作者：wind瑞 來自：JavaQ

面試官：自定義的Java注解是如何生效的？

小白：自定義注解后，需要定義這個注解的注解解析及處理器，在這個注解解析及處理器的內部，通過反射使用Class、Method、Field對象的getAnnotation()方法可以獲取各自位置上的注解信息，進而完成注解所需要的行為，例如給屬性賦值、查找依賴的對象實例等。

面試官：你說的是運行時的自定義注解解析處理，如果要自定義一個編譯期生效的注解，如何實現？

小白：自定義注解的生命周期在編譯期的，聲明這個注解時@Retention的值為RetentionPolicy.CLASS，需要明確的是此時注解信息保留在源文件和字節碼文件中，在JVM加載class文件后，注解信息不會存在內存中。聲明一個類，這個類繼承javax.annotation.processing.AbstractProcessor抽象類，然后重寫這個抽象類的process方法，在這個方法中完成注解所需要的行為。

面試官：你剛剛說的這種方式的實現原理是什么？

小白：在使用javac編譯源代碼的時候，編譯器會自動查找所有繼承自AbstractProcessor的類，然后調用它們的process方法，通過RoundEnvironment#getElementsAnnotatedWith方法可以獲取所有標注某注解的元素，進而執行相關的行為動作。

面試官：有如下的一個自定義注解，在使用這個注解的時候，它的value值是存在哪的？

@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface Test { String value() default "";}

小白：使用javap -verbose命令查看這個注解的class文件，發現這個注解被編譯成了接口，并且繼承了java.lang.annotation.Annotation接口，接口是不能直接實例化使用的，當在代碼中使用這個注解，并使用getAnnotation方法獲取注解信息時，JVM通過動態代理的方式生成一個實現了Test接口的代理對象實例，然后對該實例的屬性賦值，value值就存在這個代理對象實例中。

Classfile /Test/bin/Test.class Last modified 2020-3-23; size 423 bytes MD5 checksum be9fb08ef7e5f2c4a1bca7d6f856cfa5 Compiled from "Test.java"public interface Test extends java.lang.annotation.Annotation minor version: 0 major version: 52 flags: ACC_PUBLIC, ACC_INTERFACE, ACC_ABSTRACT, ACC_ANNOTATIONConstant pool: #1 = Class #2 // Test #2 = Utf8 Test #3 = Class #4 // java/lang/Object #4 = Utf8 java/lang/Object #5 = Class #6 // java/lang/annotation/Annotation #6 = Utf8 java/lang/annotation/Annotation #7 = Utf8 value #8 = Utf8 ()Ljava/lang/String; #9 = Utf8 AnnotationDefault #10 = Utf8 T #11 = Utf8 SourceFile #12 = Utf8 Test.java #13 = Utf8 RuntimeVisibleAnnotations #14 = Utf8 Ljava/lang/annotation/Target; #15 = Utf8 Ljava/lang/annotation/ElementType; #16 = Utf8 TYPE #17 = Utf8 Ljava/lang/annotation/Retention; #18 = Utf8 Ljava/lang/annotation/RetentionPolicy; #19 = Utf8 RUNTIME{ public abstract java.lang.String value(); descriptor: ()Ljava/lang/String; flags: ACC_PUBLIC, ACC_ABSTRACT AnnotationDefault: default_value: s#10}SourceFile: "Test.java"RuntimeVisibleAnnotations: 0: #14(#7=[e#15.#16]) 1: #17(#7=e#18.#19)

面試官：有沒有看過這部分的實現源代碼？

小白：看過，如果順著getAnnotation方法繼續跟蹤源代碼，會發現創建代理對象是在AnnotationParser.java中實現的，這個類中有一個annotationForMap方法，它的具體代碼如下：

public static Annotation annotationForMap( Class type, MapmemberValues) { return (Annotation) Proxy.newProxyInstance( type.getClassLoader(), newClass[] { type }, new AnnotationInvocationHandler(type, memberValues)); }

這里使用Proxy.newProxyInstance方法在運行時動態創建代理，AnnotationInvocationHandler實現了InvocationHandler接口，當調用代理對象的value()方法獲取注解的value值，就會進入AnnotationInvocationHandler類中的invoke方法，深入invoke方法會發現，獲取value值最終是從AnnotationInvocationHandler類的memberValues屬性中獲取的，memberValues是一個Map類型，key是注解的屬性名，這里就是“value”，value是使用注解時設置的值。

public Object invoke(Object var1, Method var2, Object[] var3) { String var4 = var2.getName(); Class[] var5 = var2.getParameterTypes(); if (var4.equals("equals") && var5.length == 1 && var5[0] == Object.class) { return this.equalsImpl(var3[0]); } else if (var5.length != 0) { throw new AssertionError("Too many parameters for an annotation method"); } else { byte var7 = -1; switch(var4.hashCode()) { case -1776922004: if (var4.equals("toString")) { var7 = 0; } break; case 147696667: if (var4.equals("hashCode")) { var7 = 1; } break; case 1444986633: if (var4.equals("annotationType")) { var7 = 2; } } switch(var7) { case 0: return this.toStringImpl(); case 1: return this.hashCodeImpl(); case 2: return this.type; default: Object var6 = this.memberValues.get(var4); if (var6 == null) { throw new IncompleteAnnotationException(this.type, var4); } else if (var6 instanceof ExceptionProxy) { throw ((ExceptionProxy)var6).generateException(); } else { if (var6.getClass().isArray() && Array.getLength(var6) != 0) { var6 = this.cloneArray(var6); } return var6; } } } }

面試官：JDK動態代理創建中的InvocationHandler充當什么樣的角色？

小白：InvocationHandler是一個接口，代理類的調用處理器，每個代理對象都具有一個關聯的調用處理器，用于指定動態生成的代理類需要完成的具體操作。該接口中有一個invoke方法，代理對象調用任何目標接口的方法時都會調用這個invoke方法，在這個方法中進行目標類的目標方法的調用。

面試官：對于JDK動態代理，生成的代理類是什么樣的？為什么調用代理類的任何方法時都一定會調用invoke方法？

小白：假設有一個LoginService接口，這個接口中只有一個login方法，LoginServiceImpl實現了LoginService接口，同時使用Proxy.newProxyInstance創建代理，具體代碼如下：

public interface LoginService { voidlogin();}public class LoginServiceImpl implements LoginService { @Override public void login() { System.out.println("login"); }}public class ProxyInvocationHandler implements InvocationHandler { private LoginService loginService; public ProxyInvocationHandler (LoginService loginService) { this.loginService = loginService; } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { beforeLogin(); Object invokeResult = method.invoke(loginService, args); afterLogin(); return invokeResult; } private void beforeLogin() { System.out.println("before login"); } private void afterLogin() { System.out.println("after login"); }}public classClient{ @Test public voidt est() { LoginService loginService = new LoginServiceImpl(); ProxyInvocationHandler proxyInvocationHandler = new ProxyInvocationHandler(loginService); LoginService loginServiceProxy = (LoginService) Proxy.newProxyInstance(loginService.getClass().getClassLoader(), loginService.getClass().getInterfaces(), proxyInvocationHandler); loginServiceProxy.login(); createProxyClassFile(); } public static void createProxyClassFile() { String name = "LoginServiceProxy"; byte[] data = ProxyGenerator.generateProxyClass(name, new Class[]{LoginService.class}); try { FileOutputStream out = new FileOutputStream("/Users/" + name + ".class"); out.write(data); out.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}

這個要從Proxy.newProxyInstance方法的源碼開始分析，這個方法用于創建代理類對象，具體代碼段如下：

Class> cl = getProxyClass0(loader, intfs); /* * Invoke its constructor with the designated invocation handler. */ try { final Constructor> cons = cl.getConstructor(constructorParams); final InvocationHandler ih = h; if (sm != null && ProxyAccessHelper.needsNewInstanceCheck(cl)) { // create proxy instance with doPrivilege as the proxy class may // implement non-public interfaces that requires a special permission return AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() { public Object run() { return newInstance(cons, ih); } }); } else { return newInstance(cons, ih); } } catch (NoSuchMethodException e) { throw new InternalError(e.toString()); }

上面的代碼段中，先關注一下如下代碼：

final Constructor> cons = cl.getConstructor(constructorParams);

用于獲取代理類的構造函數，constructorParams參數其實就是一個InvocationHandler，所以從這里猜測代理類中有一個InvocationHandler類型的屬性，并且作為構造函數的參數。那這個代理類是在哪里創建的？注意看上面的代碼段中有:

Class> cl = getProxyClass0(loader, intfs);

這里就是動態創建代理類的地方，繼續深入到getProxyClass0方法中，方法如下:

private static Class> getProxyClass0(ClassLoader loader, Class>... interfaces) { if (interfaces.length > 65535) { throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded"); } // If the proxy class defined by the given loader implementing // the given interfaces exists, this will simply return the cached copy; // otherwise, it will create the proxy class via the ProxyClassFactory return proxyClassCache.get(loader, interfaces); }

繼續跟蹤代碼，進入proxyClassCache.get(loader, interfaces)，這個方法中重點關注如下代碼：

Object subKey = Objects.requireNonNull(subKeyFactory.apply(key, parameter));

繼續跟蹤代碼，進入subKeyFactory.apply(key, parameter)，進入apply方法，這個方法中有很多重要的信息，如生成的代理類所在的包名，發現重要代碼:

long num = nextUniqueNumber.getAndIncrement();String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;

上面代碼用于生成代理類名稱，nextUniqueNumber是AtomicLong類型，是一個全局變量，所以nextUniqueNumber.getAndIncrement()會使用當前的值加一得到新值；proxyClassNamePrefix聲明如下:

private static final String proxyClassNamePrefix = "$Proxy";

所以，這里生成的代理類類名格式為：包名+$Proxy+num，如jdkproxy.$Proxy12。

代理類的類名已經構造完成了，那可以開始創建代理類了，繼續看代碼，

byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, interfaces);

這里就是真正創建代理類的地方，繼續分析代碼，進入generateProxyClass方法，

public static byte[] generateProxyClass(final String var0, Class[] var1) { ProxyGenerator var2 = new ProxyGenerator(var0, var1); final byte[] var3 = var2.generateClassFile(); if(saveGeneratedFiles) { AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() { public Void run() { try { FileOutputStream var1 = new FileOutputStream(ProxyGenerator.dotToSlash(var0) + ".class"); var1.write(var3); var1.close(); return null; } catch (IOException var2) { throw new InternalError("I/O exception saving generated file: " + var2); } } }); } return var3; }

從這里可以很直白的看到，生成的代理類字節碼文件被輸出到某個目錄下了，這里可能很難找到這個字節碼文件，沒關系，仔細查看這個方法，generateProxyClass方法可以重用，可以在外面調用generateProxyClass方法，把生成的字節碼文件輸出到指定位置。寫到這里，終于可以解釋上面實例代碼中的createProxyClassFile方法了，這個方法把代理類的字節碼文件輸出到了/Users路徑下，直接到路徑下查看LoginServiceProxy文件，使用反編譯工具查看，得到的代碼如下，

public final class LoginServiceProxy extends Proxy implements LoginService{ private static Method m1; private static Method m3; private static Method m0; private static Method m2; public LoginServiceProxy(InvocationHandler paramInvocationHandler) throws { super(paramInvocationHandler); } public final boolean equals(Object paramObject) throws { try { return ((Boolean)this.h.invoke(this, m1, new Object[] { paramObject })).booleanValue(); } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } public final void login() throws { try { this.h.invoke(this, m3, null); return; } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } public final int hashCode() throws { try { return ((Integer)this.h.invoke(this, m0, null)).intValue(); } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } public final String toString() throws { try { return (String)this.h.invoke(this, m2, null); } catch (Error|RuntimeException localError) { throw localError; } catch (Throwable localThrowable) { throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable); } } static { try { m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") }); m3 = Class.forName("jdkproxy.LoginService").getMethod("login", new Class[0]); m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]); m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]); return; } catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException) { throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage()); } catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException) { throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage()); } }}

從上面的代碼可以看到，當代理類調用目標方法時，會調用InvocationHandler接口實現類的invoke方法，很明了的解釋了為什么調用目標方法時一定會調用invoke方法。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的注解动态赋值_Java注解是如何玩转的，面试官和我聊了半个小时的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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