Java注解与原理分析

上一篇 / 下一篇  2023-02-07 10:18:38

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　　服务运行时，结合AOP切面编程实现方法的日志采集；
　　一、注解原理
　　先来看一个简单的注解使用案例，再细致地分析其中原理，案例并不复杂，就是常见的标注与解析两个关键动作；
　　public class LogInfo {
　　    @SystemLog(model = "日志模块")
　　    public static void main(String[] args) {
　　        // 生成代理文件
　　        System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true");
　　        // 反射机制
　　        Method[] methods = LogInfo.class.getMethods();
　　        for (Method method:methods){
　　            SystemLog systemLog = method.getAnnotation(SystemLog.class) ;
　　            if (systemLog != null){
　　                // 动态代理：com.sun.proxy.$Proxy2
　　                System.out.println(systemLog.getClass().getName());
　　                System.out.println(systemLog.model());
　　            }
　　        }
　　    }
　　}
　　这里涉及到两个核心概念：反射机制、动态代理；反射机制可以在程序运行时获取类的完整结构信息，代理模式给目标对象提供一个代理对象，由代理对象持有目标对象的引用；
　　案例中通过反射机制，在程序运行时进行注解的获取和解析，值得关注的是systemLog对象的类名，输出的是代理类信息；
　　案例执行完毕后，会在代码工程的目录下生成代理类，可以查看$Proxy2文件；
　　public final class $Proxy2 extends Proxy implements SystemLog {
　　    public final String model() throws  {
　　        try {
　　            return (String)super.h.invoke(this, m3, (Object[])null);
　　        } catch (RuntimeException | Error var2) {
　　            throw var2;
　　        } catch (Throwable var3) {
　　            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
　　        }
　　    }
　　}
　　在对SystemLog解析的过程中，实际上是在使用注解的代理类，$Proxy2继承了Proxy类并实现了SystemLog接口，并且重写了相关方法；有关反射和代理的逻辑，在之前的内容中有详说，此处不赘述；
　　值得一看是代理类中invoke方法调用，具体的处理逻辑在AnnotationInvocationHandler类的invoke方法中，会对注解原生方法和自定义方法做判断，并对原生方法提供实现；
　　二、常用注解
　　1、JDK注解
　　在JDK中有多个注解是经常使用的，例如Override、Deprecated、SuppressWarnings等；
　　·Override：判断方法是否为重写方法；
　　· Deprecated：标记过时的API，继续使用会警告；
　　· FunctionalInterface：检验是否为函数式接口；
　　· SuppressWarnings：代码的警告会静默处理；
　　这里注意FunctionalInterface注解，从1.8开始引入，检验是否为函数式接口，即接口只能有一个抽象方法，否则编译报错；
　　2、Lombok注解
　　在具体的看Lombok组件之前，需要先了解一个概念：代码编译；在open-jdk的描述文档中大致分为三个核心阶段；
　　第一步：读取命令行上指定的所有源文件，解析为语法树，进行符号表填充；
　　第二步：调用注解处理器，如果处理器生成任何新的源文件或类文件，编译会重新启动；
　　第三步：分析器创建的语法树被分析并转换为类文件；
　　更多细节说明可以参考openjdk文档中Compiler模块的内容，下面再回到Lombok组件上；
　　Lombok组件在代码工程中的使用非常频繁，通过注解的方式极大的简化Java中Bean对象的编写，提高了效率并且让源码显得简洁；
　　这里用一段简单的代码演示其效果，在IdKey的类中通过三个常用的Lombok注解，替代了类中很多基础方法的显式生成，查看编译后的文件实际是存在相关方法的；
　　@Data
　　@AllArgsConstructor
　　@NoArgsConstructor
　　public class IdKey {
　　    private Integer id ;
　　    private String key ;
　　    public static void main(String[] args) {
　　        IdKey idKey01 = new IdKey(1,"cicada") ;
　　        System.out.println(idKey01);
　　        idKey01.setId(2);
　　        idKey01.setKey("smile");
　　        System.out.println(idKey01);
　　    }
　　}
　　这里需要了解JDK中注解处理器的相关源码，AbstractProcessor作为超类，编译器在编译时会去检查该类的子类，子类中最核心的是process方法；
　　-- 1、Lombok处理器
　　@SupportedAnnotationTypes("*")
　　public class LombokProcessor extends AbstractProcessor {
　　    private JavacTransformer transformer;
　　    @Override
　　    public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
　　         transformer.transform(prio, javacProcessingEnv.getContext(), cusForThisRound, cleanup);
　　    }
　　}
　　-- 2、AST抽象树
　　public class JavacTransformer {
　　    public void transform(long priority, Context context, List<JCTree.JCCompilationUnit> compilationUnits,
　　                          CleanupRegistry cleanup) {
　　        JavacAST ast = new JavacAST(messager, context, unit, cleanup);
　　        ast.traverse(new AnnotationVisitor(priority));
　　        handlers.callASTVisitors(ast, priority);
　　    }
　　}
　　-- 3、注解处理抽象类
　　public abstract class JavacAnnotationHandler<T extends Annotation> {
　　    public abstract void handle(AnnotationValues<T> annotation, JCAnnotation ast, JavacNode annotationNode);
　　}
　　-- 4、Getter注解处理
　　public class HandleGetter extends JavacAnnotationHandler<Getter> {
　　    @Override 
　　    public void handle(AnnotationValues<Getter> annotation, JCTree.JCAnnotation ast, JavacNode annotationNode) {
　　        JavacNode node = annotationNode.up();
　　        List<JCTree.JCAnnotation> onMethod = unboxAndRemoveAnnotationParameter(ast, "onMethod", "@Getter(onMethod", annotationNode);
　　        switch (node.getKind()) {
　　            case FIELD:
　　                createGetterForFields(level, fields, annotationNode, true, lazy, onMethod);
　　                break;
　　        }
　　    }
　　}
　　IdKey类从简洁的源码编译为复杂的字节码文件，通过注解对结构处理时关联一个核心概念，叫AST抽象树，会涉及到很多语法、词法的解析逻辑；
　　三、自定义注解
　　在系统开发中通过自定义注解可以处理各种麻烦的重复逻辑，其最明显的好处就是可以大量地消除冗余的代码块；
　　1、同步控制
　　代码中可能存在很多方法是限制重复请求的，加锁处理是很常用的手段，此时完全可以通过注解结合AOP切面编程简化代码的复杂程度；
　　@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
　　@Target(ElementType.METHOD)
　　public @interface SyncLock {
　　    String lockKey();           // 锁的Key
　　    int time () default 3000 ;  // 有效时间
　　    int retryNum () default 3 ; // 重试次数
　　}
　　通过注解标记在方法上，可以极大简化同步锁的编码步骤，只是在读取KEY的时候需要设计好解析规则，结合反射原理进行获取即可；
　　基于相同的原理，也适应与日志采集、系统告警等功能，在之前的内容中都有详细的总结；
　　2、类型引擎
　　在数据处理的逻辑中，经常有这样一种场景，同一份数据要动态推送到多种数据源中存储，比如常见的MySQL表和ES索引双写模式，这就需要对实体对象做不同的解析逻辑；
　　@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
　　@Target(ElementType.FIELD)
　　public @interface BizType {
　　    EsIndexEnum esIndexEnum () ;        // ES索引解析适配
　　    MySqlTableEnum mySqlTableEnum () ;  // MySQL表解析适配
　　    ExcelEnum excelEnum () ;            // Excel解析适配
　　}
　　首先声明一个类型解析的注解，可以标记在实体对象的字段属性上，然后根据各种数据源的类型枚举，去适配不同解析工厂的执行逻辑，比如常用数据类型、格式、或者完全自定义。

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