Java 自定义注解的魅力

注解是什么？

①、引用自维基百科的内容：
Java注解又称Java标注，是JDK5.0版本开始支持加入源代码的特殊语法 元数据 。

Java语言中的类、方法、变量、参数和包等都可以被标注。和Javadoc不同，Java标注可以通过反射获取标注内容。在编译器生成类文件时，标注可以被嵌入到字节码中。Java虚拟机可以保留标注内容，在运行时可以获取到标注内容。 当然它也支持自定义Java标注。

②、引用自网络的内容：
Java 注解是在 JDK5 时引入的新特性，注解（也被称为 元数据 ）为我们在代码中添加信息提供了一种形式化的方法，使我们可以在稍后某个时刻非常方便地使用这些数据。

元注解是什么？

元注解 的作用就是负责注解其他注解。Java5.0定义了4个标准的meta-annotation（元注解）类型，它们被用来提供对其它 annotation类型作说明。

标准的元注解：

@Target
@Retention
@Documented
@Inherited
在详细说这四个元数据的含义之前，先来看一个在工作中会经常使用到的 @Autowired 注解，进入这个注解里面瞧瞧： 此注解中使用到了@Target、@Retention、@Documented 这三个元注解 。

@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，是专门用来限定某个自定义注解能够被应用在哪些Java元素上面的，标明作用范围；取值在java.lang.annotation.ElementType 进行定义的。

public enum ElementType {
    /** 类，接口（包括注解类型）或枚举的声明 */
    TYPE,

    /** 属性的声明 */
    FIELD,

    /** 方法的声明 */
    METHOD,

    /** 方法形式参数声明 */
    PARAMETER,

    /** 构造方法的声明 */
    CONSTRUCTOR,

    /** 局部变量声明 */
    LOCAL_VARIABLE,

    /** 注解类型声明 */
    ANNOTATION_TYPE,

    /** 包的声明 */
    PACKAGE
}

根据此处可以知道 @Autowired 注解的作用范围：

// 可以作用在 构造方法、方法、方法形参、属性、注解类型 上
@Target({ElementType.CONSTRUCTOR, ElementType.METHOD, ElementType.PARAMETER, ElementType.FIELD, ElementType.ANNOTATION_TYPE})

@Retention元注解：

@Retention注解，翻译为持久力、保持力。即用来修饰自定义注解的生命周期。

注解的生命周期有三个阶段：

• Java源文件阶段；
• 编译到class文件阶段；
• 运行期阶段；

同样使用了RetentionPolicy 枚举类型对这三个阶段进行了定义：

public enum RetentionPolicy {
    /**
     * Annotations are to be discarded by the compiler.
     * （注解将被编译器忽略掉）
     */
    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.
     * （注解将被编译器记录在class文件中，但在运行时不会被虚拟机保留，这是一个默认的行为）
     */
    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.
     * （注解将被编译器记录在class文件中，而且在运行时会被虚拟机保留，因此它们能通过反射被读取到）
     * @see java.lang.reflect.AnnotatedElement
     */
    RUNTIME
}

再详细描述下这三个阶段：

①、如果被定义为 RetentionPolicy.SOURCE，则它将被限定在Java源文件中，那么这个注解即不会参与编译也不会在运行期起任何作用，这个注解就和一个注释是一样的效果，只能被阅读Java文件的人看到；

②、如果被定义为 RetentionPolicy.CLASS，则它将被编译到Class文件中，那么编译器可以在编译时根据注解做一些处理动作，但是运行时JVM（Java虚拟机）会忽略它，并且在运行期也不能读取到；

③、如果被定义为 RetentionPolicy.RUNTIME，那么这个注解可以在运行期的加载阶段被加载到Class对象中。那么在程序运行阶段，可以通过反射得到这个注解，并通过判断是否有这个注解或这个注解中属性的值，从而执行不同的程序代码段。

注意：实际开发中的自定义注解几乎都是使用的 RetentionPolicy.RUNTIME 。

@Documented元注解：

@Documented注解，是被用来指定自定义注解是否能随着被定义的java文件生成到JavaDoc文档当中。

@Inherited元注解：

@Inherited注解，是指定某个自定义注解如果写在了父类的声明部分，那么子类的声明部分也能自动拥有该注解。

@Inherited注解只对那些@Target被定义为 ElementType.TYPE 的自定义注解起作用。

自定义注解实现：

在了解了上面的内容后，我们来尝试实现一个自定义注解：

根据上面自定义注解中使用到的元注解得知：

①、此注解的作用范围，可以使用在类（接口、枚举）、方法上；

②、此注解的生命周期，被编译器保存在class文件中，而且在运行时会被JVM保留，可以通过反射读取；

自定义注解的简单使用：

上面已经创建了一个自定义的注解，那该怎么使用呢？下面首先描述下它简单的用法，后面将会使用其结合拦截器和AOP切面编程进行实战应用；

应用场景实现

在了解了上面注解的知识后，我们乘胜追击，看看它的实际应用场景是肿么样的，以此加深下我们的理解；

实现的 Demo 项目是以 SpringBoot 实现的，项目工程结构图如下：

场景一：自定义注解 + 拦截器 = 实现接口响应的包装

使用自定义注解 结合 拦截器 优雅的实现对API接口响应的包装。

在介绍自定义实现的方式之前，先简单介绍下普遍的实现方式，通过两者的对比，才能更加明显的发现谁最优雅。

普通的接口响应包装方式：
现在项目绝大部分都采用的前后端分离方式，所以需要前端和后端通过接口进行交互；目前在接口交互中使用最多的数据格式是 json，然后后端返回给前端的最为常见的响应格式如下：

{
    #返回状态码
    code:integer,       
    #返回信息描述
    message:string,
    #返回数据值
    data:object
}

项目中经常使用枚举类定义状态码和消息，代码如下：

/**
 * @author 【 木子雷 】 公众号
 * @Title: ResponseCode
 * @Description: 使用枚举类封装好的响应状态码及对应的响应消息
 * @date: 2019年8月23日 下午7:12:50
 */
public enum ResponseCode {

    SUCCESS(1200, "请求成功"),

    ERROR(1400, "请求失败");

    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;
    }

}

同时项目中也会设计一个返回响应包装类，代码如下：

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

/**
 * @author 【 木子雷 】 公众号
 * @Title: Response
 * @Description: 封装的统一的响应返回类
 * @date: 2019年8月23日 下午7:07:13
 */
@SuppressWarnings("serial")
public class Response<T> implements Serializable {

    /**
     * 响应数据
     */
    private T date;

    /**
     * 响应状态码
     */
    private Integer code;

    /**
     * 响应描述信息
     */
    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);
    }
}

最后就是使用响应包装类和状态码枚举类 来实现返回响应的包装了：

@GetMapping("/user/findAllUser")
public Response<List<User>> findAllUser() {
    logger.info("开始查询所有数据...");

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

    // 返回响应进行包装
    Response response = new Response(findAllUser, ResponseCode.SUCCESS.code(), ResponseCode.SUCCESS.message());

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

在浏览器中输入网址： http://127.0.0.1:8080/v1/api/user/findAllUser 然后点击回车，得到如下数据：

{
    "code": 1200,
    "date": [
        {
            "age": 26,
            "name": "木子雷"
        },
        {
            "age": 28,
            "name": "公众号"
        }
    ],
    "message": "请求成功"
}

通过看这中实现响应包装的方式，我们能发现什么问题吗？

答：代码很冗余，需要在每个接口方法中都进行响应的包装；使得接口方法包含了很多非业务逻辑代码；

有没有版本进行优化下呢？ en en 思考中。。。。。 啊，自定义注解 + 拦截器可以实现呀！

自定义注解实现接口响应包装：
①、首先创建一个进行响应包装的自定义注解：

/**
 * @author 【 木子雷 】 公众号
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.annotation
 * @ClassName: ResponseResult
 * @Description: 标记方法返回值需要进行包装的 自定义注解
 * @Date: 2020-11-10 10:38
 **/
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface ResponseResult {

}

②、创建一个拦截器，实现对请求的拦截，看看请求的方法或类上是否使用了自定义的注解：

/**
 * @author 【 木子雷 】 公众号
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.interceptor
 * @ClassName: ResponseResultInterceptor
 * @Description: 拦截器：拦截请求，判断请求的方法或类上是否使用了自定义的@ResponseResult注解，
 *               并在请求内设置是否使用了自定义注解的标志位属性；
 * @Date: 2020-11-10 10:50
 **/
@Component
public class ResponseResultInterceptor implements HandlerInterceptor {

    /**
     * 标记位，标记请求的controller类或方法上使用了到了自定义注解，返回数据需要被包装
     */
    public static final String RESPONSE_ANNOTATION = "RESPONSE_ANNOTATION";

    /**
     * 请求预处理，判断是否使用了自定义注解
     */
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
            throws Exception {
        // 请求的接口方法
        if (handler instanceof HandlerMethod) {
            final HandlerMethod handlerMethod = (HandlerMethod) handler;
            final Class<?> clazz = handlerMethod.getBeanType();
            final Method method = handlerMethod.getMethod();
            // 判断是否在类对象上加了注解
            if (clazz.isAnnotationPresent(ResponseResult.class)) {
                // 在请求中设置需要进行响应包装的属性标志，在下面的ResponseBodyAdvice增强中进行处理
                request.setAttribute(RESPONSE_ANNOTATION, clazz.getAnnotation(ResponseResult.class));
            } else if (method.isAnnotationPresent(ResponseResult.class)) {
                // 在请求中设置需要进行响应包装的属性标志，在下面的ResponseBodyAdvice增强中进行处理
                request.setAttribute(RESPONSE_ANNOTATION, method.getAnnotation(ResponseResult.class));
            }
        }
        return true;
    }
}

③、创建一个增强Controller，实现对返回响应进行包装的增强处理：

/**
 * @author 【 木子雷 】 公众号
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.interceptor
 * @ClassName: ResponseResultHandler
 * @Description: 对 返回响应 进行包装 的增强处理
 * @Date: 2020-11-10 13:49
 **/
@ControllerAdvice
public class ResponseResultHandler implements ResponseBodyAdvice<Object> {

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

    /**
     * 标记位，标记请求的controller类或方法上使用了到了自定义注解，返回数据需要被包装
     */
    public static final String RESPONSE_ANNOTATION = "RESPONSE_ANNOTATION";

    /**
     * 请求中是否包含了 响应需要被包装的标记，如果没有，则直接返回，不需要重写返回体
     *
     * @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();
        // 查询是否需要进行响应包装的标志
        ResponseResult responseResult = (ResponseResult) sr.getAttribute(RESPONSE_ANNOTATION);
        return responseResult == null ? false : true;
    }

    /**
     * 对 响应体 进行包装; 除此之外还可以对响应体进行统一的加密、签名等
     *
     * @param responseBody  请求的接口方法执行后得到返回值(返回响应)
     */
    @Override
    public Object beforeBodyWrite(Object responseBody, MethodParameter methodParameter, MediaType mediaType, Class<? extends HttpMessageConverter<?>> aClass, ServerHttpRequest serverHttpRequest, ServerHttpResponse serverHttpResponse) {
        logger.info("返回响应 包装进行中。。。");
        Response response;
        // boolean类型时判断一些数据库新增、更新、删除的操作是否成功
        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 {
            // 判断像查询一些返回数据的情况，查询不到数据返回 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 中使用上我们的自定义注解；在 Controller 类上或者 方法上使用@ResponseResult自定义注解即可； 在浏览器中输入网址： http://127.0.0.1:8080/v1/api/user/findAllUserByAnnotation 进行查看：

// 自定义注解用在了方法上
@ResponseResult
@GetMapping("/user/findAllUserByAnnotation")
public List<User> findAllUserByAnnotation() {
    logger.info("开始查询所有数据...");

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

    logger.info("使用 @ResponseResult 自定义注解进行响应的包装，使controller代码更加简介");
    return findAllUser;
}

至此我们的接口返回响应包装自定义注解实现设计完成，看看代码是不是又简洁，又优雅呢。

总结：本文针对此方案只是进行了简单的实现，如果有兴趣的朋友可以进行更好的优化。

场景二：自定义注解 + AOP = 实现优雅的使用分布式锁

分布式锁的最常见的使用流程：

先看看最为常见的分布式锁使用方式的实现，然后再聊聊自定义注解怎么优雅的实现分布式锁的使用。

普通的分布式锁使用方式：

通过上面的代码可以得到一个信息：如果有很多方法中需要使用分布式锁，那么每个方法中都必须有获取分布式锁和释放分布式锁的代码，这样一来就会出现代码冗余；

那有什么好的解决方案吗？ 自定义注解使代码变得更加简洁、优雅；

自定义注解优雅的使用分布式锁：
①、首先实现一个标记分布式锁使用的自定义注解：

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

    // 分布式锁 key
    String lockKey();

    // 分布式锁 value，默认为 lockValue
    String lockValue() default "lockValue";

    // 过期时间，默认为 300秒
    int expireTime() default 300;

}

②、定义一个切面，在切面中对使用了 @GetDistributedLock 自定义注解的方法进行环绕增强通知：

/**
 * @author: 【 木子雷 】 公众号
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.aop
 * @ClassName: DistributedLockAspect
 * @Description: 自定义注解结合AOP切面编程优雅的使用分布式锁
 * @Date: 2020-11-10 16:52
 **/
@Component
@Aspect
public class DistributedLockAspect {

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

    @Autowired
    RedisService redisService;

    /**
     * Around 环绕增强通知
     *
     * @param joinPoint 连接点，所有方法都属于连接点；但是当某些方法上使用了@GetDistributedLock自定义注解时，
     *                  则其将连接点变为了切点；然后在切点上织入额外的增强处理；切点和其相应的增强处理构成了切面Aspect 。
     */
    @Around(value = "@annotation(com.lyl.annotation.GetDistributedLock)")
    public Boolean handlerDistributedLock(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        // 通过反射获取自定义注解对象
        GetDistributedLock getDistributedLock = ((MethodSignature) joinPoint.getSignature())
                .getMethod().getAnnotation(GetDistributedLock.class);

        // 获取自定义注解对象中的属性值
        String lockKey = getDistributedLock.lockKey();
        String LockValue = getDistributedLock.lockValue();
        int expireTime = getDistributedLock.expireTime();

        if (redisService.tryGetDistributedLock(lockKey, LockValue, expireTime)) {
            // 获取分布式锁成功后，继续执行业务逻辑
            try {
                return (boolean) joinPoint.proceed();
            } catch (Throwable throwable) {
                logger.error("业务逻辑执行失败。", throwable);
            } finally {
                // 最终保证分布式锁的释放
                redisService.releaseDistributedLock(lockKey, LockValue);
            }
        }
        return false;
    }

}

③、最后，在 Controller 中的方法上使用 @GetDistributedLock 自定义注解即可；当某个方法上使用了 自定义注解，那么这个方法就相当于一个切点，那么就会对这个方法做环绕（方法执行前和方法执行后）增强处理；

在浏览器中输入网址： http://127.0.0.1:8080/v1/api/user/getDistributedLock 回车后触发方法执行：

// 自定义注解的使用
@GetDistributedLock(lockKey = "userLock")
@GetMapping("/user/getDistributedLock")
public boolean getUserDistributedLock() {
    logger.info("获取分布式锁...");
    // 写具体的业务逻辑

    return true;
}

通过自定义注解的方式，可以看到代码变得更加简洁、优雅。

场景三：自定义注解 + AOP = 实现日志的打印

先看看最为常见的日志打印的方式，然后再聊聊自定义注解怎么优雅的实现日志的打印。

普通日志的打印方式：

通过看上面的代码可以知道，如果每个方法都需要打印下日志，那将会存在大量的冗余代码；

自定义注解实现日志打印：
①、首先创建一个标记日志打印的自定义注解：

/**
 * @Author: 【 木子雷 】 公众号
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.annotation
 * @ClassName: PrintLog
 * @Description: 自定义注解实现日志打印
 * @Date: 2020-11-10 18:05
 **/
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface PrintLog {

}

②、定义一个切面，在切面中对使用了 @PrintLog 自定义注解的方法进行环绕增强通知：

/**
 * @author: 【 木子雷 】 公众号
 * @PACKAGE_NAME: com.lyl.aop
 * @ClassName: PrintLogAspect
 * @Description: 自定义注解结合AOP切面编程优雅的实现日志打印
 * @Date: 2020-11-10 18:11
 **/
@Component
@Aspect
public class PrintLogAspect {

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

    /**
     *  Around 环绕增强通知
     *
     * @param joinPoint 连接点，所有方法都属于连接点；但是当某些方法上使用了@PrintLog自定义注解时，
     *                  则其将连接点变为了切点；然后在切点上织入额外的增强处理；切点和其相应的增强处理构成了切面Aspect 。
     */
    @Around(value = "@annotation(com.lyl.annotation.PrintLog)")
    public Object handlerPrintLog(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        // 获取方法的名称
        String methodName = joinPoint.getSignature().getName();
        // 获取方法入参
        Object[] param = joinPoint.getArgs();

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

        Object object = null;
        // 继续执行方法
        try {
            object = joinPoint.proceed();

        } catch (Throwable throwable) {
            logger.error("打印日志处理error。。", throwable);
        }
        logger.info("{} 方法执行结束。。", methodName);
        return object;
    }

}

③、最后，在 Controller 中的方法上使用 @PrintLog 自定义注解即可；当某个方法上使用了 自定义注解，那么这个方法就相当于一个切点，那么就会对这个方法做环绕（方法执行前和方法执行后）增强处理；

@PrintLog
@GetMapping(value = "/user/findUserNameById/{id}", produces = "application/json;charset=utf-8")
public String findUserNameById(@PathVariable("id") int id) {
    // 模拟根据id查询用户名
    String userName = "木子雷 公众号";
    return userName;
}

④、在浏览器中输入网址： http://127.0.0.1:8080/v1/api/user/findUserNameById/66 回车后触发方法执行，发现控制台打印了日志：

进入《findUserNameById》方法, 参数为: 66; 
findUserNameById 方法执行结束。。

使用自定义注解实现是多优雅，代码看起来简介干净，越瞅越喜欢；赶快去你的项目中使用吧， 嘿嘿。。。

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