理解Android中的注解与反射

  作者  IAM四十二  关注 2016.09.03 00:01*  字数 3259  阅读 2468 评论 18 喜欢 63

前言

最近一段时间在研究EventBus和Retrofit 的过程中，都遇到了注解这个概念。由于在学习Java的时候对这方面没有深入了解过，所以看起相关的代码来，总会有点不知其所以然，这里就注解和反射的使用做一下总结。

这里我们先从反射说起，了解了反射的意义及用法后，我们在看看注解的使用，最后叙述一下在Android开发中是怎样结合使用注解与反射。

反射

Java反射（Reflection）定义

Java反射机制是指在运行状态中

对于任意一个类，都能知道这个类的所有属性和方法； 对于任何一个对象，都能够调用它的任何一个方法和属性；

这样动态获取新的以及动态调用对象方法的功能就叫做反射。

比如像下面：

//获取类 Class c = Class.forName("java.lang.String"); // 获取所有的属性 Field[] fields = c.getDeclaredFields(); StringBuffer sb = new StringBuffer(); sb.append(Modifier.toString(c.getModifiers()) + " class " + c.getSimpleName() + "{\n"); // 遍历每一个属性 for (Field field : fields) { sb.append("\t");// 空格 sb.append(Modifier.toString(field.getModifiers()) + " ");// 获得属性的修饰符，例如public，static等等 sb.append(field.getType().getSimpleName() + " ");// 属性的类型的名字 sb.append(field.getName() + ";\n");// 属性的名字+回车 } sb.append("}\n"); System.out.println(sb);

就可以获得 String ，这个我们常用类的所有属性：

string_property

再比如：

//获取类 Class c = Class.forName("java.lang.String"); // 获取所有的方法 Method[] ms = c.getDeclaredMethods(); //遍历输出所有方法 for (Method method : ms) { //获取方法所有参数 Parameter[] parameters = method.getParameters(); String params = ""; if (parameters.length > 0) { StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(); for (Parameter parameter : parameters) { stringBuffer.append(parameter.getType().getSimpleName() + " " + parameter.getName() + ","); } //去掉最后一个逗号 params = stringBuffer.substring(0, stringBuffer.length() - 1); } System.err.println(Modifier.toString(method.getModifiers()) + " " + method.getReturnType().getSimpleName() + " " + method.getName() + " (" +params + ")"); }

可以获得String 类的所有方法（图片只截取了部分方法，实际有很多就不占篇幅了）：

string_method

Java反射机制API

主要的几个类

Java中有关反射的类有以下这几个：

类 用途 java.lang.Class 编译后的class文件的对象 java.lang.reflect.Constructor 构造方法 java.lang.reflect.Field 类的成员变量（属性） java.lang.reflect.Method 类的成员方法 java.lang.reflect.Modifier 判断方法类型 java.lang.annotation.Annotation 类的注解

具体实现

为了方便描述，这里我们创建一个类 TestClass

public class TestClass { private String address; private String port; private int number; public void printInfo() { System.out.println("info is " + address + ":" + port); } private void myMethod(int number,String sex) { } public String getPort() { return port; } public void setPort(String port) { this.port = port; } public String getAddress() { return address; } public void setAddress(String address) { this.address = address; } public int getNumber() { return number; } public void setNumber(int number) { this.number = number; } }

这个类很简单，包含三个成员变量address，port和number，以及它们各自的get,set方法。 两个自定义的方法printInfo()和myMethod()。

下面我们就看一下如何通过反射，获取这个TestClass的所有“信息”

1.获取Class 关于Class的获取有三种写法：

//获取类的三种方法: Class c = Class.forName("java.lang.String"); //这里一定要用完整的包名 Class c1=String.class; String str = new String(); Class c2=str.getClass();

这里获取的c,c1以及c2都是相等的。一般在反射中会用第一种写法。

2.获取类的属性（成员变量）

Field[] fields = c.getDeclaredFields();

这里返回的是一个数组 ，包含所有的属性。获取到的每一个属性Filed，包含一系列的方法可以获取及修改他的内容。 如下所示：

// 遍历每一个属性 for (Field field : fields) { sb.append("\t");// 空格 sb.append(Modifier.toString(field.getModifiers()) + " ");// 获得属性的修饰符，例如public，static等等 sb.append(field.getType().getSimpleName() + " ");// 属性的类型的名字 sb.append(field.getName() + ";\n");// 属性的名字+回车 }

这里我们可以得到TestClass的所有属性：

test_p 3.获取类的方法 // 获取所有的方法 Method[] ms = c.getDeclaredMethods(); 和属性类似，我们依然可以通过一系列的方法获取到方法的返回值类型，名称以及参数。下面的表格中总结了一些关键方法： reflection

类似的获取到TestClass的所有方法：

test_method

这里可以看到，获取的TestClass的属性和方法同我们定义的是完全一致的。

这里我们顺便调用一下TestClass的printInfo方法：

new TestClass().printInfo();

用于所有属性没有做初始化，所以得到如下输出：

null

可以看到，利用反射我们可以很方便的去“反编译”一个class。那么我们用反射这么做的意义是什么呢？不要着急，下面我们先来了解一下注解

Java 注解（Annotation）

什么是注解

关于注解的定义网上有很多说法，就不再赘述。这里我们就说两点

Annotation（注解）就是Java提供了一种源程序中的元素关联任何信息或者任何元数据（metadata）的途径和方法。

Annotation是被动的元数据，永远不会有主动行为

既然是被动数据，对于那些已经存在的注解，比如Override,我们只能看看而已，并不知道它具体的工作机制是什么；所以想要理解注解，就直接从自定义注解开始。

自定义注解

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target({ElementType.FIELD}) @Documented @Inherited public @interface Bind { int value() default 1; boolean canBeNull() default false; }

这就是自定义注解的形式，我们用@interface 表明这是一个注解，Annotation只有成员变量，没有方法。Annotation的成员变量在Annotation定义中以“无形参的方法”形式来声明，其方法名定义了该成员变量的名字，其返回值定义了该成员变量的类型。比如上面的value和canBeNull。

元注解

可以看到自定义注解里也会有注解存在，给自定义注解使用的注解就是元注解。

@Rentention Rentention

@Rentention Rentention用来标记自定义注解的有效范围，他的取值有以下三种：

RetentionPolicy.SOURCE: 只在源代码中保留 一般都是用来增加代码的理解性或者帮助代码检查之类的，比如我们的Override;

RetentionPolicy.CLASS: 默认的选择，能把注解保留到编译后的字节码class文件中，仅仅到字节码文件中，运行时是无法得到的；

RetentionPolicy.RUNTIME: ，注解不仅 能保留到class字节码文件中，还能在运行通过反射获取到，这也是我们最常用的。

@Target

@Target指定Annotation用于修饰哪些程序元素。 @Target也包含一个名为”value“的成员变量，该value成员变量类型为ElementType[ ]，ElementType为枚举类型，值有如下几个：

ElementType.TYPE：能修饰类、接口或枚举类型ElementType.FIELD：能修饰成员变量ElementType.METHOD：能修饰方法ElementType.PARAMETER：能修饰参数ElementType.CONSTRUCTOR：能修饰构造器ElementType.LOCAL_VARIABLE：能修饰局部变量ElementType.ANNOTATION_TYPE：能修饰注解ElementType.PACKAGE：能修饰包

使用了@Documented的可以在javadoc中找到 使用了@Interited表示注解里的内容可以被子类继承，比如父类中某个成员使用了上述@From(value)，From中的value能给子类使用到。

好了，关于注解就说这么多。

反射&注解的使用

属性值使用注解

下面我们首先自定义两个注解：BindPort 和 BindAddress

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target(ElementType.FIELD) public @interface BindPort { String value() default "8080"; }

指定BindPort 可以保留到运行时，并且可以修饰成员变量，包含一个成员变量默认值为”8080“。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target(ElementType.FIELD) public @interface BindAddress { String value() default "127.0.0.0"; }

这个和上面类似，只是默认值为"127.0.0.0"。

同时，我们修改之前的TestClass 

public class TestClass { @BindAddress() String address; @BindPort() private String port; private int number; public void printInfo() { System.out.println("info is " + address + ":" + port); } ........ }

这里我们将原先的address 和 port 两个变量分别用这里定义的注解进行修饰，由于我们在定义注解时有默认值，所以这里的注解可以不写参数。

使用反射获取注解信息

前面已经说了，Annotation是被动的元数据，永远不会有主动行为，所以我们需要通过使用反射，才能让我们的注解产生意义。

通过反射可以获取Class的所有属性和方法，因此获取注解信息也不在话下。我们看代码：

//获取类 Class c = Class.forName(className); //实例化一个TestClass对象 TestClass tc= (TestClass) c.newInstance(); // 获取所有的属性 Field[] fields = c.getDeclaredFields(); for (Field field : fields) { if(field.isAnnotationPresent(BindPort.class)){ BindPort port = field.getAnnotation(BindPort.class); field.setAccessible(true); field.set(tc,port.value()); } if (field.isAnnotationPresent(BindAddress.class)) { BindAddress address = field.getAnnotation(BindAddress.class); field.setAccessible(true); field.set(tc,address.value()); } } tc.printInfo();

我们运行程序得到如下输出：

output

我们对tc 对象并没有做任何的set及初始化工作，输出结果却依然不再是null了，这就是反射与注解的功劳。

上面代码的逻辑很简单：

首先遍历循环所有的属性，如果当前属性被指定的注解所修饰，那么就将当前属性的值修改为注解中成员变量的值。

上面的代码中，找到被BindPort修饰的属性，然后将BindPort中value的值赋给该属性。

这里setAccessible(true)的使用时因为，我们在声明port变量时，其类型为private，为了确保可以访问这个变量，防止程序出现异常。

理论上来说，这样做是不安全的，不符合面向对象的思想，这里只是为了说明注解和反射举例。

但是，你也会发现，反射给我们提供了一种在运行时改变对象的方法。

好了，下面我们继续修改TestClass 

public class TestClass { @BindAddress("http://www.google.com.cn") String address; @BindPort("8888") private String port; private int number; public void printInfo() { System.out.println("info is " + address + ":" + port); } ....... }

我们为注解设定了参数，再次运行，相信你已经猜到结果了。

output1

这时候由于我们在给成员变量设定注解时，写了参数，反射时也取到了相应的值。

方法使用注解

上面对于类属性（成员变量）设定注解，可能还不能让你感受到注解&反射的优势，我们再来看一下类的方法使用注解会怎样。

我们还是先定义一个注解

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target(ElementType.METHOD) public @interface BindGet { String value() default ""; }

有效范围至运行时，适用于方法。

再次修改TestClass 如下：

public class TestClass { @BindAddress("http://www.google.com.cn") String address; @BindPort("8888") private String port; private int number; @BindGet("mike") void getHttp(String param){ String url="http://www.baidu.com/?username"+param; System.err.println("get------->"+url); } ........... }

我们添加了一个名为getHttp的方法，而且这个方法由@BindGet注解。

然后看反射的使用：

//获取类 Class c = Class.forName(className); TestClass tc= (TestClass) c.newInstance(); // 获取所有的方法 Method[] ms = c.getDeclaredMethods(); for (Method method : ms) { if(method.isAnnotationPresent(BindGet.class)){ BindGet bindGet = method.getAnnotation(BindGet.class); String param=bindGet.value(); method.invoke(tc, param); } }

这里的逻辑和对属性的解析相似，依旧是判断当前方法是否被指定的注解（BindGet）所修饰， 如果是的话，就使用注解中的参数作为当前方法的参数去调用他自己。

这样，我们在运行程序时，通过反射就回去主动调用getHttp方法，得到如下输出：

output2

这里我们就可以通过注解动态的实现username参数的修改，甚至getHttp方法整个http url地址的修改。 (假设我们这里的getHttp方法是做网络请求）

到这里，你应该已经明白了如何使用反射获取注解的信息，但你一定会困惑这么做有什么用呢？

”动态“，”动态“，”动态“

这就是使用注解和反射最大的意义，我们可以动态的访问对象。

说了这么多，下面我们看看，在Android开发中，我们遇到的注解和反射。

Android 中的注解&反射

Butterknife

如果你是一个Android开发者，相信在使用Butterknife插件之前，你一定写了无数次的findViewById。

然而，如果使用了Butterknife 插件，我们就可以很方便的完成findViewById的工作，甚至是setOnClickListener 的工作。

public class ButtferknifeDemoActivity extends AppCompatActivity { @BindView(R.id.textView) TextView textView; @Override protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_buttferknife); ButterKnife.bind(this); textView.setText("I'm not null"); } }

上面的代码，应该不陌生。试想如果你的activity_bufferknife 布局文件中有很多控件时，这样做不知道可以省多少时间了

我们看一下BindView的注解定义：

@Retention(CLASS) @Target(FIELD) public @interface BindView { /** View ID to which the field will be bound. */ @IdRes int value(); }

这个注解用于修饰变量，有效范围也是限定到了CLASS(即编译阶段），并没有到运行时。 我们在Butterknife（8.4.0）的部分源码中可以看到：

/** Simpler version of {@link View#findViewById(int)} which infers the target type. */ @SuppressWarnings({ "unchecked", "UnusedDeclaration" }) // Checked by runtime cast. Public API. @CheckResult public static <T extends View> T findById(@NonNull View view, @IdRes int id) { return (T) view.findViewById(id); }

我们可以猜到的，编译时最终的实现必然是到这里，实现view.findViewById(id)。

严格来说，这里使用Butterknife举例说明反射和注解是不太妥当的，因为Butterknife 注解的有效范围限定到了CLASS（编译阶段），所以到了运行阶段，不会有注解相关的事情发生，应该是APT(Annotation Processing Tool)，编译是动态处理的方法，和这里的注解还是有区别的。

在这里，注解和反射的结合，使我们可以避免做很多重复的工作。

Retrofit 2.0

第一次使用Retrofit的时候，完全被接口定义的方式搞蒙圈了，完全搞不懂啊。

public interface UserBasicService { @GET("users/{user}") Call<ResponseBody> getUsers(@Path("user") String uses); }

为什么要这么写？参数是怎么传递的？@ 是什么意思？带着曾经的这些疑问，我们首先看看这里的两个注解。

这里使用了两个注解GET 和Path ,我们看一下：

GET

/** Make a GET request. */ @Documented @Target(METHOD) @Retention(RUNTIME) public @interface GET { /** * A relative or absolute path, or full URL of the endpoint. This value is optional if the first * parameter of the method is annotated with {@link Url @Url}. * <p> * See {@linkplain retrofit2.Retrofit.Builder#baseUrl(HttpUrl) base URL} for details of how * this is resolved against a base URL to create the full endpoint URL. */ String value() default ""; }

Path

@Documented @Retention(RUNTIME) @Target(PARAMETER) public @interface Path { String value(); /** * Specifies whether the argument value to the annotated method parameter is already URL encoded. */ boolean encoded() default false; }

这两个注解的生命周期都延续到了 RUNTIME，即运行时。GET用于方法，Path用于参数。这点和我们定义getUsers（）方法是一致的。

关于Retrofit中反射和注解的使用，涉及到动态代理的相关概念，这里就不展开来说。总的思路就是通过注解中使用的参数，动态的生成Request然后由OKHttp去调用。这个以后会做深入分析，这里只是了解注解和反射用法。

好了，关于注解和反射的使用方法及意义就暂时总结到这里。

后话

以合适的方式使用反射，会让我们写代码的方式更加灵活。反射使用不当，反而会适得其反，会对性能造成影响。

但是EventBus，Retrofit 的如此火爆，让我们有理由相信，对性能的影响也许没那么大，或者说面对现如今硬件配置堪比电脑的手机，这点影响也许可以忽略不计。

所以关于反射的使用还是仁者见仁智者见智吧。