Java 注解 （Annotation）你可以这样学

注解如同标签
　　初学者可以这样理解注解：想像代码具有生命，注解就是对于代码中某些鲜活个体的贴上去的一张标签。简化来讲，注解如同一张标签。在未开始学习任何注解具体语法而言，你可以把注解看成一张标签。这有助于你快速地理解它的大致作用。如果初学者在学习过程有大脑放空的时候，请不要慌张，对自己说：注解，标签。注解，标签。

注解语法
　　因为平常开发少见，相信有不少的人员会认为注解的地位不高。其实同 classs 和 interface 一样，注解也属于一种类型。它是在 Java SE 5.0 版本中开始引入的概念。注解的定义
注解通过 @interface关键字进行定义。

1 public @interface TestAnnotation {
2 }
它的形式跟接口很类似，不过前面多了一个 @ 符号。上面的代码就创建了一个名字为 TestAnnotaion 的注解。
你可以简单理解为创建了一张名字为 TestAnnotation 的标签。

注解的应用
上面创建了一个注解，那么注解的的使用方法是什么呢。

@TestAnnotation
public class Test {
}

　　创建一个类 Test,然后在类定义的地方加上 @TestAnnotation 就可以用 TestAnnotation 注解这个类了。你可以简单理解为将 TestAnnotation 这张标签贴到 Test 这个类上面。不过，要想注解能够正常工作，还需要介绍一下一个新的概念那就是元注解。

元注解
元注解是什么意思呢？
元注解是可以注解到注解上的注解，或者说元注解是一种基本注解，但是它能够应用到其它的注解上面。
如果难于理解的话，你可以这样理解。元注解也是一张标签，但是它是一张特殊的标签，它的作用和目的就是给其他普通的标签进行解释说明的。
元标签有 @Retention、@Documented、@Target、@Inherited、@Repeatable 5 种。

@Retention
Retention 的英文意为保留期的意思。当 @Retention 应用到一个注解上的时候，它解释说明了这个注解的的存活时间。
它的取值如下：
RetentionPolicy.SOURCE 注解只在源码阶段保留，在编译器进行编译时它将被丢弃忽视。
RetentionPolicy.CLASS 注解只被保留到编译进行的时候，它并不会被加载到 JVM 中。
RetentionPolicy.RUNTIME 注解可以保留到程序运行的时候，它会被加载进入到 JVM 中，所以在程序运行时可以获取到它们。
我们可以这样的方式来加深理解，@Retention 去给一张标签解释的时候，它指定了这张标签张贴的时间。@Retention 相当于给一张标签上面盖了一张时间戳，时间戳指明了标签张贴的时间周期。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface TestAnnotation {
}

上面的代码中，我们指定 TestAnnotation 可以在程序运行周期被获取到，因此它的生命周期非常的长。

@Documented
顾名思义，这个元注解肯定是和文档有关。它的作用是能够将注解中的元素包含到 Javadoc 中去。

@Target
Target 是目标的意思，@Target 指定了注解运用的地方。
你可以这样理解，当一个注解被 @Target 注解时，这个注解就被限定了运用的场景。
类比到标签，原本标签是你想张贴到哪个地方就到哪个地方，但是因为 @Target 的存在，它张贴的地方就非常具体了，比如只能张贴到方法上、类上、方法参数上等等。

@Target 有下面的取值

复制代码
ElementType.ANNOTATION_TYPE 可以给一个注解进行注解
ElementType.CONSTRUCTOR 可以给构造方法进行注解
ElementType.FIELD 可以给属性进行注解
ElementType.LOCAL_VARIABLE 可以给局部变量进行注解
ElementType.METHOD 可以给方法进行注解
ElementType.PACKAGE 可以给一个包进行注解
ElementType.PARAMETER 可以给一个方法内的参数进行注解
ElementType.TYPE 可以给一个类型进行注解，比如类、接口、枚举
复制代码

@Inherited
Inherited 是继承的意思，但是它并不是说注解本身可以继承，而是说如果一个超类被 @Inherited 注解过的注解进行注解的话，那么如果它的子类没有被任何注解应用的话，那么这个子类就继承了超类的注解。
说的比较抽象。代码来解释。

1 @Inherited
2 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
3 @interface Test {}
4 @Test
5 public class A {}
6 public class B extends A {}

注解 Test 被 @Inherited 修饰，之后类 A 被 Test 注解，类 B 继承 A,类 B 也拥有 Test 这个注解。

可以这样理解：
　　老子非常有钱，所以人们给他贴了一张标签叫做富豪。
　　老子的儿子长大后，只要没有和老子断绝父子关系，虽然别人没有给他贴标签，但是他自然也是富豪。
　　老子的孙子长大了，自然也是富豪。
这就是人们口中戏称的富一代，富二代，富三代。虽然叫法不同，好像好多个标签，但其实事情的本质也就是他们有一张共同的标签，也就是老子身上的那张富豪的标签。

@Repeatable
Repeatable 自然是可重复的意思。@Repeatable 是 Java 1.8 才加进来的，所以算是一个新的特性。
什么样的注解会多次应用呢？通常是注解的值可以同时取多个。
举个例子，一个人他既是程序员又是产品经理,同时他还是个画家。

复制代码
1 @interface Persons {
2 Person[] value();
3 }
4
5
6 @Repeatable(Persons.class)
7 @interface Person{
8 String role default "";
9 }
10
11
12 @Person(role="artist")
13 @Person(role="coder")
14 @Person(role="PM")
15 public class SuperMan{
16
17 }
复制代码

注意上面的代码，@Repeatable 注解了 Person。而 @Repeatable 后面括号中的类相当于一个容器注解。
什么是容器注解呢？就是用来存放其它注解的地方。它本身也是一个注解。
我们再看看代码中的相关容器注解。

@interface Persons {
Person[] value();
}

按照规定，它里面必须要有一个 value 的属性，属性类型是一个被 @Repeatable 注解过的注解数组，注意它是数组。

如果不好理解的话，可以这样理解。Persons 是一张总的标签，上面贴满了 Person 这种同类型但内容不一样的标签。把 Persons 给一个 SuperMan 贴上，相当于同时给他贴了程序员、产品经理、画家的标签。

我们可能对于 @Person(role=“PM”) 括号里面的内容感兴趣，它其实就是给 Person 这个注解的 role 属性赋值为 PM ，大家不明白正常，马上就讲到注解的属性这一块。

注解的属性
注解的属性也叫做成员变量。注解只有成员变量，没有方法。注解的成员变量在注解的定义中以“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。

复制代码
1 @Target(ElementType.TYPE)
2 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
3 public @interface TestAnnotation {
4
5 int id();
6
7 String msg();
8
9 }
复制代码

上面代码定义了 TestAnnotation 这个注解中拥有 id 和 msg 两个属性。在使用的时候，我们应该给它们进行赋值。
赋值的方式是在注解的括号内以 value="" 形式，多个属性之前用 ，隔开。

@TestAnnotation(id=3,msg="hello annotation")
public class Test {

}

需要注意的是，在注解中定义属性时它的类型必须是 8 种基本数据类型外加 类、接口、注解及它们的数组。
注解中属性可以有默认值，默认值需要用 default 关键值指定。比如：

复制代码
1 @Target(ElementType.TYPE)
2 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
3 public @interface TestAnnotation {
4
5 public int id() default -1;
6
7 public String msg() default "Hi";
8
9 }
复制代码

TestAnnotation 中 id 属性默认值为 -1，msg 属性默认值为 Hi。
它可以这样应用。

@TestAnnotation()
public class Test {}

因为有默认值，所以无需要再在 @TestAnnotation 后面的括号里面进行赋值了，这一步可以省略。
另外，还有一种情况。如果一个注解内仅仅只有一个名字为 value 的属性时，应用这个注解时可以直接接属性值填写到括号内。

public @interface Check {
String value();
}

上面代码中，Check 这个注解只有 value 这个属性。所以可以这样应用。

@Check("hi")
int a;

这和下面的效果是一样的

@Check(value="hi")
int a;

最后，还需要注意的一种情况是一个注解没有任何属性。比如

public @interface Perform {}

那么在应用这个注解的时候，括号都可以省略。

@Perform
public void testMethod(){}

Java 预置的注解
学习了上面相关的知识，我们已经可以自己定义一个注解了。其实 Java 语言本身已经提供了几个现成的注解。br/>@Deprecated
这个元素是用来标记过时的元素，想必大家在日常开发中经常碰到。编译器在编译阶段遇到这个注解时会发出提醒警告，告诉开发者正在调用一个过时的元素比如过时的方法、过时的类、过时的成员变量。

复制代码
1 public class Hero {
2
3 @Deprecated
4 public void say(){
5 System.out.println("Noting has to say!");
6 }
7
8
9 public void speak(){
10 System.out.println("I have a dream!");
11 }
12
13
14 }
复制代码

定义了一个 Hero 类，它有两个方法 say() 和 speak() ，其中 say() 被 @Deprecated 注解。然后我们在 IDE 中分别调用它们。
可以看到，say() 方法上面被一条直线划了一条，这其实就是编译器识别后的提醒效果。

@Override
这个大家应该很熟悉了，提示子类要复写父类中被 @Override 修饰的方法

@SuppressWarnings
阻止警告的意思。之前说过调用被 @Deprecated 注解的方法后，编译器会警告提醒，而有时候开发者会忽略这种警告，他们可以在调用的地方通过 @SuppressWarnings 达到目的。

@SuppressWarnings("deprecation")
public void test1(){
Hero hero = new Hero();
hero.say();
hero.speak();
}

@SafeVarargs
参数安全类型注解。它的目的是提醒开发者不要用参数做一些不安全的操作,它的存在会阻止编译器产生 unchecked 这样的警告。它是在 Java 1.7 的版本中加入的。

复制代码
@SafeVarargs // Not actually safe!
static void m(List<String>... stringLists) {
Object[] array = stringLists;
List<Integer> tmpList = Arrays.asList(42);
array[0] = tmpList; // Semantically invalid, but compiles without warnings
String s = stringLists[0].get(0); // Oh no, ClassCastException at runtime!
}
复制代码

上面的代码中，编译阶段不会报错，但是运行时会抛出 ClassCastException 这个异常，所以它虽然告诉开发者要妥善处理，但是开发者自己还是搞砸了。
Java 官方文档说，未来的版本会授权编译器对这种不安全的操作产生错误警告。

@FunctionalInterface
函数式接口注解，这个是 Java 1.8 版本引入的新特性。函数式编程很火，所以 Java 8 也及时添加了这个特性。
函数式接口 (Functional Interface) 就是一个具有一个方法的普通接口。
比如

复制代码
1 @FunctionalInterface
2 public interface Runnable {
3 /*
4 When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
5 to create a thread, starting the thread causes the object's
6 <code>run</code> method to be called in that separately executing
7 thread.
8 <p>
9 The general contract of the method <code>run</code> is that it may
10 take any action whatsoever.
11
12 @see java.lang.Thread#run()
13 */
14 public abstract void run();
15 }
复制代码

我们进行线程开发中常用的 Runnable 就是一个典型的函数式接口，上面源码可以看到它就被 @FunctionalInterface 注解。
可能有人会疑惑，函数式接口标记有什么用，这个原因是函数式接口可以很容易转换为 Lambda 表达式。这是另外的主题了，有兴趣的同学请自己搜索相关知识点学习。

注解的提取
博文前面的部分讲了注解的基本语法，现在是时候检测我们所学的内容了。
我通过用标签来比作注解，前面的内容是讲怎么写注解，然后贴到哪个地方去，而现在我们要做的工作就是检阅这些标签内容。 形象的比喻就是你把这些注解标签在合适的时候撕下来，然后检阅上面的内容信息。
要想正确检阅注解，离不开一个手段，那就是反射。
注解与反射。
注解通过反射获取。首先可以通过 Class 对象的 isAnnotationPresent() 方法判断它是否应用了某个注解

public boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) {}

然后通过 getAnnotation() 方法来获取 Annotation 对象。

public <A extends Annotation> A getAnnotation(Class<A> annotationClass) {}

或者是 getAnnotations() 方法。

public Annotation[] getAnnotations() {}

前一种方法返回指定类型的注解，后一种方法返回注解到这个元素上的所有注解。

如果获取到的 Annotation 如果不为 null，则就可以调用它们的属性方法了。比如

复制代码
1 @TestAnnotation()
2 public class Test {
3
4 public static void main(String[] args) {
5
6 boolean hasAnnotation = Test.class.isAnnotationPresent(TestAnnotation.class);
7
8 if ( hasAnnotation ) {
9 TestAnnotation testAnnotation = Test.class.getAnnotation(TestAnnotation.class);
10
11 System.out.println("id:"+testAnnotation.id());
12 System.out.println("msg:"+testAnnotation.msg());
13 }
14
15 }
16
17 }
程序的运行结果是：
　　id:-1
　　msg:
复制代码

这个正是 TestAnnotation 中 id 和 msg 的默认值。

上面的例子中，只是检阅出了注解在类上的注解，其实属性、方法上的注解照样是可以的。同样还是要假手于反射。

复制代码
1 @TestAnnotation(msg="hello")
2 public class Test {
3
4 @Check(value="hi")
5 int a;
6
7
8 @Perform
9 public void testMethod(){}
10
11
12 @SuppressWarnings("deprecation")
13 public void test1(){
14 Hero hero = new Hero();
15 hero.say();
16 hero.speak();
17 }
18
19
20 public static void main(String[] args) {
21
22 boolean hasAnnotation = Test.class.isAnnotationPresent(TestAnnotation.class);
23
24 if ( hasAnnotation ) {
25 TestAnnotation testAnnotation = Test.class.getAnnotation(TestAnnotation.class);
26 //获取类的注解
27 System.out.println("id:"+testAnnotation.id());
28 System.out.println("msg:"+testAnnotation.msg());
29 }
30
31
32 try {
33 Field a = Test.class.getDeclaredField("a");
34 a.setAccessible(true);
35 //获取一个成员变量上的注解
36 Check check = a.getAnnotation(Check.class);
37
38 if ( check != null ) {
39 System.out.println("check value:"+check.value());
40 }
41
42 Method testMethod = Test.class.getDeclaredMethod("testMethod");
43
44 if ( testMethod != null ) {
45 // 获取方法中的注解
46 Annotation[] ans = testMethod.getAnnotations();
47 for( int i = 0;i < ans.length;i++) {
48 System.out.println("method testMethod annotation:"+ans[i].annotationType().getSimpleName());
49 }
50 }
51 } catch (NoSuchFieldException e) {
52 // TODO Auto-generated catch block
53 e.printStackTrace();
54 System.out.println(e.getMessage());
55 } catch (SecurityException e) {
56 // TODO Auto-generated catch block
57 e.printStackTrace();
58 System.out.println(e.getMessage());
59 } catch (NoSuchMethodException e) {
60 // TODO Auto-generated catch block
61 e.printStackTrace();
62 System.out.println(e.getMessage());
63 }
64
65
66
67 }
68
69 }
70
它们的结果如下
id:-1
msg:hello
check value:hi
method testMethod annotation:Perform
复制代码

需要注意的是，如果一个注解要在运行时被成功提取，那么 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 是必须的。

注解的使用场景
我相信博文讲到这里大家都很熟悉了注解，但是有不少同学肯定会问，注解到底有什么用呢？
对啊注解到底有什么用？
我们不妨将目光放到 Java 官方文档上来。
文章开始的时候，我用标签来类比注解。但标签比喻只是我的手段，而不是目的。为的是让大家在初次学习注解时能够不被那些抽象的新概念搞懵。既然现在，我们已经对注解有所了解，我们不妨再仔细阅读官方最严谨的文档。
注解是一系列元数据，它提供数据用来解释程序代码，但是注解并非是所解释的代码本身的一部分。注解对于代码的运行效果没有直接影响。
注解有许多用处，主要如下：
提供信息给编译器： 编译器可以利用注解来探测错误和警告信息
编译阶段时的处理： 软件工具可以用来利用注解信息来生成代码、Html文档或者做其它相应处理。
运行时的处理： 某些注解可以在程序运行的时候接受代码的提取
值得注意的是，注解不是代码本身的一部分。

如果难于理解，可以这样看。标签只是某些人对于其他事物的评价，但是标签不会改变事物本身，标签只是特定人群的手段。所以，注解同样无法改变代码本身，注解只是某些工具的工具。
还是回到官方文档的解释上，注解主要针对的是编译器和其它工具软件(SoftWare tool)。
当开发者使用了Annotation 修饰了类、方法、Field 等成员之后，这些 Annotation 不会自己生效，必须由开发者提供相应的代码来提取并处理 Annotation 信息。这些处理提取和处理 Annotation 的代码统称为 APT（Annotation Processing Tool)。

现在，我们可以给自己答案了，注解有什么用？给谁用？给 编译器或者 APT 用的。
如果，你还是没有搞清楚的话，我亲自写一个好了。
亲手自定义注解完成某个目的
我要写一个测试框架，测试程序员的代码有无明显的异常。
—— 程序员 A : 我写了一个类，它的名字叫做 NoBug，因为它所有的方法都没有错误。
—— 我：自信是好事，不过为了防止意外，让我测试一下如何？
—— 程序员 A: 怎么测试？
—— 我：把你写的代码的方法都加上 @Jiecha 这个注解就好了。
—— 程序员 A: 好的。

复制代码
1 NoBug.java
2
3 package ceshi;
4 import ceshi.Jiecha;
5
6
7 public class NoBug {
8
9 @Jiecha
10 public void suanShu(){
11 System.out.println("1234567890");
12 }
13 @Jiecha
14 public void jiafa(){
15 System.out.println("1+1="+1+1);
16 }
17 @Jiecha
18 public void jiefa(){
19 System.out.println("1-1="+(1-1));
20 }
21 @Jiecha
22 public void chengfa(){
23 System.out.println("3 x 5="+ 3*5);
24 }
25 @Jiecha
26 public void chufa(){
27 System.out.println("6 / 0="+ 6 / 0);
28 }
29
30 public void ziwojieshao(){
31 System.out.println("我写的程序没有 bug!");
32 }
33
34 }
复制代码

上面的代码，有些方法上面运用了 @Jiecha 注解。

这个注解是我写的测试软件框架中定义的注解。

复制代码
1 package ceshi;
2
3 import java.lang.annotation.Retention;
4 import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
5
6 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
7 public @interface Jiecha {
8
9 }
复制代码

然后，我再编写一个测试类 TestTool 就可以测试 NoBug 相应的方法了。

复制代码
1 package ceshi;
2
3 import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
4 import java.lang.reflect.Method;
5
6
7
8 public class TestTool {
9
10 public static void main(String[] args) {
11 // TODO Auto-generated method stub
12
13 NoBug testobj = new NoBug();
14
15 Class clazz = testobj.getClass();
16
17 Method[] method = clazz.getDeclaredMethods();
18 //用来记录测试产生的 log 信息
19 StringBuilder log = new StringBuilder();
20 // 记录异常的次数
21 int errornum = 0;
22
23 for ( Method m: method ) {
24 // 只有被 @Jiecha 标注过的方法才进行测试
25 if ( m.isAnnotationPresent( Jiecha.class )) {
26 try {
27 m.setAccessible(true);
28 m.invoke(testobj, null);
29
30 } catch (Exception e) {
31 // TODO Auto-generated catch block
32 //e.printStackTrace();
33 errornum++;
34 log.append(m.getName());
35 log.append(" ");
36 log.append("has error:");
37 log.append("\n\r caused by ");
38 //记录测试过程中，发生的异常的名称
39 log.append(e.getCause().getClass().getSimpleName());
40 log.append("\n\r");
41 //记录测试过程中，发生的异常的具体信息
42 log.append(e.getCause().getMessage());
43 log.append("\n\r");
44 }
45 }
46 }
47
48
49 log.append(clazz.getSimpleName());
50 log.append(" has ");
51 log.append(errornum);
52 log.append(" error.");
53
54 // 生成测试报告
55 System.out.println(log.toString());
56
57 }
58
59 }
　　测试的结果是：
　　1234567890
　　1+1=11
　　1-1=0
　　3 x 5=15
　　
复制代码

chufa has error:
caused by ArithmeticException
/ by zero
NoBug has 1 error.

提示 NoBug 类中的 chufa() 这个方法有异常，这个异常名称叫做 ArithmeticException，原因是运算过程中进行了除 0 的操作。

所以，NoBug 这个类有 Bug。
这样，通过注解我完成了我自己的目的，那就是对别人的代码进行测试。
所以，再问我注解什么时候用？我只能告诉你，这取决于你想利用它干什么用。

总结
如果注解难于理解，你就把它类同于标签，标签为了解释事物，注解为了解释代码。
注解的基本语法，创建如同接口，但是多了个 @ 符号。
注解的元注解。
注解的属性。
注解主要给编译器及工具类型的软件用的。
注解的提取需要借助于 Java 的反射技术，反射比较慢，所以注解使用时也需要谨慎计较时间成本。
欢迎工作一到五年的Java工程师朋友们加入Java群： 741514154
群内提供免费的Java架构学习资料（里面有高可用、高并发、高性能及分布式、Jvm性能调优、Spring源码，MyBatis，Netty,Redis,Kafka,Mysql,Zookeeper,Tomcat,Docker,Dubbo,Nginx等多个知识点的架构资料）合理利用自己每一分每一秒的时间来学习提升自己，不要再用"没有时间“来掩饰自己思想上的懒惰！趁年轻，使劲拼，给未来的自己一个交代！