JAVA编程：Java 8的范例注解：工具和时机仓酷云

一旦你有了思想，那你编的程序就有了灵魂，不管是什么语言到了你的手里都会是你的工具而已，他们的价值是能尽快帮助你实现你想要的目标。但是如果你没有了思想，那就像是海里的帆船失去了船帆，是很难到打海的另一边的。在之前的Java版本中，开辟者只能将注解（Annotation）写在声明中。关于Java8，注解能够写在利用范例的任何中央，比方声明、泛型和强迫范例转换等语句：

1. @EncryptedStringdata;List<@NonNullString>strings;myGraph=(@ImmutableGraph)tmpGraph;

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乍一看，范例注解并非Java新版本最炫的特征。现实上，注解只是语法！工具决意了注解的的语义（即，它们的寄义和举动）。本文先容新的注解语法和有用工具，以进步临盆力和构建更高质量的软件。
在金融行业，我们的市场动摇和羁系情况决意了上市工夫比以往任什么时候候都加倍主要。但就义平安性或质量相对不是一个可选项：复杂的百分点和基点凌乱便可能形成严峻成果。这类情形一样存在于一切别的行业。
作为一位Java程序员，大概你已接纳注解来进步软件质量。想一想早在Java1.5中引进的@Override注解。在具有庞大承继条理布局的年夜型项目中，要跟踪体系运转时会实行办法的哪种完成是很坚苦的。假如你不当心修正了某个办法的声明，大概会招致子类办法没有被挪用。这类体例作废了一个办法挪用，将会引进缺点大概平安毛病。为此，Java引进了@Override注解，开辟者能够用它来讲明该办法掩盖了父类办法。假如程序没有婚配这类企图，Java编译器将利用这些注解来告诫开辟者。云云，注解饰演了呆板反省文档的情势。
开辟者能够经由过程元编程（Metaprogramming）等手艺进步临盆率，注解在个中饰演了中心脚色。其头脑是经由过程注解够告知工具怎样天生新代码、转换代码大概决意运转期的举动。以JavaPersistenceAPI（JPA）为例，这也是Java1.5引进的功效。它同意开辟者以声明的体例如@Entity，指定Java对象与数据库实体之间的干系。然后Hibernate这类工具就能够利用这些注解，在运转期天生映照文件和SQL查询。
在JPA和Hibernate的场景中，注解用于撑持DRY（DontRepeatYourself）准绳。风趣的是，不管你在哪寻觅撑持最好理论的开辟工具，都不难发明注解的存在。一些出名的例子包含利用依附注进（DependencyInjection）下降耦合，利用面向切面编程（AspectOrientedProgramming）分别存眷点。
成绩来了：假如注解已被用于提拔质量和进步临盆率，为何我们还必要范例注解？
这个成绩的复杂回覆是：范例注解供应更多的功效。它们匡助主动检测更多的缺点，为你供应临盆力工具的更多把持。
范例注解的语法

在Java8中，范例注解能够写在利用范例的任何中央，以下是一些例子：

1. @EncryptedStringdataList<@NonNullString>stringsMyGraph=(@ImmutableGraph)tmpGraph;

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引进一个新的范例注解十分复杂，只需界说一个注解，而且其target为ElementType.TYPE_PARAMETER或ElementType.TYPE_USE，大概两个都包括：

1. @Target({ElementType.TYPE_PARAMETER,ElementType.TYPE_USE})public@interfaceEncrypted{}

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ElementType.TYPE_PARAMETER暗示注解能写在范例变量的声明语句中（如：classMyClass{...}）。而ElementType.TYPE_USE暗示注解能写在利用范例的任何语句中（比方声明语句、泛型和强迫转换语句中的范例）。
一旦源码中的范例有了注解，就像声明中的注解一样，它能够同时存在于类文件中并在运转时能够经由过程反射猎取（界说注解时利用RetentionPolicy.CLASS或RetentionPolicy.RUNTIME战略）。范例注解与之前的注解有两个次要区分：起首，局域变量声明中的范例注解也能够保存在类文件中；其次，完全泛型被保存，而且在运转期能够会见。
只管注解能够保留在类文件中，但它不影响程序的惯例运转。比方，开辟职员大概在办法体中声了然两个File变量和一个Connection变量：

1. Filefile=...;@EncryptedFileencryptedFile=...;@OpenConnectionconnection=...;

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当程序运转时，传送个中任何一个文件给connection的send(...)办法，城市挪用统一个办法完成。

1. //以下代码将挪用统一个办法connection.send(file);connection.send(encryptedFile);

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正如你预期的那样，运转期没有区分，也就是说，只管参数的范例是有注解的，但办法不会基于注解的范例举行重载：

1. publicclassConnection{voidsend(@EncryptedFilefile){...}//Impossible://voidsend(Filefile){...}...}

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这个限定的面前，直觉告知我们，编译器完整没法晓得有注解的范例和无注解的范例之间的干系，也不晓得有分歧注解的范例之间的干系。
可是，别急！变量encryptedFile的注解@Encrypted和办法声明中file参数的注解是绝对应的；那末变量connection的注解@Open又与哪一个办法声明中的注解对应呢？在挪用connection.send(...)中，变量connection是办法的“吸收者”。（术语“吸收者,Receiver”来历于对象间传送动静的面向对象的典范比方。）Java8为办法声明引进了新的语法，因而范例注解能够写在办法吸收者上：

1. voidsend(@OpenConnectionthis,@EncryptedFilefile)

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一样，因为注解对程序实行没有影响，因而以新的吸收者参数语法声明的办法与利用传统语法声明的办法具有一样的举动。实践上，以后新语法的独一用途是范例注解能够写在吸收者的范例上。
范例注解语法，包含多维数组语法的完全申明能够检察JSR(JavaSpecificationRequest)308网站。
利用注解检测缺点

在代码中写注解可用来夸大出缺陷代码中的毛病：

1. @ClosedConnectionconnection=...;Filefile=...;…connection.send(file);//毛病！封闭的毗连而且未加密！

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但是，下面的代码仍旧可以编译、运转，然后溃散，Java编译器并没有反省用户界说的注解。相反，Java平台公然了两个API，JavaCompilerPlug-in和PluggableAnnotationsProcessingAPI，第三方开辟商能够开辟本人的剖析器。
在后面的例子中，实践上注解用于限定变量的值。我们能够用别的体例来限定File范例：@OpenFile,@LocalizedFile,@NonNullFile。我们也能够用这些注解来限定别的范例，比方@EncryptedString。由于范例注解自力于Java范例体系，注解的观点可重用于多品种型。
可是这些注解怎样可以主动反省呢？直不雅地说，有些注解是另外一些注解的子类，利用它们将可以举行范例反省。思索一下SQL注进打击的成绩，怎样避免数据库实行用户供应的（净化的）输出。我们大概会把数据分为@Untainted或@MaybeTainted，对应于数据是不是包管没有效户输出：

1. @MaybeTaintedStringuserInput;@UntaintedStringdbQuery;

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注解@MaybeTainted可以为是注解@Untainted的父类。有两种体例能够用来思索这类干系。起首，大概净化的数据集必定是断定未净化数据的超集（断定未净化的数据能够是大概净化数据集的元素）。相反地，注解@Untainted供应了比@MaybeTainted更严厉无力的包管。让我们看看在实践使用中子类是不是无效：

1. userInput=dbQuery;//OKdbQuery="SELECTFROM*WHERE"+userInput;//范例毛病!

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第一行检测经由过程，假如我们假定未净化的值也属于净化值，这应当没成绩。在第二行，我们的子类划定规矩发明了一个bug：我们实验将父类赋值给更严厉的子类。
Checker框架

Checker框架是反省Java注解的框架。该框架初次公布于2007年，是一个活泼的开源项目，由JSR308尺度的副主管MichaelErnst传授向导。Checker框架包括了大批的注解和反省器，可以检测空指针直接援用、计量单元不婚配和平安毛病缺点，和线程/并发毛病等等。由于反省器在引擎盖下利用范例反省，因而其了局都是声响。反省器不会遗漏任何潜伏毛病，而工具利用只是探索能力。在编译时代，框架利用编译器API实行反省。作为一个框架，你能疾速创立本人的注解反省器往检测特定使用的缺点。
该框架的方针是不必要写大批的注解就可以检测缺点。这次要依附于两个特征：智能默许（smartdefault）和把持流敏感（control-flowsensitivity）。举例来讲，检测空指针缺点时，反省器默许假定参数不克不及为空。反省器也能利用前提语句决意直接援用表达式是平安的。

1. @EncryptedStringdataList<@NonNullString>stringsMyGraph=(@ImmutableGraph)tmpGraph;0

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实践上，默许和把持流敏感意味着你在办法体中几近不必写注解，反省器能主动揣度和反省注解。经由过程坚持注解的语义与官方Java编译器分别，Java团队确保了第三方工具计划者与用户可以决意本人的计划。如许就能够定制毛病反省来满意项目标本性化需求。
自界说注解的这类才能，让你大概会思索范畴特定（Domain-specific）范例反省。比方在金融行业，利率利用百分比形貌，而利率差额一般利用基点（1%的百分之一）形貌。利用Checker框架的单元反省器（UnitChecker），你能够界说两个注解@Percent和@BasisPoints，确保你没有搅浑二者：

1. @EncryptedStringdataList<@NonNullString>stringsMyGraph=(@ImmutableGraph)tmpGraph;1

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这儿，由于Checker框架是把持流敏感的，当挪用requiresBps(pct)时，它晓得pct是@PercentBigDecimal，缘故原由是：第一，returnsPct(...)的注解标明前往@PercentBigDecimal；其次，挪用requiresBps(pct)前，pct没有被从头赋值。一般开辟者利用定名标准来只管制止这类缺点。Checker框架为你确保不存在这些缺点，即便代码不休增加和产生变更。
Checker框架已反省了数百万行代码，即便在经由优秀测试的软件中，也表露了数百个缺点。大概这是我最喜好的例子：当框架反省盛行的GoogleCollections类库（如今叫GoogleGuava）时，它发明了一些空指针缺点，这些乃至是大批测试和启示式的静态剖析工具所没有发明的。
要取得这类了局，其实不必要打乱代码。实践上，利用Checker框架校验属性，每千行代码只必要2-3个注解！
假如你在利用Java6大概7，一样可使用Checker框架来进步代码质量。框架撑持范例注解写成正文（比方：/*@NotNull*/String）。其汗青缘故原由是，从2006年入手下手，Checker框架与JSR308（范例注解标准）一同配合开辟。
只管Checker框架是可以使用毛病反省新语法上风的最好框架，但如今它不是独一的一个。Eclipse与IntelliJ都已撑持范例注解。
撑持Checker框架完整撑持，包含注解写在正文中Eclipse撑持null指针毛病IntelliJIDEA撑持编写自界说反省器，没有空指针毛病剖析撑持不撑持PWDCoverityCheckStyle不撑持Java8FindBugs不撑持Java8利用范例注解进步临盆率

范例注解这个新特征面前的次要驱动是毛病反省。大概其实不惊奇，毛病反省工具为注解供应了以后和企图中最好的撑持。但是，临盆力工具中一样有一些十分有目共睹的使用撑持范例注解。要分明个中缘故原由，思索一下这些利用注解的例子：
面向切面编程@Aspect，@Pointcut等依附注进@Autowired，@Inject等耐久化@Entity，@Id等注解是声明式的标准：（1）工具怎样天生代码或帮助文件；（2）工具该怎样影响程序的运转时举动。这类利用注解的体例被称为元编程。一些框架，如Lombok，利用注解举行元编程到了极致，招致代码都不再像Java了。
让我们先看看面向切面编程（AOP）。AOP旨在分别存眷，比方将日记和身份考证与程序的主营业逻辑分别。经由过程AOP，编译时工具基于划定规矩集将分外代码加到你的程序中。比方，我们界说一个划定规矩，基于范例注解主动加下身份考证：

1. @EncryptedStringdataList<@NonNullString>stringsMyGraph=(@ImmutableGraph)tmpGraph;2

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如前所述，注解限制了范例。但是，AOP框架不是用来在编译时代反省注解，而是用来在运转期主动实行校验。这个例子展现了范例注解怎样为你供应更多的把持，决意AOP框架什么时候和怎样修正程序。
Java8还撑持局域声明中利用范例注解，而且保留在类文件中。这开启了细粒度AOP的新时机。比方有纪律地增加跟踪代码：

1. @EncryptedStringdataList<@NonNullString>stringsMyGraph=(@ImmutableGraph)tmpGraph;3

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一样，范例注解为利用AOP举行元编程供应了更多的把持。依附注进也是一样的情况。利用Spring4，你终究可使用泛型作为限制词情势：

1. @EncryptedStringdataList<@NonNullString>stringsMyGraph=(@ImmutableGraph)tmpGraph;4

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利用泛型打消了引进类，如ProductStore和ServiceStore，大概利用懦弱的定名为基本的注进划定规矩的需要性。
利用范例注解，不难想像（Spring中还未完成）利用注解进一步把持注进：

1. @EncryptedStringdataList<@NonNullString>stringsMyGraph=(@ImmutableGraph)tmpGraph;5

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这个例子演示了范例注解作为一个工具分别存眷，使项目标范例层级坚持整齐。这类分别是可行的，由于范例注解自力于Java范例体系。
后方的路

我们已看到新的范例注解怎样用于检测/避免程序毛病和进步临盆力。但是，范例注解的真正潜能是分离毛病反省和元编程，启示新的开辟形式。
其基础头脑是构建运转时和类库，使用注解主动使程序更高效、并行大概更平安，而且主动强迫开辟者准确地利用那些注解。
这类办法的一个很好的例子是AdrianSampson的EnerJ框架，该框架经由过程近似盘算举行高能效盘算。EnerJ基于监督，偶然候，比方在挪动设备上处置图象时，为了勤俭动力，衡量图象精度是成心义的。开辟者利用EnerJ，关于非关头数据利用@Approx范例注解。基于这些注解，EnerJ运转时处置这些数据时会思索各类捷径。比方，它大概利用低能耗的近似盘算硬件来保留数据或实行盘算。可是，经由过程程序挪动近似数据是伤害的，作为开辟者，你不会但愿把持流遭到近似数据的影响。因而，EnerJ利用Checker框架强迫近似数据不克不及用于把持流（比方，在if语句中）。
这类办法的使用其实不范围于挪动设备。在金融范畴，我们经常面临精度与速率之间的衡量。在这些情形下，能够留给运转时来把持蒙特卡洛路径或收敛尺度的数量，大概基于以后的需乞降可用的资本，乃至大概在公用硬件上运转盘算。
这类办法的奇妙的地方在于，它将怎样实行与中心营业逻辑形貌的实行甚么盘算举行了分别。

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