnotation(getValue = "annotation on method") public void hello() {} }

你见过给方法赋值的操作吗？（别闹了，你脑中想到的是给方法传参）。

虽然这里的getValue可能不是指getValue()，底层或许是getValue()返回的一个同名变量。但不管怎么说，还是太怪异了。所以在注解里，类似于String getValue()这种，被称为“属性”，而给属性赋值显然听起来好接受多了。

另外，我们还可以为属性指定默认值：

当没有赋值时，属性将使用默认值，比如上面的defaultMethod()，它的getValue就是“no description"。

基于以上差异，以后还是把注解单独归为一类，不要当成接口使用。

反射注解信息

上文已经说过，注解就像一个标签，是贴在程序代码上供另一个程序读取的。所以三者关系是：

要牢记，只要用到注解，必然有三角关系：

定义注解使用注解读取注解

仅仅完成前两步，是没什么卵用的。就好比你写了一本武林秘籍却没人去学，那么这门武功还不如一把菜刀。

所以，接下来需要我们编写一个程序读取注解。读取注解的思路是：

反射获取注解信息：

/** * @author qiyu */ public class AnnotationTest { public static void main(String[] args) throws Exception { // 获取类上的注解 Class clazz = Demo.class; MyAnnotation annotationOnClass = clazz.getAnnotation(MyAnnotation.class); System.out.println(annotationOnClass.getValue()); // 获取成员变量上的注解 Field name = clazz.getField("name"); MyAnnotation annotationOnField = name.getAnnotation(MyAnnotation.class); System.out.println(annotationOnField.getValue()); // 获取hello方法上的注解 Method hello = clazz.getMethod("hello", (Class[]) null); MyAnnotation annotationOnMethod = hello.getAnnotation(MyAnnotation.class); System.out.println(annotationOnMethod.getValue()); // 获取defaultMethod方法上的注解 Method defaultMethod = clazz.getMethod("defaultMethod", (Class[]) null); MyAnnotation annotationOnDefaultMethod = defaultMethod.getAnnotation(MyAnnotation.class); System.out.println(annotationOnDefaultMethod.getValue()); } }

Class、Method、Field对象都有个getAnnotation()方法，可以获取各自位置上的注解信息，但IDEA好像提示我们错误：

Annotation 'MyAnnotation.class' is not retained for reflective。

直译的话就是：注解MyAnnotation并没有为反射保留。

我不管，我要开搞了，哪轮得到你一个编译器在这瞎比比，直接run一下：

不听老人言，吃亏在眼前。

这是因为注解其实有所谓“保留策略”的说法。大家学习JSP时，应该学过和的区别：前者可以在浏览器检查网页源代码时看到，而另一个在服务器端输出时就被抹去了。同样的，注解通过保留策略，控制自己可以保留到哪个阶段。保留策略也是通过注解实现，它属于元注解，也叫元数据。

元注解

所谓元注解，就是加在注解上的注解。作为普通程序员，常用的就是：

@Documented：用于制作文档，不是很重要，忽略便是@Target：加在注解上，限定该注解的使用位置。不写的话，好像默认各个位置都是可以的。

所以如果需要限定注解的使用位置，可以在自定义的注解上使用@Target（普通注解上使用元注解）。我们本次默认即可，不特别限定。

@Retention（注解的保留策略）

注解的保留策略有三种：SOURCE/ClASS/RUNTIME

“保留策略”这个元注解的意义在哪呢？

一般来说，普通开发者使用注解的时机都是运行时，比如反射读取注解（也有类似Lombok这类编译期注解）。既然反射是运行时调用，那就要求注解的信息必须保留到虚拟机将.class文件加载到内存为止。如果你需要反射读取注解，却把保留策略设置为RetentionPolicy.SOURCE、RetentionPolicy.CLASS，那就读取不到了。

现在，我们已经完成了使用注解的三部曲：

定义注解

/** * @author qiyu */ @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) public @interface MyAnnotation { String getValue() default "no description"; }

使用注解：

重新运行程序，成功读取注解信息：

注意，defaultMethod()反射得到的注解信息是：no description，就是MyAnnotion中getValue的默认值。

但是，注解的读取并不只有反射一种途径。比如@Override，它由编译器读取（你写完代码ctrl+s时就编译了），而编译器只是检查语法错误，此时程序尚未运行。

保留策略为SOURCE，仅仅是源码阶段，编译成.class文件后就消失

属性的数据类型及特别的属性：value和数组

属性的数据类型

八种基本数据类型String枚举Class注解类型以上类型的一维数组/** * @author qiyu */ @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) public @interface MyAnnotation { // 8种基本数据类型 int intValue(); long longValue(); // ...其他类型省略 // String String name(); // 枚举 CityEnum cityName(); // Class类型 Class clazz(); // 注解类型 MyAnnotation2 annotation2(); // 以上几种类型的数组类型 int[] intValueArray(); String[] names(); // ...其他类型省略 } @interface MyAnnotation2 { } enum CityEnum { BEIJING, HANGZHOU, SHANGHAI; }

以Demo类上注解为例，演示给注解属性赋值多种类型：

/** * @author qiyu */ @MyAnnotation( // 8种基本类型 intValue = 1, longValue = 0L, // String name = "annotation on class", // 枚举 cityName = CityEnum.BEIJING, // Class clazz = Demo.class, // 注解 annotation2 = @MyAnnotation2, // 一维数组 intValueArray = {1, 2}, names = {"Are", "you", "OK?"} ) public class Demo { // 省略... }

value属性

如果注解的属性只有一个，且叫value，那么使用该注解时，可以不用指定属性名，因为默认就是给value赋值：

但是注解的属性如果有多个，无论是否叫value，都必须写明属性的对应关系：

按IDEA的提示修正：

数组属性

如果数组的元素只有一个，可以省略花括号{}：

用常量类为注解属性赋值

如果你希望为注解的属性提供统一的几个可选值，可以使用常量类：

或者：

本质其实还是String，只不过是通过常量表现。上面只是举个例子，大家可以根据实际业务自由发挥。

山寨版Junit

还是三步曲：

MyBefore注解（定义注解）

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target(ElementType.METHOD) public @interface MyBefore { }

MyTest注解（定义注解）

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target(ElementType.METHOD) public @interface MyTest { }

MyAfter注解（定义注解）

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target(ElementType.METHOD) public @interface MyAfter { }

EmployeeDAOTest（使用注解）

/** * 和我们平时使用Junit测试时一样 * * @author qiyu */ public class EmployeeDAOTest { @MyBefore public void init() { System.out.println("初始化..."); } @MyAfter public void destroy() { System.out.println("销毁..."); } @MyTest public void testSave() { System.out.println("save..."); } @MyTest public void testDelete() { System.out.println("delete..."); } }

MyJunitFrameWork（读取注解）

/** * 这个就是注解三部曲中最重要的：读取注解并操作 * 相当于我们使用Junit时看不见的那部分（在隐秘的角落里帮我们执行标注了@Test的方法） * * @author qiyu */ public class MyJunitFrameWork { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1.先找到测试类的字节码：EmployeeDAOTest Class clazz = EmployeeDAOTest.class; Object obj = clazz.newInstance(); // 2.获取EmployeeDAOTest类中所有的公共方法 Method[] methods = clazz.getMethods(); // 3.迭代出每一个Method对象，判断哪些方法上使用了@MyBefore/@MyAfter/@MyTest注解 List myBeforeList = new ArrayList(); List myAfterList = new ArrayList(); List myTestList = new ArrayList(); for (Method method : methods) { if (method.isAnnotationPresent(MyBefore.class)) { //存储使用了@MyBefore注解的方法对象 myBeforeList.add(method); } else if (method.isAnnotationPresent(MyTest.class)) { //存储使用了@MyTest注解的方法对象 myTestList.add(method); } else if (method.isAnnotationPresent(MyAfter.class)) { //存储使用了@MyAfter注解的方法对象 myAfterList.add(method); } } // 执行方法测试 for (Method testMethod : myTestList) { // 先执行@MyBefore的方法 for (Method beforeMethod : myBeforeList) { beforeMethod.invoke(obj); } // 测试方法 testMethod.invoke(obj); // 最后执行@MyAfter的方法 for (Method afterMethod : myAfterList) { afterMethod.invoke(obj); } } } }

效果展示：

小结注解就像标签，是程序判断执行的依据。比如，程序读到@Test就知道这个方法是待测试方法，而@Before的方法要在测试方法之前执行注解需要三要素：定义、使用、读取并执行注解分为自定义注解、JDK内置注解和第三方注解（框架）。自定义注解一般要我们自己定义、使用、并写程序读取，而JDK内置注解和第三方注解我们只要使用，定义和读取都交给它们大多数情况下，三角关系中我们只负责使用注解，无需定义和执行，框架会将注解类和读取注解的程序隐藏起来，除非阅读源码，否则根本看不到。平时见不到定义和读取的过程，光顾着使用注解，久而久之很多人就忘了注解如何起作用了！

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