java注解和反射

java
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注解(Annotation)

注解入门

Annotation是JDK5.0开始引入的技术

Annotation的作用：

不是程序本身，可以对程序作出解释， 可以被其它程序（比如编译器）读取。

Annotation的格式:

注解是以”@注释名”在代码中存在，还可以添加一些参数值，例如：@SuppressWarnings(value=”unchecked”).

Annotation在哪里使用？

可以附加在package,class,method,field等上面，相当于给他们添加了额外的辅助信息，我们还可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问

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内置注解

@Override 重写，只用于修饰方法，表示一个方法声明打算重写超类中的另一个方法声明

@Deprecated 可以用于修饰方法，属性，类，表示不鼓励程序员使用这样的元素，通常是因为它很危险或者存在更好的选择

@SuppressWarnings(“all”) 用来抑制编译时的警告信息

​ 与前面两个不同，需要添加参数才能正常使用

​ @SuppressWarnings(“all”)

​ @SuppressWarnings(“unchecked”)

​ @SuppressWarnings(value={“unchecked”,”deprecation”})

​ ……

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package 注解与反射;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Test01 extends Object {
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }

    @Deprecated
    public static void test01(){
        System.out.println("Deprecated");
    }

    @SuppressWarnings("all")
    public static void test02(){
        List list = new ArrayList();
    }

    public static void main(String[] args) {
        test01();
        test02();
    }
}

元注解

元注解的作用是负责注解其它注解，java定义了4个标准的meta-annotation类型，他们被用来提供对其他annotation类型作说明。

这些类型和他们所支持的类在java.lang.annotation包中可以找到。

●@Target() 用于描述注解的使用范围

●@Retention() 表示需要什么级别保存该注释信息，用于描述注解的生命周期

​ SOURCE < CLASS < RUNTIME

●@Documented 说明该注解将被包含在javadoc中

●@Inherited 说明子类可以继承父类中的注解

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package 注解与反射;
import java.awt.*;
import java.lang.annotation.*;

//测试元注解
@MyAnnotation
public class Test02 {
    
    @MyAnnotation
    public static void  test(){
        
    }
    public static void main(String[] args) {
        test();
    }
}

@Inherited                                                 //表示子类可以继承父类的注解
@Documented                                               //表示是否将我们的注解生成在Javadoc中
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)               //表示我们的注解在什么阶段有效
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})    //表示注解可以用在什么地方
 @interface MyAnnotation{
    
 }

自定义注解

@interface自定义注解，自动继承了Java.lang.annotation.Annotation接口

使用了@interface确定是自定义注解后，需要使用@Target和@Retention确定自定义注解的使用范围和生命周期

注解内设置参数的格式：

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@interface MyAnnotation2{
    //注解的参数: 参数类型 参数名() 可以设置默认值
    //不是方法
    String name() default "";    //默认为空，不设默认值，一定要给注解赋值
    int age();         
    int id() default -1;         //默认值为-1表示不存在
    String[] schools() default {"清华大学","北京大学"};
}
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package 注解与反射;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

//自定义注解
public class Test03 {
    @MyAnnotation2(age=18)
    public static void test(){
     
    }
    
    //@MyAnnotation3(value = "Java")
    @MyAnnotation3( "Java")
    public static void test2(){
    }
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
    //注解的参数 参数类型 参数名() 不是方法
    String name() default "";    //默认为空，不设默认值，一定要给注解赋值
    int age();         
    int id() default -1;         //默认值为-1表示不存在
    String[] schools() default {"清华大学","北京大学"};
}

@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3{
    String value();
}

反射(Reflection)

参考

  1. 好文，大白话说Java反射，很底层

  2. 类加载过程

  3. 双亲委派机制

概述

Java的反射机制是指在程序运行时可以判断任意一个对象的所属类、可以构造任意一个类的对象、可以判断任意一个类所具有的成员变量以及方法、可以调用任意一个类的成员变量和方法。反射机制被视为动态语言的关键。

==反射就是在运行时才知道要操作的类是什么，并且可以在运行时获取类的完整构造，并调用对应的方法。==

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动态语言 vs 静态语言
1、动态语言
是一类在运行时可以改变其结构的语言：例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进，已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构。主要动态语言： Object-C、 C#、 JavaScript、 PHP、 Python、 Erlang。2、静态语言与动态语言相对应的， 运行时结构不可变的语言就是静态语言。如Java、 C、C++。//Java不是动态语言， 但Java可以称之为“准动态语言” 。 即Java有一定的动态性， 我们可以利用反射机制、 字节码操作获得类似动态语言的特性。Java的动态性让编程的时候更加灵活！

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反射方式：

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功能：

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API:

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例子：

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package AnnotationReflection.Reflection;

//测试什么是反射
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //通过反射获取类的Class对象
        Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
        System.out.println(c1);
        Class c2 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());
    }
}
class User{
    private String name;
    private int id;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int id, int age) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.age = age;
    }
//getter&setter&toString
}

理解Class类并获取Class实例

Class类 ：

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Class类的常用方法 ：

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获取Class类的实例 ：

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package AnnotationReflection.Reflection;
// 测试Class类的创建方式
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Student();
        Person person1 = new Teacher();
        System.out.println(person.name);

        //方式一：通过对象获得
        Class c1 = person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());
        //方式二：通过forName
        Class c2 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.Student");
        System.out.println(c2.hashCode());
        //方式三： 通过类名.class
        Class c3 = Student.class;
        System.out.println(c3.hashCode());
        
        // 方式四：基本内置类型的包装类都有一个Type属性(作为了解)
        // 这里的对象就和上面的不一样了，这里是 Integer，上面是 Student
        // public static final Class<Integer>  TYPE = (Class<Integer>) Class.getPrimitiveClass("int");
        Class c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);

        // 获得父类类型
        // Student 的一个父类类型(通过获得这个类,在通过这个类的Class对象去获得其它属性(例如：父类))
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);
    }
}

class Person{

    public String name;
    public Person() {
    }
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + "]";
    }
}

class Student extends Person{
    public Student() {
        this.name = "学生";
    }
}
class Teacher extends Person{
    public Teacher() {
        this.name = "老师";
    }
}

哪些类型可以有Class对象 :

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package AnnotationReflection.Reflection;

import java.lang.annotation.ElementType;

public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class;      // 类
        Class c2 = Comparable.class;  // 接口
        Class c3 = String[].class;      // 一维数组
        Class c4 = int[][].class;     // 二维数组
        Class c5 = Override.class;      // 注解
        Class c6 = ElementType.class; // 枚举
        Class c7 = Integer.class;     // 基本数据类型
        Class c8 = void.class;          // 空类型
        Class c9 = Class.class;         // Class本身

        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);
        System.out.println(c3);
        System.out.println(c4);
        System.out.println(c5);
        System.out.println(c6);
        System.out.println(c7);
        System.out.println(c8);
        System.out.println(c9);

        // 只要元素类型与维度一样，就是同一个Class
        // 同一个元素同一个类只有一个Class对象
        // 一个类只有一个Class对象
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());
    }
}
//输出结果
class java.lang.Object
interface java.lang.Comparable
class [Ljava.lang.String;
class [[I
interface java.lang.Override
class java.lang.annotation.ElementType
class java.lang.Integer
void
class java.lang.Class
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类的加载与ClassLoader

Java内存分析

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类加载过程

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类的加载与ClassLoader的理解

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package AnnotationReflection.Reflection;

public class Test05 {
    public static void main(String[] args) {
    A a = new A();
    System.out.println(A.m);

    /*
     * 1、加载到内存，会产生一个类对应的 Class对象
     * 2、链接 ，链接结束后 m = 0（刚开始赋值默认值为0）
     * 3、初始化(调用 clinit 方法，并进行合并)
     *    通过<clinit>(){
     *        System.out.println("A类静态代码块初始化");
            m = 300;
            m = 100;
     *      }方法初始化(拿代码进来(上面的三行代码拿进来))
     *
     *    此时 m = 100
     */
	}
}

class A{
    static {
        System.out.println("A类静态代码块初始化");
        m = 300;
    }

    static int m = 100;
    public A(){
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}
//输出：
//A类静态代码块初始化
//A类无参构造初始化
//m=100

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1、刚开始加载类时（==类的数据、静态变量、静态方法、常量池、代码==）

2、类加载完成立马产生一个Class对象（生成一个Java.lang.Class对象 代表 Test05这个类、生成一个Java.lang.Class对象 代表 A这个类），在加载的时候就形成了这两个对象，这两个Class对象就包含了这个类所有的东西

3、下面开始准备执行main（）方法了，此时首先 m 默认为0（m = 0）（这里匹配链接阶段的准备阶段：正式为类变量(static)分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配）

链接阶段的 m为0（m = 0）

4、new A（）在堆内存中，这个动作会产生一个A类新的对象（这个对象会去找它自己(A类)的那个Class类，无论创建多少个A类的对象，它的Class类只有一个），

它会指向A类的Class，这时就能拿到A类的所有东西

（它会去找A类的Class（在堆内存指向），因为 Class 拥有A类的所有数据，然后通过这些数据，就可以给A类显示赋值了，然后初始化，此时初始化时会执行一个**()方法**，它会把静态代码块的初始值合并了）

5、合并静态代码块（合并 m = 300 和 m = 100），这两句话相当于重新赋值给 m（第一次给m赋值为300第二次赋值为100，并把前面的值被覆盖了，于是上面的 A.m打印出来的为100，它是在初始化的时候执行的（把静态代码块合并起来），通过A类的具体对象给它赋值，赋值完通过初始化，这次就有一个初始值，就可以打印出来了）

什么时候类会初始化

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类的主动引用

如果在main（）方法中去new一个子类的对象（子类继承了父类），那么JVM会自动初始化父类

由于这里是new子类(Son类)，父类没有被初始化，所以JVM会先自动初始化父类

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package AnnotationReflection.Reflection;

/**
 * 测试类什么时候会初始化
 */
public class Test05 {
    static {
        System.out.println("Main类被加载");
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    //        Son son = new Son();
    //        //反射也会产生主动引用
    //        Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.Son");
        //不会产生类的引用方法
        System.out.println(Son.b);
        Son[] sons = new Son[10];
        
    }
}
class Father{
    static {
        static int b = 2;
        System.out.println("父类被加载");
    }
}
class Son extends Father{
   
    static {
        System.out.println("子类被加载");
    }
    static int m = 100;
    static final int M = 1;
}

//结果
Main类被加载
父类被加载
子类被加载
类主动引用（反射形式）

通过反射也是会产生类的主动引用，它会把所有东西加载进来(Main类被加载、父类被加载、子类被加载)，这样会极大的消耗资源

代码及输出结果同上

类的被动引用

通过子类去调用父类的静态方法或者静态变量，不会对子类产生任何影响，子类不会被加载

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 System.out.println(Son.b);

//输出结果
Main类被加载
父类被加载
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被动引用（通过数组形式）

数组占了一个空间，开辟了5个空间（如果没被加载说明什么都没干（此时只有main类被加载））

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 // 通过一个数组
// 数组占了一个空间，开辟了5个空间（如果没被加载说明什么都没干（此时只有main类被加载））
Son[] array = new Son[5];

//输出结果
//main类被加载

所有的常量和类的静态变量都是在链接阶段就被赋了一个值，在链接阶段就做了，初始化的时候就已经存在了

类加载器

  1. 引导类加载器
  2. 扩展类加载器
  3. 系统类加载器
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package AnnotationReflection.Reflection;

public class Test06 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);

        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);

        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);

        //测试当前类是哪个加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.Test06").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);

        //测试JDK内置的类是谁加载的
        ClassLoader classLoader1 = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader1);

        //如何获取系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));

        //双亲委派机制：跟加载器和扩展加载器中的jar包有类，不会使用自己定义的
        // java.lang.String-->
    }
}

创建运行时类对象

获取类的各种结构：

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package AnnotationReflection.Reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class Test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");
        System.out.println(c1.getName());               //包名+类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());         //仅类名

        User user = new User();
        c1 = user.getClass();
        System.out.println(c1.getName());               //包名+类名
        System.out.println(c1.getSimpleName());         //仅类名
        Field[] fields = c1.getFields();        //获得public属性
        fields = c1.getDeclaredFields();        //获得全部属性
        for(Field field: fields){
            System.out.println(field);
        }

        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);
       
        Method[] methods = c1.getMethods(); // 全部方法
        for(Method method: methods){
            System.out.println(method);
        }
        System.out.println("===================");
        Method[] declaredMethods = c1.getDeclaredMethods(); //本类的所有方法：包括私有的方法
        for(Method declaredMethod: declaredMethods){
            System.out.println(declaredMethod);
        }
        System.out.println("===================");
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getMethod("setName",String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);
        System.out.println("===================");
        Constructor constructor = c1.getConstructor();
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,int.class);
        System.out.println(constructor);
        System.out.println(declaredConstructor);
        System.out.println("===================");

    }
}

动态创建对象执行方法 （ 调用运行时类的指定结构 ）：

  • 创建对象：
  1. c1.newInstance() //通过类创建对象
  2. (User)constructor.newInstance() //通过构造器创建对象
  • 反射调用方法：

method.invoke(object,parameter);

  • 操作属性：

先field.setAccessible(true); //不能直接操作私有属性，需要关闭程序的安全检测

然后field.set(object,parameter);

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package AnnotationReflection.Reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class Test09 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获得class对象
        Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.User");

//        User user= (User)c1.newInstance();  //默认调用无参构造器
//        System.out.println(user);

        // 反射方式通过构造器创建对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        User user1 = (User)constructor.newInstance("青梅",18,18);
        System.out.println(user1);

        //通过反射调用方法
        User user3 = (User)c1.newInstance();
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.invoke(user3,"青梅");     //对象+方法参数值
        System.out.println(user3.getName());

        // 通过反射操作属性
        User user4 = (User)c1.newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);       //不能直接操作私有属性，需要关闭程序的安全检测
        name.set(user4,"青梅2");
        System.out.println(user4.getName());

    }
}

性能比较

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package AnnotationReflection.Reflection;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

//分析性能问题
public class Test10 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        test();
        test2();
        test3();
    }
    //普通方式调用
    public static void test(){
        User user = new User();
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            user.getName();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通方式10亿次:" + (end-start) + " ms");

    }
    //反射方式调用
    public static void test2() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方式10亿次:" + (end-start) + " ms");
    }
    //反射方式调用   关闭检测
    public static void test3() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        getName.setAccessible(true);
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("关闭检测后反射方式10亿次:" + (end-start) + "ms");
    }

}

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获取泛型信息

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package AnnotationReflection.Reflection;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class Test11 {
    //泛型
    public static void test01(Map<String,User> map, List<User> list){
        System.out.println("test01");
    }
    public static Map<String,User>  test02(){
        System.out.println("test01");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Method method = Test11.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();//拿到泛型参数化类型
        for(Type genericParameterType:genericParameterTypes){
            System.out.println("#"+ genericParameterType);
            if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){//判断是不是参数化类型
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();//如果是，返回真实类型
                for (Type actualTypeArgument:actualTypeArguments){
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }

        System.out.println("=================");
        Method method2 = Test11.class.getMethod("test02", null);
        Type genericReturnType = method2.getGenericReturnType();//拿到返回值类型
        if(genericReturnType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType)genericReturnType  ).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument:actualTypeArguments){
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }

    }
}

输出：

image.png

解释：

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先获得test01的方法，之后获得该方法的泛型参数类型，即输出带#的两行

判断是不是参数化类型，如果是就强制类型转化，获得真实的参数信息，打印出来

获取注解信息

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package AnnotationReflection.Reflection;

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;
//模拟类和表结构的映射关系
//练习反射操作注解
public interface Test {


    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("AnnotationReflection.Reflection.Student2");
        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();//全部注解
        for(Annotation annotation:annotations){
            System.out.println(annotation);
        }

        //获得注解的value的值
        TableStudent tableStudent = (TableStudent) c1.getAnnotation(TableStudent.class);
        String value = tableStudent.value();
        System.out.println(value);

        //获得类指定的注解
        System.out.println("----------------");
        Field f1 = c1.getDeclaredField("id");
        FieldStudent annotation1 = f1.getAnnotation(FieldStudent.class);
        System.out.println(annotation1.columnName());
        System.out.println(annotation1.type());
        System.out.println(annotation1.length());
        System.out.println("----------------");
        Field f2 = c1.getDeclaredField("age");
        FieldStudent annotation2 = f2.getAnnotation(FieldStudent.class);
        System.out.println(annotation2.columnName());
        System.out.println(annotation2.type());
        System.out.println(annotation2.length());
        System.out.println("----------------");
        Field f3 = c1.getDeclaredField("name");
        FieldStudent annotation3 = f3.getAnnotation(FieldStudent.class);
        System.out.println(annotation3.columnName());
        System.out.println(annotation3.type());
        System.out.println(annotation3.length());

    }
}

@TableStudent("db_student")
class Student2{
    @FieldStudent(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @FieldStudent(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @FieldStudent(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
    private String name;

    //有参无参构造器
    //getter&setter
}

//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)//作用域是类
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//生命周期
@interface TableStudent{
    String value();
}

@Target(ElementType.FIELD)//作用域是字段
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//生命周期
//属性的注解
@interface FieldStudent{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}

输出：

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