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Java批注的发明起因及代码应用实例
摘要: Java批注的发明起因及代码应用实例
作者： DJ Walker-Morgan
批注能够消除样板代码，让源代码的可读性更高，并能提供级别更高的错误检查。从EJB3到JUnit4，哪里都在使用它。本文就将告诉你如何使用它。
Java 5向Java引入了批注(Annotations)，它的使用迅速成为现代Java开发中不可缺少
的一部分。在正式开始介绍它之前，看看为什么要发明批注，这是非常值得的。
自从Java诞生之日起，人们就一直在解决它初期忽视了的一些问题：缺少元数据；缺乏将Java以外的代码嵌入到Java源代码文件里的能力等。当Java面市的时候，针对这些问题而推出的JavaDoc终于让它变完整了。JavaDoc使用了在代码里专门标记注释的概念，从而让它能够提取出额外的信息，说具体点就是文档，并将它转换成为我们熟悉的JavaDoc文档。这是一项简单的技术，人人都可以使用。首先会有Doclet，目的是让人们扩展文档的输出。然后是Xdoclet，它像使用标记一样使用JavaDoc来生成代码，从而将整个过程变得轻而易举。这部分是对J2EE的复杂性的回应。J2EE原来依靠很多样板代码(boilerplate code)把对象捆绑到J2EE框架里。但是这些方案都有一些问题。首先，注释里的标记从来都不会进入最终的源代码，所以除非你生成代码来反映这些标记，否则你无法在运行期间查找到它。其次，它会把整个预处理层加到(在理想情况下应该是)一个简单编译过程里。最后，基于注释的标记在编译期间并不是很容易检查，也无法轻易被很多IDE检查；如果你把注释标记拼写错了，编译器是不会注意到的，编译器只会关注那些它知道确切名字的标记。
要解决这所有的问题，Java新增了批注。批注是用于Java语言的本机元数据标记。它们的输入严格与Java语言的其他部分类似，可以通过反映被发现，更容易地让IDE和编译器的编写者管理。现在就让我们看一些被批注的代码吧；我们先从BaseExample开始，它是一个简单类，只带有一个方法——myMethod：
public class BaseExample {
public BaseExample() {}
public void myMethod() {
System.out.println("This is the BaseExample");
}
}
现在，我们想要扩展BaseExample并替代myMethod。下面就是完成这一任务的Example1代码：
public class Example1 extends BaseExample {
public Example1() {}
@Overridepublic void myMethod() {
System.out.println("This is the Example1");
}
}
这样我们就有了第一个关于myMethod的批注——@Override。这是一系列内置的批注之一。@Override的意思是“方法必须替代其超类中的一个方法；如果做不到这一点，那么就会有东西出错，使得编译器产生错误”。没有@Override，代码照样会正常工作，但是假设有人修改BaseExample，让myMethod带有参数。如果你没有使用@Override批注，代码仍然会被编译，隐藏了子类没有替代超类方法的问题。如果有@Override的话，你会在编译期间看到发生错误。
你可能会认为“难道语言的扩展没有解决这个问题，额外的关键字可能会吗”，是的，它可能已经实现了这一点，但是这不仅没有给语言带来任何灵活性，还会导致很多源代码兼容性的问题。批注这种方式避免了改变Java语言本身(当然除了增加了@markup)，并且还能够放在代码的不同部分里，而不仅仅是在标记方法里。
关于批注还有一点是，你可以创建自己的批注标记，这正是我们马上要讨论的内容。想一想下面这个问题：我们有一些简单的Java Beans程序，它们都带有不同的字符串字段。我们希望能够有一些通用窗体显示代码，它们能够用其他显示提示(比如宽度)来正确地标示这些字段。现在我们可以编写一个超类，它能够提取出这个数据，比如说从一个在每个类里都带有一些静态支持方法的静态数组里，但是这也意味着要强制给代码分层。利用批注做到这一点就要简单得多了。现在让我们从定义FormLabel.java里的FormLabel的批注开始：
import java.lang.annotation.*;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public@interface FormLabel {String label();
int width() default 40;
}
你应该注意到的第一件事是Java使用了它自己内置的一些批注来定批注：@Retention和@Target。@Retention用来定义通过设置RetentionPolicy的值批注能够在构建-运行过程中存留多久。这里我们使用了RUNTIME，这意味着我们定义的批注将会在运行期间被保留在代码里。RetentionPolicy.SOURCE将被用于一个我们希望被编译器使用然后抛弃的批注。RetentionPolicy.CLASS让它们保留在生成的类文件里，但是能够在运行期间被Java虚拟机(JVM)访问到。
在默认情况下，你可以在代码里的任何地方都应用批注。@Target批注让你能够将它限制在代码的特定部分里。在本文里，我们把目标瞄准了ElementType.METHOD，这意味着它只能够与方法关联在一起。其他ElementTypes有CONSTRUCTOR、FIELD、LOCAL_VARIABLE、PACKAGE、PARAMETER和TYPE，每个都能够把批注限制到该种类型的Java语言元素，所以例如，设置TYPE将只允许批注为定义过的这种类型，比如：
@OurAnnotation
public class OurAnnotatedClass {…
值得注意的是，@Target批注能够接受单个ElementType或者一个ElementType数组，如果你想要将批注限制为一系列语言元素的话。
下面一部分是批注接口的定义；这就像是一个普通的接口声明，除了我们用@interface将其标记为一个批注。在这个接口里，我们然后定义批注的方法，就像我们希望用在与批注相关联的信息上的抽象方法，所以我们就有了String label()，用于一个叫做label的字符串属性。如果我们没有方法，那么批注就只能用于“做标记”，而@Overrides注释就是这样一个例子。如果你只有一个属性，它最好被命名为“value”，因为当带有一个未命名参数的批注在设置这个值时，它工作得最好。属性还可以有默认值，比如“int width() de
fault 40;”就是在定义一个默认值为40的整数属性。
这就是批注定义。我们现在就可以在代码里使用它了。下面一个SimpleData类就用到了它。
public class SimpleData {
private String firstname;
private String lastname;
private String postcode;
public SimpleData() {}
@FormLabel(label="First Name")
public String getFirstname() { return firstname; }
public void
setFirstname(String firstname) {this.firstname = firstname;}
@FormLabel(label="Last Name",width=80)
public String getLastname() { return lastname; }
public void setLastname(String lastname) {
this.lastname = lastname;
}
@FormLabel(label="Postal code",width=10)
public String getPostcode() { return postcode; }
public void setPostcode(String postcode) {
this.postcode = postcode;
}
}
当然，如果我们不查找批注，那么它们对代码的执行就不会造成任何不同。我们所需要的是在运行期间使用批注的方式；我们通过Reflection API来达到这一目的。现在就让我们创建一个简单的processForm方法，它能够在任何对象里查找批注。
public void processForm(Object o) {
for(Method m:o.getClass().getMethods()) {
我们将在传递给方法的对象的类里定义所有的方法。现在，我们需要检查每个方法，看看它们是否有FormLabel批注，以及是否返回一个String(为了简单地说明问题，我们给所有的结果多返回一些代码)：
if(m.isAnnotationPresent(FormLabel.class) &&
m.getReturnType()==String.class) {
现在我们可以通过使用Method的getAnnotation()方法来提取FormLabel批注：
FormLabel formLabel=
m.getAnnotation(FormLabel.class);
现在我们执行方法来取得其字符串值，并通过在批注接口里定义的方法访问批注属性。下面我们就把它们打印出来：
try {
String value=(String)m.invoke(o);
String label=formLabel.label();
int width=formLabel.width();
System.out.printf("%s[%d]:%s\n",label,width,value);
} catch (IllegalArgumentException ex) {
ex.printStackTrace();
}
catch (IllegalAccessException ex) {
ex.printStackTrace();}
catch (InvocationTargetException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
}
}
现在我们可以创建含有@FormLabel批注的新类，并把它们传递给processForm方法。这是在运行期间访问你自己的批注的基础。
现在这个时候，我们回头看看Java 5里面其他关于批注的内容。首先是编译器指令——@Deprecated和@SuppressWarnings。@Deprecated是把方法标示为被否定的增强方法；不推荐把它用在新代码里，以防止以后删除。用@Deprecated可以生成一个来自编译器的相关警告。
@SuppressWarnings会阻止编译器在封闭代码元素里警告你，所以你可以在类定义的开始或者对特定的方法使用@SuppressWarnings。它可以带参数，用来指定需要取消的错误的类型，例如：
@SuppressWarnings("unchecked")
public List getList() {
List l=new LinkedList();
return l;
}
这里我们取消了一个关于在List和List之间的“未检查”的强制转换。当你开始用Java编程但是没有非一般代码的时候，这就非常有用。在取消警告的时候，尽可能地缩小取消的范围是值得的；在上面的例子里，我们取消了整个代码。我们可以把它变紧凑，只隐藏一个语句的错误：
public List
getListToo() {
@SuppressWarnings("unchecked")
List l=new LinkedList();
return l;
}
要注意的是，你需要在Java2SE 1.5.06或者以上的版本上进行这项工作；这之前的版本没有提供对@SuppressWarning支持。
Java 5里其他内置的批注都与对批注的支持有关——@Documented和@Inherited。它们都可以被加到批注定义里。@Documented的作用是，批注的使用应该在所有生成的JavaDoc文档里都反映出来。正如你可能看到的，批注和JavaDoc标记是互补的。@Inherited的意思是，当另外一个类用类来扩展批注时，批注应该是可继承的；在默认情况下，批注是不能被继承的。
你可能很希望在自己的开发项目里使用Java批注的方法。就像我在引言里讲到的，批注已经成为现代Java框架和应用程序的重要一部分；就拿JUnit4举个例子，Java批注已经允许JUnit的开发人员有了以更丰富的方式表示测试的方法，而不用要求测试编写者强制使用统一的命名规则。还有Grails，这里批注可以被用来向“类似铁轨(rails-like)”的框架提供信息。批注的能力有很多，但是要记住，能力越大，责任也越大。批注是为了给开发人员提供标记信息，而不是用来隐藏运行配置。
你可以在这里下在本教程里所有示例的源代码。
DJ Walker-Morgan是一名咨询开发人员，专长是Java和用户到用户的消息传送和视频会议。
责任编辑：张琎
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