Annotation 中文譯過來就是注解、標釋的意思，在 Java 中注解是一個很重要的知識點，但經常還是有點讓新手不容易理解。
我個人認為，比較糟糕的技術文檔主要特征之一就是：用專業名詞來介紹專業名詞。
比如：
Java 注解用於為 Java 代碼提供元數據。作為元數據，注解不直接影響你的代碼執行，但也有一些類型的注解實際上可以用於這一目的。Java 注解是從 Java5 開始添加到 Java 的。
這是大多數網站上對於 Java 注解，解釋確實正確，但是說實在話，我第一次學習的時候，頭腦一片空白。這什么跟什么啊？聽了像沒有聽一樣。因為概念太過於抽象，所以初學者實在是比較吃力才能夠理解，然后隨着自己開發過程中不斷地強化練習，才會慢慢對它形成正確的認識。
我在寫這篇文章的時候，我就在思考。如何讓自己或者讓讀者能夠比較直觀地認識注解這個概念？是要去官方文檔上翻譯說明嗎？我馬上否定了這個答案。
后來，我想到了一樣東西————墨水，墨水可以揮發、可以有不同的顏色，用來解釋注解正好。
不過，我繼續發散思維后，想到了一樣東西能夠更好地代替墨水，那就是印章。印章可以沾上不同的墨水或者印泥，可以定制印章的文字或者圖案，如果願意它也可以被戳到你任何想戳的物體表面。
但是，我再繼續發散思維后，又想到一樣東西能夠更好地代替印章，那就是標簽。標簽是一張便利紙，標簽上的內容可以自由定義。常見的如貨架上的商品價格標簽、圖書館中的書本編碼標簽、實驗室中化學材料的名稱類別標簽等等。
並且，往抽象地說，標簽並不一定是一張紙，它可以是對人和事物的屬性評價。也就是說，標簽具備對於抽象事物的解釋。
所以，基於如此，我完成了自我的知識認知升級，我決定用標簽來解釋注解。
注解如同標簽
之前某新聞客戶端的評論有蓋樓的習慣，於是 “喬布斯重新定義了手機、羅永浩重新定義了傻X” 就經常極為工整地出現在了評論樓層中，並且廣大網友在相當長的一段時間內對於這種行為樂此不疲。這其實就是等同於貼標簽的行為。
在某些網友眼中，羅永浩就成了傻X的代名詞。
廣大網友給羅永浩貼了一個名為“傻x”的標簽，他們並不真正了解羅永浩，不知道他當教師、砸冰箱、辦博客的壯舉，但是因為“傻x”這樣的標簽存在，這有助於他們直接快速地對羅永浩這個人做出評價，然后基於此，羅永浩就可以成為茶余飯后的談資，這就是標簽的力量。
而在網絡的另一邊，老羅靠他的人格魅力自然收獲一大批忠實的擁泵，他們對於老羅貼的又是另一種標簽。
老羅還是老羅，但是由於人們對於它貼上的標簽不同，所以造成對於他的看法大相徑庭，不喜歡他的人整天在網絡上評論抨擊嘲諷，而崇拜欣賞他的人則會願意掙錢購買錘子手機的發布會門票。
我無意於評價這兩種行為，我再引個例子。
《奇葩說》是近年網絡上非常火熱的辯論節目，其中辯手陳銘被另外一個辯手馬薇薇攻擊說是————“站在宇宙中心呼喚愛”，然后貼上了一個大大的標簽————“雞湯男”，自此以后，觀眾再看到陳銘的時候，首先映入腦海中便是“雞湯男”三個大字，其實本身而言陳銘非常優秀，為人師表、作風正派、談吐舉止得體，但是在網絡中，因為娛樂至上的環境所致，人們更願意以娛樂的心態來認知一切，於是“雞湯男”就如陳銘自己所說成了一個撕不了的標簽。
我們可以抽象概括一下，標簽是對事物行為的某些角度的評價與解釋。
到這里，終於可以引出本文的主角注解了。
初學者可以這樣理解注解：想像代碼具有生命，注解就是對於代碼中某些鮮活個體的貼上去的一張標簽。簡化來講，注解如同一張標簽。
在未開始學習任何注解具體語法而言，你可以把注解看成一張標簽。這有助於你快速地理解它的大致作用。如果初學者在學習過程有大腦放空的時候，請不要慌張，對自己說：
注解，標簽。注解，標簽。
注解語法
因為平常開發少見，相信有不少的人員會認為注解的地位不高。其實同 classs 和 interface 一樣，注解也屬於一種類型。它是在 Java SE 5.0 版本中開始引入的概念。
注解的定義
注解通過 @interface 關鍵字進行定義。
public @interface TestAnnotation {
}
它的形式跟接口很類似，不過前面多了一個 @ 符號。上面的代碼就創建了一個名字為 TestAnnotaion 的注解。
你可以簡單理解為創建了一張名字為 TestAnnotation 的標簽。
注解的應用
上面創建了一個注解，那么注解的的使用方法是什么呢。
@TestAnnotation
public class Test {
}
創建一個類 Test,然后在類定義的地方加上 @TestAnnotation 就可以用 TestAnnotation 注解這個類了。
你可以簡單理解為將 TestAnnotation 這張標簽貼到 Test 這個類上面。
不過，要想注解能夠正常工作，還需要介紹一下一個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，或者說元注解是一種基本注解，但是它能夠應用到其它的注解上面。
如果難於理解的話，你可以這樣理解。元注解也是一張標簽，但是它是一張特殊的標簽，它的作用和目的就是給其他普通的標簽進行解釋說明的。
元標簽有 @Retention、@Documented、@Target、@Inherited、@Repeatable 5 種。
@Retention
Retention 的英文意為保留期的意思。當 @Retention 應用到一個注解上的時候，它解釋說明了這個注解的的存活時間。
它的取值如下：
- RetentionPolicy.SOURCE 注解只在源碼階段保留，在編譯器進行編譯時它將被丟棄忽視。
- RetentionPolicy.CLASS 注解只被保留到編譯進行的時候，它並不會被加載到 JVM 中。
- RetentionPolicy.RUNTIME 注解可以保留到程序運行的時候，它會被加載進入到 JVM 中，所以在程序運行時可以獲取到它們。
我們可以這樣的方式來加深理解，@Retention 去給一張標簽解釋的時候，它指定了這張標簽張貼的時間。@Retention 相當於給一張標簽上面蓋了一張時間戳，時間戳指明了標簽張貼的時間周期。
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface TestAnnotation {
}
上面的代碼中，我們指定 TestAnnotation 可以在程序運行周期被獲取到，因此它的生命周期非常的長。
@Documented
顧名思義，這個元注解肯定是和文檔有關。它的作用是能夠將注解中的元素包含到 Javadoc 中去。
@Target
Target 是目標的意思，@Target 指定了注解運用的地方。
你可以這樣理解，當一個注解被 @Target 注解時，這個注解就被限定了運用的場景。
類比到標簽，原本標簽是你想張貼到哪個地方就到哪個地方，但是因為 @Target 的存在，它張貼的地方就非常具體了，比如只能張貼到方法上、類上、方法參數上等等。@Target 有下面的取值
- ElementType.ANNOTATION_TYPE 可以給一個注解進行注解
- ElementType.CONSTRUCTOR 可以給構造方法進行注解
- ElementType.FIELD 可以給屬性進行注解
- ElementType.LOCAL_VARIABLE 可以給局部變量進行注解
- ElementType.METHOD 可以給方法進行注解
- ElementType.PACKAGE 可以給一個包進行注解
- ElementType.PARAMETER 可以給一個方法內的參數進行注解
- ElementType.TYPE 可以給一個類型進行注解，比如類、接口、枚舉
@Inherited
Inherited 是繼承的意思，但是它並不是說注解本身可以繼承，而是說如果一個超類被 @Inherited 注解過的注解進行注解的話，那么如果它的子類沒有被任何注解應用的話，那么這個子類就繼承了超類的注解。
說的比較抽象。代碼來解釋。
@Inherited
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Test {}
@Test
public class A {}
public class B extends A {}
注解 Test 被 @Inherited 修飾，之后類 A 被 Test 注解，類 B 繼承 A,類 B 也擁有 Test 這個注解。
可以這樣理解：
老子非常有錢，所以人們給他貼了一張標簽叫做富豪。
老子的兒子長大后，只要沒有和老子斷絕父子關系，雖然別人沒有給他貼標簽，但是他自然也是富豪。
老子的孫子長大了，自然也是富豪。
這就是人們口中戲稱的富一代，富二代，富三代。雖然叫法不同，好像好多個標簽，但其實事情的本質也就是他們有一張共同的標簽，也就是老子身上的那張富豪的標簽。
@Repeatable
Repeatable 自然是可重復的意思。@Repeatable 是 Java 1.8 才加進來的，所以算是一個新的特性。
什么樣的注解會多次應用呢？通常是注解的值可以同時取多個。
舉個例子，一個人他既是程序員又是產品經理,同時他還是個畫家。
@interface Persons {
Person[] value();
}
@Repeatable(Persons.class)
@interface Person{
String role default "";
}
@Person(role="artist")
@Person(role="coder")
@Person(role="PM")
public class SuperMan{
}
注意上面的代碼，@Repeatable 注解了 Person。而 @Repeatable 后面括號中的類相當於一個容器注解。
什么是容器注解呢？就是用來存放其它注解的地方。它本身也是一個注解。
我們再看看代碼中的相關容器注解。
@interface Persons {
Person[] value();
}
按照規定，它里面必須要有一個 value 的屬性，屬性類型是一個被 @Repeatable 注解過的注解數組，注意它是數組。
如果不好理解的話，可以這樣理解。Persons 是一張總的標簽，上面貼滿了 Person 這種同類型但內容不一樣的標簽。把 Persons 給一個 SuperMan 貼上，相當於同時給他貼了程序員、產品經理、畫家的標簽。
我們可能對於 @Person(role=”PM”) 括號里面的內容感興趣，它其實就是給 Person 這個注解的 role 屬性賦值為 PM ，大家不明白正常，馬上就講到注解的屬性這一塊。
注解的屬性
注解的屬性也叫做成員變量。注解只有成員變量，沒有方法。注解的成員變量在注解的定義中以“無形參的方法”形式來聲明，其方法名定義了該成員變量的名字，其返回值定義了該成員變量的類型。
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface TestAnnotation {
int id();
String msg();
}
上面代碼定義了 TestAnnotation 這個注解中擁有 id 和 msg 兩個屬性。在使用的時候，我們應該給它們進行賦值。
賦值的方式是在注解的括號內以 value=”” 形式，多個屬性之前用 ，隔開。
@TestAnnotation(id=3,msg="hello annotation")
public class Test {
}
需要注意的是，在注解中定義屬性時它的類型必須是 8 種基本數據類型外加 類、接口、注解及它們的數組。
注解中屬性可以有默認值，默認值需要用 default 關鍵值指定。比如：
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface TestAnnotation {
public int id() default -1;
public String msg() default "Hi";
}
TestAnnotation 中 id 屬性默認值為 -1，msg 屬性默認值為 Hi。
它可以這樣應用。
@TestAnnotation()
public class Test {}
因為有默認值，所以無需要再在 @TestAnnotation 后面的括號里面進行賦值了，這一步可以省略。
另外，還有一種情況。如果一個注解內僅僅只有一個名字為 value 的屬性時，應用這個注解時可以直接接屬性值填寫到括號內。
public @interface Check {
String value();
}
上面代碼中，Check 這個注解只有 value 這個屬性。所以可以這樣應用。
@Check("hi")
int a;
這和下面的效果是一樣的
@Check(value="hi")
int a;
最后，還需要注意的一種情況是一個注解沒有任何屬性。比如
public @interface Perform {}
那么在應用這個注解的時候，括號都可以省略。
@Perform
public void testMethod(){}
Java 預置的注解
學習了上面相關的知識，我們已經可以自己定義一個注解了。其實 Java 語言本身已經提供了幾個現成的注解。
@Deprecated
這個元素是用來標記過時的元素，想必大家在日常開發中經常碰到。編譯器在編譯階段遇到這個注解時會發出提醒警告，告訴開發者正在調用一個過時的元素比如過時的方法、過時的類、過時的成員變量。
public class Hero {
@Deprecated
public void say(){
System.out.println("Noting has to say!");
}
public void speak(){
System.out.println("I have a dream!");
}
}
定義了一個 Hero 類，它有兩個方法 say() 和 speak() ，其中 say() 被 @Deprecated 注解。然后我們在 IDE 中分別調用它們。
可以看到，say() 方法上面被一條直線划了一條，這其實就是編譯器識別后的提醒效果。
@Override
這個大家應該很熟悉了，提示子類要復寫父類中被 @Override 修飾的方法
@SuppressWarnings
阻止警告的意思。之前說過調用被 @Deprecated 注解的方法后，編譯器會警告提醒，而有時候開發者會忽略這種警告，他們可以在調用的地方通過 @SuppressWarnings 達到目的。
@SuppressWarnings("deprecation")
public void test1(){
Hero hero = new Hero();
hero.say();
hero.speak();
}
@SafeVarargs
參數安全類型注解。它的目的是提醒開發者不要用參數做一些不安全的操作,它的存在會阻止編譯器產生 unchecked 這樣的警告。它是在 Java 1.7 的版本中加入的。
@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!
}
上面的代碼中，編譯階段不會報錯，但是運行時會拋出 ClassCastException 這個異常，所以它雖然告訴開發者要妥善處理，但是開發者自己還是搞砸了。
Java 官方文檔說，未來的版本會授權編譯器對這種不安全的操作產生錯誤警告。
@FunctionalInterface
函數式接口注解，這個是 Java 1.8 版本引入的新特性。函數式編程很火，所以 Java 8 也及時添加了這個特性。
函數式接口 (Functional Interface) 就是一個具有一個方法的普通接口。
比如
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
/**
* When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
* to create a thread, starting the thread causes the object's
* <code>run</code> method to be called in that separately executing
* thread.
* <p>
* The general contract of the method <code>run</code> is that it may
* take any action whatsoever.
*
* @see java.lang.Thread#run()
*/
public abstract void run();
}
我們進行線程開發中常用的 Runnable 就是一個典型的函數式接口，上面源碼可以看到它就被 @FunctionalInterface 注解。
可能有人會疑惑，函數式接口標記有什么用，這個原因是函數式接口可以很容易轉換為 Lambda 表達式。這是另外的主題了，有興趣的同學請自己搜索相關知識點學習。
注解的提取
博文前面的部分講了注解的基本語法，現在是時候檢測我們所學的內容了。
我通過用標簽來比作注解，前面的內容是講怎么寫注解，然后貼到哪個地方去，而現在我們要做的工作就是檢閱這些標簽內容。 形象的比喻就是你把這些注解標簽在合適的時候撕下來，然后檢閱上面的內容信息。
要想正確檢閱注解，離不開一個手段，那就是反射。
注解與反射。
注解通過反射獲取。首先可以通過 Class 對象的 isAnnotationPresent() 方法判斷它是否應用了某個注解
public boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) {}
然后通過 getAnnotation() 方法來獲取 Annotation 對象。
public <A extends Annotation> A getAnnotation(Class<A> annotationClass) {}
或者是 getAnnotations() 方法。
public Annotation[] getAnnotations() {}
前一種方法返回指定類型的注解，后一種方法返回注解到這個元素上的所有注解。
如果獲取到的 Annotation 如果不為 null，則就可以調用它們的屬性方法了。比如
@TestAnnotation()
public class Test {
public static void main(String[] args) {
boolean hasAnnotation = Test.class.isAnnotationPresent(TestAnnotation.class);
if ( hasAnnotation ) {
TestAnnotation testAnnotation = Test.class.getAnnotation(TestAnnotation.class);
System.out.println("id:"+testAnnotation.id());
System.out.println("msg:"+testAnnotation.msg());
}
}
}
程序的運行結果是：
id:-1
msg:
這個正是 TestAnnotation 中 id 和 msg 的默認值。
上面的例子中，只是檢閱出了注解在類上的注解，其實屬性、方法上的注解照樣是可以的。同樣還是要假手於反射。
@TestAnnotation(msg="hello")
public class Test {
@Check(value="hi")
int a;
@Perform
public void testMethod(){}
@SuppressWarnings("deprecation")
public void test1(){
Hero hero = new Hero();
hero.say();
hero.speak();
}
public static void main(String[] args) {
boolean hasAnnotation = Test.class.isAnnotationPresent(TestAnnotation.class);
if ( hasAnnotation ) {
TestAnnotation testAnnotation = Test.class.getAnnotation(TestAnnotation.class);
//獲取類的注解
System.out.println("id:"+testAnnotation.id());
System.out.println("msg:"+testAnnotation.msg());
}
try {
Field a = Test.class.getDeclaredField("a");
a.setAccessible(true);
//獲取一個成員變量上的注解
Check check = a.getAnnotation(Check.class);
if ( check != null ) {
System.out.println("check value:"+check.value());
}
Method testMethod = Test.class.getDeclaredMethod("testMethod");
if ( testMethod != null ) {
// 獲取方法中的注解
Annotation[] ans = testMethod.getAnnotations();
for( int i = 0;i < ans.length;i++) {
System.out.println("method testMethod annotation:"+ans[i].annotationType().getSimpleName());
}
}
} catch (NoSuchFieldException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
System.out.println(e.getMessage());
} catch (SecurityException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
System.out.println(e.getMessage());
} catch (NoSuchMethodException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
System.out.println(e.getMessage());
}
}
}
它們的結果如下：
id:-1
msg:hello
check value:hi
method testMethod annotation:Perform
需要注意的是，如果一個注解要在運行時被成功提取，那么 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 是必須的。
注解的使用場景
我相信博文講到這里大家都很熟悉了注解，但是有不少同學肯定會問，注解到底有什么用呢？
對啊注解到底有什么用？
我們不妨將目光放到 Java 官方文檔上來。
文章開始的時候，我用標簽來類比注解。但標簽比喻只是我的手段，而不是目的。為的是讓大家在初次學習注解時能夠不被那些抽象的新概念搞懵。既然現在，我們已經對注解有所了解，我們不妨再仔細閱讀官方最嚴謹的文檔。
注解是一系列元數據，它提供數據用來解釋程序代碼，但是注解並非是所解釋的代碼本身的一部分。注解對於代碼的運行效果沒有直接影響。
注解有許多用處，主要如下：
- 提供信息給編譯器： 編譯器可以利用注解來探測錯誤和警告信息
- 編譯階段時的處理： 軟件工具可以用來利用注解信息來生成代碼、Html文檔或者做其它相應處理。
- 運行時的處理： 某些注解可以在程序運行的時候接受代碼的提取
值得注意的是，注解不是代碼本身的一部分。
如果難於理解，可以這樣看。羅永浩還是羅永浩，不會因為某些人對於他“傻x”的評價而改變，標簽只是某些人對於其他事物的評價，但是標簽不會改變事物本身，標簽只是特定人群的手段。所以，注解同樣無法改變代碼本身，注解只是某些工具的的工具。
還是回到官方文檔的解釋上，注解主要針對的是編譯器和其它工具軟件(SoftWare tool)。
當開發者使用了Annotation 修飾了類、方法、Field 等成員之后，這些 Annotation 不會自己生效，必須由開發者提供相應的代碼來提取並處理 Annotation 信息。這些處理提取和處理 Annotation 的代碼統稱為 APT（Annotation Processing Tool)。
現在，我們可以給自己答案了，注解有什么用？給誰用？給 編譯器或者 APT 用的。
如果，你還是沒有搞清楚的話，我親自寫一個好了。
親手自定義注解完成某個目的
我要寫一個測試框架，測試程序員的代碼有無明顯的異常。
—— 程序員 A : 我寫了一個類，它的名字叫做 NoBug，因為它所有的方法都沒有錯誤。
—— 我：自信是好事，不過為了防止意外，讓我測試一下如何？
—— 程序員 A: 怎么測試？
—— 我：把你寫的代碼的方法都加上 @Jiecha 這個注解就好了。
—— 程序員 A: 好的。
package ceshi;
import ceshi.Jiecha;
public class NoBug {
@Jiecha
public void suanShu(){
System.out.println("1234567890");
}
@Jiecha
public void jiafa(){
System.out.println("1+1="+1+1);
}
@Jiecha
public void jiefa(){
System.out.println("1-1="+(1-1));
}
@Jiecha
public void chengfa(){
System.out.println("3 x 5="+ 3*5);
}
@Jiecha
public void chufa(){
System.out.println("6 / 0="+ 6 / 0);
}
public void ziwojieshao(){
System.out.println("我寫的程序沒有 bug!");
}
}
上面的代碼，有些方法上面運用了 @Jiecha 注解。
這個注解是我寫的測試軟件框架中定義的注解。
package ceshi;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Jiecha {
}
然后，我再編寫一個測試類 TestTool 就可以測試 NoBug 相應的方法了。
package ceshi;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class TestTool {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
NoBug testobj = new NoBug();
Class clazz = testobj.getClass();
Method[] method = clazz.getDeclaredMethods();
//用來記錄測試產生的 log 信息
StringBuilder log = new StringBuilder();
// 記錄異常的次數
int errornum = 0;
for ( Method m: method ) {
// 只有被 @Jiecha 標注過的方法才進行測試
if ( m.isAnnotationPresent( Jiecha.class )) {
try {
m.setAccessible(true);
m.invoke(testobj, null);
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
//e.printStackTrace();
errornum++;
log.append(m.getName());
log.append(" ");
log.append("has error:");
log.append("\n\r caused by ");
//記錄測試過程中，發生的異常的名稱
log.append(e.getCause().getClass().getSimpleName());
log.append("\n\r");
//記錄測試過程中，發生的異常的具體信息
log.append(e.getCause().getMessage());
log.append("\n\r");
}
}
}
log.append(clazz.getSimpleName());
log.append(" has ");
log.append(errornum);
log.append(" error.");
// 生成測試報告
System.out.println(log.toString());
}
}
測試的結果是：
1234567890
1+1=11
1-1=0
3 x 5=15
chufa has error:
caused by ArithmeticException
/ by zero
NoBug has 1 error.
提示 NoBug 類中的 chufa() 這個方法有異常，這個異常名稱叫做 ArithmeticException，原因是運算過程中進行了除 0 的操作。
所以，NoBug 這個類有 Bug。
這樣，通過注解我完成了我自己的目的，那就是對別人的代碼進行測試。
所以，再問我注解什么時候用？我只能告訴你，這取決於你想利用它干什么用。
注解應用實例
注解運用的地方太多了，如：
JUnit 這個是一個測試框架，典型使用方法如下：
public class ExampleUnitTest {
@Test
public void addition_isCorrect() throws Exception {
assertEquals(4, 2 + 2);
}
}
@Test 標記了要進行測試的方法 addition_isCorrect().
還有例如ssm框架等運用了大量的注解。
總結
- 如果注解難於理解，你就把它類同於標簽，標簽為了解釋事物，注解為了解釋代碼。
- 注解的基本語法，創建如同接口，但是多了個 @ 符號。
- 注解的元注解。
- 注解的屬性。
- 注解主要給編譯器及工具類型的軟件用的。
- 注解的提取需要借助於 Java 的反射技術，反射比較慢，所以注解使用時也需要謹慎計較時間成本。