怎么在Java中實現自定義注解

怎么在Java中實現自定義注解？相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。

注解是什么？

①、引用自維基百科的內容：
Java注解又稱Java標注，是JDK5.0版本開始支持加入源代碼的特殊語法 元數據 。

Java語言中的類、方法、變量、參數和包等都可以被標注。和Javadoc不同，Java標注可以通過反射獲取標注內容。在編譯器生成類文件時，標注可以被嵌入到字節碼中。Java虛擬機可以保留標注內容，在運行時可以獲取到標注內容。 當然它也支持自定義Java標注。

②、引用自網絡的內容：
Java 注解是在 JDK5 時引入的新特性，注解（也被稱為 元數據 ）為我們在代碼中添加信息提供了一種形式化的方法，使我們可以在稍后某個時刻非常方便地使用這些數據。

元注解是什么？

元注解 的作用就是負責注解其他注解。Java5.0定義了4個標準的meta-annotation（元注解）類型，它們被用來提供對其它 annotation類型作說明。

標準的元注解：

@Target
@Retention
@Documented
@Inherited
在詳細說這四個元數據的含義之前，先來看一個在工作中會經常使用到的 @Autowired 注解，進入這個注解里面瞧瞧： 此注解中使用到了@Target、@Retention、@Documented 這三個元注解 。

@Target({ElementType.CONSTRUCTOR, ElementType.METHOD, ElementType.PARAMETER, ElementType.FIELD, ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Autowired {
    boolean required() default true;
}

@Target元注解：

@Target注解，是專門用來限定某個自定義注解能夠被應用在哪些Java元素上面的，標明作用范圍；取值在java.lang.annotation.ElementType 進行定義的。

public enum ElementType {
    /** 類，接口（包括注解類型）或枚舉的聲明 */
    TYPE,

    /** 屬性的聲明 */
    FIELD,

    /** 方法的聲明 */
    METHOD,

    /** 方法形式參數聲明 */
    PARAMETER,

    /** 構造方法的聲明 */
    CONSTRUCTOR,

    /** 局部變量聲明 */
    LOCAL_VARIABLE,

    /** 注解類型聲明 */
    ANNOTATION_TYPE,

    /** 包的聲明 */
    PACKAGE
}

根據此處可以知道 @Autowired 注解的作用范圍：

// 可以作用在 構造方法、方法、方法形參、屬性、注解類型 上
@Target({ElementType.CONSTRUCTOR, ElementType.METHOD, ElementType.PARAMETER, ElementType.FIELD, ElementType.ANNOTATION_TYPE})

@Retention元注解：

@Retention注解，翻譯為持久力、保持力。即用來修飾自定義注解的生命周期。

注解的生命周期有三個階段：

• Java源文件階段；

• 編譯到class文件階段；

• 運行期階段；
  

同樣使用了RetentionPolicy 枚舉類型對這三個階段進行了定義：

public enum RetentionPolicy {
    /**
     * Annotations are to be discarded by the compiler.
     * （注解將被編譯器忽略掉）
     */
    SOURCE,

    /**
     * Annotations are to be recorded in the class file by the compiler
     * but need not be retained by the VM at run time.  This is the default
     * behavior.
     * （注解將被編譯器記錄在class文件中，但在運行時不會被虛擬機保留，這是一個默認的行為）
     */
    CLASS,

    /**
     * Annotations are to be recorded in the class file by the compiler and
     * retained by the VM at run time, so they may be read reflectively.
     * （注解將被編譯器記錄在class文件中，而且在運行時會被虛擬機保留，因此它們能通過反射被讀取到）
     * @see java.lang.reflect.AnnotatedElement
     */
    RUNTIME
}

再詳細描述下這三個階段：

①、如果被定義為 RetentionPolicy.SOURCE，則它將被限定在Java源文件中，那么這個注解即不會參與編譯也不會在運行期起任何作用，這個注解就和一個注釋是一樣的效果，只能被閱讀Java文件的人看到；

②、如果被定義為 RetentionPolicy.CLASS，則它將被編譯到Class文件中，那么編譯器可以在編譯時根據注解做一些處理動作，但是運行時JVM（Java虛擬機）會忽略它，并且在運行期也不能讀取到；

③、如果被定義為 RetentionPolicy.RUNTIME，那么這個注解可以在運行期的加載階段被加載到Class對象中。那么在程序運行階段，可以通過反射得到這個注解，并通過判斷是否有這個注解或這個注解中屬性的值，從而執行不同的程序代碼段。

注意：實際開發中的自定義注解幾乎都是使用的 RetentionPolicy.RUNTIME 。

@Documented元注解：

@Documented注解，是被用來指定自定義注解是否能隨著被定義的java文件生成到JavaDoc文檔當中。

@Inherited元注解：

@Inherited注解，是指定某個自定義注解如果寫在了父類的聲明部分，那么子類的聲明部分也能自動擁有該注解。

@Inherited注解只對那些@Target被定義為 ElementType.TYPE 的自定義注解起作用。

自定義注解實現：

在了解了上面的內容后，我們來嘗試實現一個自定義注解：

根據上面自定義注解中使用到的元注解得知：

①、此注解的作用范圍，可以使用在類（接口、枚舉）、方法上；

②、此注解的生命周期，被編譯器保存在class文件中，而且在運行時會被JVM保留，可以通過反射讀取；

自定義注解的簡單使用：

上面已經創建了一個自定義的注解，那該怎么使用呢？下面首先描述下它簡單的用法，后面將會使用其結合攔截器和AOP切面編程進行實戰應用；

應用場景實現

在了解了上面注解的知識后，我們乘勝追擊，看看它的實際應用場景是腫么樣的，以此加深下我們的理解；

實現的 Demo 項目是以 SpringBoot 實現的，項目工程結構圖如下：

場景一：自定義注解 + 攔截器 = 實現接口響應的包裝

使用自定義注解 結合 攔截器 優雅的實現對API接口響應的包裝。

在介紹自定義實現的方式之前，先簡單介紹下普遍的實現方式，通過兩者的對比，才能更加明顯的發現誰最優雅。

普通的接口響應包裝方式：
現在項目絕大部分都采用的前后端分離方式，所以需要前端和后端通過接口進行交互；目前在接口交互中使用最多的數據格式是 json，然后后端返回給前端的最為常見的響應格式如下：

{
    #返回狀態碼
    code:integer,       
    #返回信息描述
    message:string,
    #返回數據值
    data:object
}

項目中經常使用枚舉類定義狀態碼和消息，代碼如下：

/**
 * @author 【 木子雷 】 公眾號
 * @Title: ResponseCode
 * @Description: 使用枚舉類封裝好的響應狀態碼及對應的響應消息
 * @date: 2019年8月23日 下午7:12:50
 */
public enum ResponseCode {

    SUCCESS(1200, "請求成功"),

    ERROR(1400, "請求失敗");


    private Integer code;

    private String message;

    private ResponseCode(Integer code, String message) {
        this.code = code;
        this.message = message;
    }

    public Integer code() {
        return this.code;
    }

    public String message() {
        return this.message;
    }

}

同時項目中也會設計一個返回響應包裝類，代碼如下：

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import java.io.Serializable;

/**
 * @author 【 木子雷 】 公眾號
 * @Title: Response
 * @Description: 封裝的統一的響應返回類
 * @date: 2019年8月23日 下午7:07:13
 */
@SuppressWarnings("serial")
public class Response<T> implements Serializable {

    /**
     * 響應數據
     */
    private T date;

    /**
     * 響應狀態碼
     */
    private Integer code;

    /**
     * 響應描述信息
     */
    private String message;

    public Response(T date, Integer code, String message) {
        super();
        this.date = date;
        this.code = code;
        this.message = message;
    }


    public T getDate() {
        return date;
    }

    public void setDate(T date) {
        this.date = date;
    }

    public Integer getCode() {
        return code;
    }

    public void setCode(Integer code) {
        this.code = code;
    }

    public String getMessage() {
        return message;
    }

    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }


    @Override
    public String toString() {
        return JSONObject.toJSONString(this);
    }
}

最后就是使用響應包裝類和狀態碼枚舉類 來實現返回響應的包裝了：

@GetMapping("/user/findAllUser")
public Response<List<User>> findAllUser() {
    logger.info("開始查詢所有數據...");

    List<User> findAllUser = new ArrayList<>();
    findAllUser.add(new User("木子雷", 26));
    findAllUser.add(new User("公眾號", 28));

    // 返回響應進行包裝
    Response response = new Response(findAllUser, ResponseCode.SUCCESS.code(), ResponseCode.SUCCESS.message());

    logger.info("response: {} \n", response.toString());
    return response;
}

在瀏覽器中輸入網址： http://127.0.0.1:8080/v1/api/user/findAllUser 然后點擊回車，得到如下數據：

{
    "code": 1200,
    "date": [
        {
            "age": 26,
            "name": "木子雷"
        },
        {
            "age": 28,
            "name": "公眾號"
        }
    ],
    "message": "請求成功"
}

通過看這中實現響應包裝的方式，我們能發現什么問題嗎？

答：代碼很冗余，需要在每個接口方法中都進行響應的包裝；使得接口方法包含了很多非業務邏輯代碼；

有沒有版本進行優化下呢？ en en 思考中。。。。。 啊，自定義注解 + 攔截器可以實現呀！

自定義注解實現接口響應包裝：
①、首先創建一個進行響應包裝的自定義注解：

/**
 * @author 【 木子雷 】 公眾號
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.annotation
 * @ClassName: ResponseResult
 * @Description: 標記方法返回值需要進行包裝的 自定義注解
 * @Date: 2020-11-10 10:38
 **/
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface ResponseResult {

}

②、創建一個攔截器，實現對請求的攔截，看看請求的方法或類上是否使用了自定義的注解：

/**
 * @author 【 木子雷 】 公眾號
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.interceptor
 * @ClassName: ResponseResultInterceptor
 * @Description: 攔截器：攔截請求，判斷請求的方法或類上是否使用了自定義的@ResponseResult注解，
 *               并在請求內設置是否使用了自定義注解的標志位屬性；
 * @Date: 2020-11-10 10:50
 **/
@Component
public class ResponseResultInterceptor implements HandlerInterceptor {

    /**
     * 標記位，標記請求的controller類或方法上使用了到了自定義注解，返回數據需要被包裝
     */
    public static final String RESPONSE_ANNOTATION = "RESPONSE_ANNOTATION";

    /**
     * 請求預處理，判斷是否使用了自定義注解
     */
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
            throws Exception {
        // 請求的接口方法
        if (handler instanceof HandlerMethod) {
            final HandlerMethod handlerMethod = (HandlerMethod) handler;
            final Class<?> clazz = handlerMethod.getBeanType();
            final Method method = handlerMethod.getMethod();
            // 判斷是否在類對象上加了注解
            if (clazz.isAnnotationPresent(ResponseResult.class)) {
                // 在請求中設置需要進行響應包裝的屬性標志，在下面的ResponseBodyAdvice增強中進行處理
                request.setAttribute(RESPONSE_ANNOTATION, clazz.getAnnotation(ResponseResult.class));
            } else if (method.isAnnotationPresent(ResponseResult.class)) {
                // 在請求中設置需要進行響應包裝的屬性標志，在下面的ResponseBodyAdvice增強中進行處理
                request.setAttribute(RESPONSE_ANNOTATION, method.getAnnotation(ResponseResult.class));
            }
        }
        return true;
    }
}

③、創建一個增強Controller，實現對返回響應進行包裝的增強處理：

/**
 * @author 【 木子雷 】 公眾號
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.interceptor
 * @ClassName: ResponseResultHandler
 * @Description: 對 返回響應 進行包裝 的增強處理
 * @Date: 2020-11-10 13:49
 **/
@ControllerAdvice
public class ResponseResultHandler implements ResponseBodyAdvice<Object> {

    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    /**
     * 標記位，標記請求的controller類或方法上使用了到了自定義注解，返回數據需要被包裝
     */
    public static final String RESPONSE_ANNOTATION = "RESPONSE_ANNOTATION";

    /**
     * 請求中是否包含了 響應需要被包裝的標記，如果沒有，則直接返回，不需要重寫返回體
     *
     * @param methodParameter
     * @param aClass
     * @return
     */
    @Override
    public boolean supports(MethodParameter methodParameter, Class<? extends HttpMessageConverter<?>> aClass) {
        ServletRequestAttributes ra = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes();
        HttpServletRequest sr = (HttpServletRequest) ra.getRequest();
        // 查詢是否需要進行響應包裝的標志
        ResponseResult responseResult = (ResponseResult) sr.getAttribute(RESPONSE_ANNOTATION);
        return responseResult == null ? false : true;
    }


    /**
     * 對 響應體 進行包裝; 除此之外還可以對響應體進行統一的加密、簽名等
     *
     * @param responseBody  請求的接口方法執行后得到返回值(返回響應)
     */
    @Override
    public Object beforeBodyWrite(Object responseBody, MethodParameter methodParameter, MediaType mediaType, Class<? extends HttpMessageConverter<?>> aClass, ServerHttpRequest serverHttpRequest, ServerHttpResponse serverHttpResponse) {
        logger.info("返回響應 包裝進行中。。。");
        Response response;
        // boolean類型時判斷一些數據庫新增、更新、刪除的操作是否成功
        if (responseBody instanceof Boolean) {
            if ((Boolean) responseBody) {
                response = new Response(responseBody, ResponseCode.SUCCESS.code(), ResponseCode.SUCCESS.message());
            } else {
                response = new Response(responseBody, ResponseCode.ERROR.code(), ResponseCode.ERROR.message());
            }
        } else {
            // 判斷像查詢一些返回數據的情況，查詢不到數據返回 null;
            if (null != responseBody) {
                response = new Response(responseBody, ResponseCode.SUCCESS.code(), ResponseCode.SUCCESS.message());
            } else {
                response = new Response(responseBody, ResponseCode.ERROR.code(), ResponseCode.ERROR.message());
            }
        }
        return response;
    }
}

④、最后在 Controller 中使用上我們的自定義注解；在 Controller 類上或者 方法上使用@ResponseResult自定義注解即可； 在瀏覽器中輸入網址： http://127.0.0.1:8080/v1/api/user/findAllUserByAnnotation 進行查看：

// 自定義注解用在了方法上
@ResponseResult
@GetMapping("/user/findAllUserByAnnotation")
public List<User> findAllUserByAnnotation() {
    logger.info("開始查詢所有數據...");

    List<User> findAllUser = new ArrayList<>();
    findAllUser.add(new User("木子雷", 26));
    findAllUser.add(new User("公眾號", 28));

    logger.info("使用 @ResponseResult 自定義注解進行響應的包裝，使controller代碼更加簡介");
    return findAllUser;
}

至此我們的接口返回響應包裝自定義注解實現設計完成，看看代碼是不是又簡潔，又優雅呢。

總結：本文針對此方案只是進行了簡單的實現，如果有興趣的朋友可以進行更好的優化。

場景二：自定義注解 + AOP = 實現優雅的使用分布式鎖

分布式鎖的最常見的使用流程：

先看看最為常見的分布式鎖使用方式的實現，然后再聊聊自定義注解怎么優雅的實現分布式鎖的使用。

普通的分布式鎖使用方式：

通過上面的代碼可以得到一個信息：如果有很多方法中需要使用分布式鎖，那么每個方法中都必須有獲取分布式鎖和釋放分布式鎖的代碼，這樣一來就會出現代碼冗余；

那有什么好的解決方案嗎？ 自定義注解使代碼變得更加簡潔、優雅；

自定義注解優雅的使用分布式鎖：
①、首先實現一個標記分布式鎖使用的自定義注解：

/**
 * @author 【 木子雷 】 公眾號
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.annotation
 * @ClassName: GetDistributedLock
 * @Description: 獲取redis分布式鎖 注解
 * @Date: 2020-11-10 16:24
 **/
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface GetDistributedLock {

    // 分布式鎖 key
    String lockKey();

    // 分布式鎖 value，默認為 lockValue
    String lockValue() default "lockValue";

    // 過期時間，默認為 300秒
    int expireTime() default 300;

}

②、定義一個切面，在切面中對使用了 @GetDistributedLock 自定義注解的方法進行環繞增強通知：

/**
 * @author: 【 木子雷 】 公眾號
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.aop
 * @ClassName: DistributedLockAspect
 * @Description: 自定義注解結合AOP切面編程優雅的使用分布式鎖
 * @Date: 2020-11-10 16:52
 **/
@Component
@Aspect
public class DistributedLockAspect {

    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @Autowired
    RedisService redisService;


    /**
     * Around 環繞增強通知
     *
     * @param joinPoint 連接點，所有方法都屬于連接點；但是當某些方法上使用了@GetDistributedLock自定義注解時，
     *                  則其將連接點變為了切點；然后在切點上織入額外的增強處理；切點和其相應的增強處理構成了切面Aspect 。
     */
    @Around(value = "@annotation(com.lyl.annotation.GetDistributedLock)")
    public Boolean handlerDistributedLock(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        // 通過反射獲取自定義注解對象
        GetDistributedLock getDistributedLock = ((MethodSignature) joinPoint.getSignature())
                .getMethod().getAnnotation(GetDistributedLock.class);

        // 獲取自定義注解對象中的屬性值
        String lockKey = getDistributedLock.lockKey();
        String LockValue = getDistributedLock.lockValue();
        int expireTime = getDistributedLock.expireTime();

        if (redisService.tryGetDistributedLock(lockKey, LockValue, expireTime)) {
            // 獲取分布式鎖成功后，繼續執行業務邏輯
            try {
                return (boolean) joinPoint.proceed();
            } catch (Throwable throwable) {
                logger.error("業務邏輯執行失敗。", throwable);
            } finally {
                // 最終保證分布式鎖的釋放
                redisService.releaseDistributedLock(lockKey, LockValue);
            }
        }
        return false;
    }

}

③、最后，在 Controller 中的方法上使用 @GetDistributedLock 自定義注解即可；當某個方法上使用了 自定義注解，那么這個方法就相當于一個切點，那么就會對這個方法做環繞（方法執行前和方法執行后）增強處理；

在瀏覽器中輸入網址： http://127.0.0.1:8080/v1/api/user/getDistributedLock 回車后觸發方法執行：

// 自定義注解的使用
@GetDistributedLock(lockKey = "userLock")
@GetMapping("/user/getDistributedLock")
public boolean getUserDistributedLock() {
    logger.info("獲取分布式鎖...");
    // 寫具體的業務邏輯

    return true;
}

通過自定義注解的方式，可以看到代碼變得更加簡潔、優雅。

場景三：自定義注解 + AOP = 實現日志的打印

先看看最為常見的日志打印的方式，然后再聊聊自定義注解怎么優雅的實現日志的打印。

普通日志的打印方式：

通過看上面的代碼可以知道，如果每個方法都需要打印下日志，那將會存在大量的冗余代碼；

自定義注解實現日志打印：
①、首先創建一個標記日志打印的自定義注解：

/**
 * @Author: 【 木子雷 】 公眾號
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.annotation
 * @ClassName: PrintLog
 * @Description: 自定義注解實現日志打印
 * @Date: 2020-11-10 18:05
 **/
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface PrintLog {

}

②、定義一個切面，在切面中對使用了 @PrintLog 自定義注解的方法進行環繞增強通知：

/**
 * @author: 【 木子雷 】 公眾號
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.aop
 * @ClassName: PrintLogAspect
 * @Description: 自定義注解結合AOP切面編程優雅的實現日志打印
 * @Date: 2020-11-10 18:11
 **/
@Component
@Aspect
public class PrintLogAspect {

    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    /**
     *  Around 環繞增強通知
     *
     * @param joinPoint 連接點，所有方法都屬于連接點；但是當某些方法上使用了@PrintLog自定義注解時，
     *                  則其將連接點變為了切點；然后在切點上織入額外的增強處理；切點和其相應的增強處理構成了切面Aspect 。
     */
    @Around(value = "@annotation(com.lyl.annotation.PrintLog)")
    public Object handlerPrintLog(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        // 獲取方法的名稱
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        // 獲取方法入參
        Object[] param = joinPoint.getArgs();

        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (Object o : param) {
            sb.append(o + "; ");
        }
        logger.info("進入《{}》方法, 參數為: {}", methodName, sb.toString());

        Object object = null;
        // 繼續執行方法
        try {
            object = joinPoint.proceed();

        } catch (Throwable throwable) {
            logger.error("打印日志處理error。。", throwable);
        }
        logger.info("{} 方法執行結束。。", methodName);
        return object;
    }

}

③、最后，在 Controller 中的方法上使用 @PrintLog 自定義注解即可；當某個方法上使用了 自定義注解，那么這個方法就相當于一個切點，那么就會對這個方法做環繞（方法執行前和方法執行后）增強處理；

@PrintLog
@GetMapping(value = "/user/findUserNameById/{id}", produces = "application/json;charset=utf-8")
public String findUserNameById(@PathVariable("id") int id) {
    // 模擬根據id查詢用戶名
    String userName = "木子雷 公眾號";
    return userName;
}

④、在瀏覽器中輸入網址： http://127.0.0.1:8080/v1/api/user/findUserNameById/66 回車后觸發方法執行，發現控制臺打印了日志：

進入《findUserNameById》方法, 參數為: 66; 
findUserNameById 方法執行結束。。

看完上述內容，你們掌握怎么在Java中實現自定義注解的方法了嗎？如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！