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　在開發(fā)Java程序，尤其是Java EE應(yīng)用的時(shí)候，總是免不了與各種配置文件打交道。以Java EE中典型的S(pring)S(truts)H(ibernate)架構(gòu)來說，Spring、Struts和Hibernate這三個(gè)框架都有自己的XML格式的配置文件。這些配置文件需要與Java源代碼保存同步，否則的話就可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。而且這些錯(cuò)誤有可能到了運(yùn)行時(shí)刻才被發(fā)現(xiàn)。把同一份信息保存在兩個(gè)地方，總是個(gè)壞的主意。理想的情況是在一個(gè)地方維護(hù)這些信息就好了。其它部分所需的信息則通過自動(dòng)的方式來生成。JDK 5中引入了源代碼中的注解(annotation)這一機(jī)制。注解使得Java源代碼中不但可以包含功能性的實(shí)現(xiàn)代碼，還可以添加元數(shù)據(jù)。注解的功能類似于代碼中的注釋，所不同的是注解不是提供代碼功能的說明，而是實(shí)現(xiàn)程序功能的重要組成部分。Java注解已經(jīng)在很多框架中得到了廣泛的使用，用來簡化程序中的配置。

　　使用注解

　　在一般的Java開發(fā)中，最常接觸到的可能就是@Override和@SupressWarnings這兩個(gè)注解了。使用@Override的時(shí)候只需要一個(gè)簡單的聲明即可。這種稱為標(biāo)記注解(marker annotation )，它的出現(xiàn)就代表了某種配置語義。而其它的注解是可以有自己的配置參數(shù)的。配置參數(shù)以名值對的方式出現(xiàn)。使用 @SupressWarnings的時(shí)候需要類似@SupressWarnings({"uncheck", "unused"})這樣的語法。在括號里面的是該注解可供配置的值。由于這個(gè)注解只有一個(gè)配置參數(shù)，該參數(shù)的名稱默認(rèn)為value，并且可以省略。而花括號則表示是數(shù)組類型。在JPA中的@Table注解使用類似@Table(name = "Customer", schema = "APP")這樣的語法。從這里可以看到名值對的用法。在使用注解時(shí)候的配置參數(shù)的值必須是編譯時(shí)刻的常量。

　　從某種角度來說，可以把注解看成是一個(gè)XML元素，該元素可以有不同的預(yù)定義的屬性。而屬性的值是可以在聲明該元素的時(shí)候自行指定的。在代碼中使用注解，就相當(dāng)于把一部分元數(shù)據(jù)從XML文件移到了代碼本身之中，在一個(gè)地方管理和維護(hù)。

　　開發(fā)注解

　　在一般的開發(fā)中，只需要通過閱讀相關(guān)的API文檔來了解每個(gè)注解的配置參數(shù)的含義，并在代碼中正確使用即可。在有些情況下，可能會(huì)需要開發(fā)自己的注解。這在庫的開發(fā)中比較常見。注解的定義有點(diǎn)類似接口。下面的代碼給出了一個(gè)簡單的描述代碼分工安排的注解。通過該注解可以在源代碼中記錄每個(gè)類或接口的分工和進(jìn)度情況。

以下是代碼片段：
　　@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
　　@Target(ElementType.TYPE)
　　public @interface Assignment {
　　String assignee();
　　int effort();
　　double finished() default 0;
　　}

　　@interface用來聲明一個(gè)注解，其中的每一個(gè)方法實(shí)際上是聲明了一個(gè)配置參數(shù)。方法的名稱就是參數(shù)的名稱，返回值類型就是參數(shù)的類型?？梢酝ㄟ^default來聲明參數(shù)的默認(rèn)值。在這里可以看到@Retention和@Target這樣的元注解，用來聲明注解本身的行為。@Retention用來聲明注解的保留策略，有CLASS、RUNTIME和SOURCE這三種，分別表示注解保存在類文件、JVM運(yùn)行時(shí)刻和源代碼中。只有當(dāng)聲明為RUNTIME的時(shí)候，才能夠在運(yùn)行時(shí)刻通過反射API來獲取到注解的信息。@Target用來聲明注解可以被添加在哪些類型的元素上，如類型、方法和域等。

　　處理注解

　　在程序中添加的注解，可以在編譯時(shí)刻或是運(yùn)行時(shí)刻來進(jìn)行處理。在編譯時(shí)刻處理的時(shí)候，是分成多趟來進(jìn)行的。如果在某趟處理中產(chǎn)生了新的Java源文件，那么就需要另外一趟處理來處理新生成的源文件。如此往復(fù)，直到?jīng)]有新文件被生成為止。在完成處理之后，再對Java代碼進(jìn)行編譯。JDK 5中提供了apt工具用來對注解進(jìn)行處理。apt是一個(gè)命令行工具，與之配套的還有一套用來描述程序語義結(jié)構(gòu)的Mirror API。Mirror API(com.sun.mirror.*)描述的是程序在編譯時(shí)刻的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。通過Mirror API可以獲取到被注解的Java類型元素的信息，從而提供相應(yīng)的處理邏輯。具體的處理工作交給apt工具來完成。編寫注解處理器的核心是AnnotationProcessorFactory和AnnotationProcessor兩個(gè)接口。后者表示的是注解處理器，而前者則是為某些注解類型創(chuàng)建注解處理器的工廠。

　　以上面的注解Assignment為例，當(dāng)每個(gè)開發(fā)人員都在源代碼中更新進(jìn)度的話，就可以通過一個(gè)注解處理器來生成一個(gè)項(xiàng)目整體進(jìn)度的報(bào)告。 首先是注解處理器工廠的實(shí)現(xiàn)。

以下是代碼片段：
　　public class AssignmentApf implements AnnotationProcessorFactory {
　　public AnnotationProcessor getProcessorFor(Set atds,? AnnotationProcessorEnvironment env) {
　　if (atds.isEmpty()) {
　　return AnnotationProcessors.NO_OP;
　　}
　　return new AssignmentAp(env); //返回注解處理器
　　}
　　public Collection supportedAnnotationTypes() {
　　return Collections.unmodifiableList(Arrays.asList("annotation.Assignment"));
　　}
　　public Collection supportedOptions() {
　　return Collections.emptySet();
　　}
　　}

　　AnnotationProcessorFactory接口有三個(gè)方法：getProcessorFor是根據(jù)注解的類型來返回特定的注解處理器;supportedAnnotationTypes是返回該工廠生成的注解處理器所能支持的注解類型;supportedOptions用來表示所支持的附加選項(xiàng)。在運(yùn)行apt命令行工具的時(shí)候，可以通過-A來傳遞額外的參數(shù)給注解處理器，如-Averbose=true。當(dāng)工廠通過 supportedOptions方法聲明了所能識別的附加選項(xiàng)之后，注解處理器就可以在運(yùn)行時(shí)刻通過AnnotationProcessorEnvironment的getOptions方法獲取到選項(xiàng)的實(shí)際值。注解處理器本身的基本實(shí)現(xiàn)如下所示。

以下是代碼片段：
　　public class AssignmentAp implements AnnotationProcessor {
　　private AnnotationProcessorEnvironment env;
　　private AnnotationTypeDeclaration assignmentDeclaration;
　　public AssignmentAp(AnnotationProcessorEnvironment env) {
　　this.env = env;
　　assignmentDeclaration = (AnnotationTypeDeclaration) env.getTypeDeclaration("annotation.Assignment");
　　}
　　public void process() {
　　Collection declarations = env.getDeclarationsAnnotatedWith(assignmentDeclaration);
　　for (Declaration declaration : declarations) {
　　processAssignmentAnnotations(declaration);
　　}
　　}
　　private void processAssignmentAnnotations(Declaration declaration) {
　　Collection annotations = declaration.getAnnotationMirrors();
　　for (AnnotationMirror mirror : annotations) {
　　if (mirror.getAnnotationType().getDeclaration().equals(assignmentDeclaration)) {
　　Map values = mirror.getElementValues();
　　String assignee = (String) getAnnotationValue(values, "assignee"); //獲取注解的值
　　}
　　}
　　}
　　}

　　注解處理器的處理邏輯都在process方法中完成。通過一個(gè)聲明(Declaration)的getAnnotationMirrors方法就可以獲取到該聲明上所添加的注解的實(shí)際值。得到這些值之后，處理起來就不難了。

在創(chuàng)建好注解處理器之后，就可以通過apt命令行工具來對源代碼中的注解進(jìn)行處理。 命令的運(yùn)行格式是apt -classpath bin -factory annotation.apt.AssignmentApf src/annotation/work/*.java，即通過-factory來指定注解處理器工廠類的名稱。實(shí)際上，apt工具在完成處理之后，會(huì)自動(dòng)調(diào)用javac來編譯處理完成后的源代碼。

　　JDK 5中的apt工具的不足之處在于它是Oracle提供的私有實(shí)現(xiàn)。在JDK 6中，通過JSR 269把自定義注解處理器這一功能進(jìn)行了規(guī)范化，有了新的javax.annotation.processing這個(gè)新的API。對Mirror API也進(jìn)行了更新，形成了新的javax.lang.model包。注解處理器的使用也進(jìn)行了簡化，不需要再單獨(dú)運(yùn)行apt這樣的命令行工具，Java編譯器本身就可以完成對注解的處理。對于同樣的功能，如果用JSR 269的做法，只需要一個(gè)類就可以了。

　

以下是代碼片段：
　@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_6)
　　@SupportedAnnotationTypes("annotation.Assignment")
　　public class AssignmentProcess extends AbstractProcessor {
　　private TypeElement assignmentElement;
　　public synchronized void init(ProcessingEnvironment processingEnv) {
　　super.init(processingEnv);
　　Elements elementUtils = processingEnv.getElementUtils();
　　assignmentElement = elementUtils.getTypeElement("annotation.Assignment");
　　}
　　public boolean process(Set annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
　　Set elements = roundEnv.getElementsAnnotatedWith(assignmentElement);
　　for (Element element : elements) {
　　processAssignment(element);
　　}
　　}
　　private void processAssignment(Element element) {
　　List annotations = element.getAnnotationMirrors();
　　for (AnnotationMirror mirror : annotations) {
　　if (mirror.getAnnotationType().asElement().equals(assignmentElement)) {
　　Map values = mirror.getElementValues();
　　String assignee = (String) getAnnotationValue(values, "assignee"); //獲取注解的值
　　}
　　}
　　}
　　}

　　仔細(xì)比較上面兩段代碼，可以發(fā)現(xiàn)它們的基本結(jié)構(gòu)是類似的。不同之處在于JDK 6中通過元注解@SupportedAnnotationTypes來聲明所支持的注解類型。另外描述程序靜態(tài)結(jié)構(gòu)的javax.lang.model包使用了不同的類型名稱。使用的時(shí)候也更加簡單，只需要通過javac -processor annotation.pap.AssignmentProcess Demo1.java這樣的方式即可。

　　上面介紹的這兩種做法都是在編譯時(shí)刻進(jìn)行處理的。而有些時(shí)候則需要在運(yùn)行時(shí)刻來完成對注解的處理。這個(gè)時(shí)候就需要用到Java的反射API。反射API提供了在運(yùn)行時(shí)刻讀取注解信息的支持。不過前提是注解的保留策略聲明的是運(yùn)行時(shí)。Java反射API的AnnotatedElement接口提供了獲取類、方法和域上的注解的實(shí)用方法。比如獲取到一個(gè)Class類對象之后，通過getAnnotation方法就可以獲取到該類上添加的指定注解類型的注解。

　　實(shí)例分析

　　下面通過一個(gè)具體的實(shí)例來分析說明在實(shí)踐中如何來使用和處理注解。假定有一個(gè)公司的雇員信息系統(tǒng)，從訪問控制的角度出發(fā)，對雇員的工資的更新只能由具有特定角色的用戶才能完成。考慮到訪問控制需求的普遍性，可以定義一個(gè)注解來讓開發(fā)人員方便的在代碼中聲明訪問控制權(quán)限。

以下是代碼片段：
　　@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
　　@Target(ElementType.METHOD)
　　public @interface RequiredRoles {
　　String[] value();
　　}

　　下一步則是如何對注解進(jìn)行處理，這里使用的Java的反射API并結(jié)合動(dòng)態(tài)代理。下面是動(dòng)態(tài)代理中的InvocationHandler接口的實(shí)現(xiàn)。

　

以下是代碼片段：
　public class AccessInvocationHandler implements InvocationHandler {
　　final T accessObj;
　　public AccessInvocationHandler(T accessObj) {
　　this.accessObj = accessObj;
　　}
　　public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
　　RequiredRoles annotation = method.getAnnotation(RequiredRoles.class); //通過反射API獲取注解
　　if (annotation != null) {
　　String[] roles = annotation.value();
　　String role = AccessControl.getCurrentRole();
　　if (!Arrays.asList(roles).contains(role)) {
　　throw new AccessControlException("The user is not allowed to invoke this method.");
　　}
　　}
　　return method.invoke(accessObj, args);
　　}
　　}

　　在具體使用的時(shí)候，首先要通過Proxy.newProxyInstance方法創(chuàng)建一個(gè)EmployeeGateway的接口的代理類，使用該代理類來完成實(shí)際的操作。