JavaSE-单元测试、反射、注解

2019-12-10  本文已影响0人  雷哒哒

[TOC]

第一章:单元测试

1.1 测试分类

1.2 Junit的使用步骤

  1. 定义一个测试类(测试用例)
  2. 定义测试方法:可以独立运行
  3. 给方法加@Test
  4. 导入junit依赖环境
  5. 判定结果:
    • 红色:失败
    • 绿色:成功
    • 一般我们会使用断言操作来处理结果
      • Assert.assertEquals(期望的结果,运算的结果);
  6. Before和After
    • @Before:
      • 修饰的方法会在测试方法之前被自动执行
    • @After:
      • 修饰的方法会在测试方法执行之后自动被执行

1.3 Junit使用

第二章:反射

2.1 反射介绍

​ Java反射机制指的是在Java程序运行状态中,对于任何一个类,都可以获得这个类的所有属性和方法;对于给定的一个对象,都能够调用它的任意一个属性和方法。这种动态获取类的内容以及动态调用对象的方法称为反射机制。

​ Java的反射机制允许编程人员在对类未知的情况下,获取类相关信息的方式变得更加多样灵活,调用类中相应方法,是Java增加其灵活性与动态性的一种机制。

2.2 反射的好处

​ 首先,反射机制极大的提高了程序的灵活性和扩展性,降低模块的耦合性,提高自身的适应能力

​ 其次,通过反射机制可以让程序创建和控制任何类的对象,无需提前硬编码目标类。

​ 再次,使用反射机制能够在运行时构造一个类的对象、判断一个类所具有的成员变量和方法、调用一个对象的方法。

​ 最后,反射机制是构建框架技术的基础所在,使用反射可以避免将代码写死在框架中

​ 正是反射有以上的特征,所以它能动态编译和创建对象,极大的激发了编程语言的灵活性,强化了多态的特性,进一步提升了面向对象编程的抽象能力,因而受到编程界的青睐

2.3 反射的缺点

反射机制的功能非常强大,但不能滥用。在能不使用反射完成时,尽量不要使用,原因有以下几点:

1、性能问题。

Java反射机制中包含了一些动态类型,所以Java虚拟机不能够对这些动态代码进行优化。因此,反射操作的效率要比正常操作效率低很多。我们应该避免在对性能要求很高的程序或经常被执行的代码中使用反射。而且,如何使用反射决定了性能的高低。如果它作为程序中较少运行的部分,性能将不会成为一个问题。

2、安全限制。

使用反射通常需要程序的运行没有安全方面的限制。如果一个程序对安全性提出要求,则最好不要使用反射。

3、程序健壮性。

反射允许代码执行一些通常不被允许的操作,所以使用反射有可能会导致意想不到的后果。反射代码破坏了Java程序结构的抽象性,所以当程序运行的平台发生变化的时候,由于抽象的逻辑结构不能被识别,代码产生的效果与之前会产生差异。

2.4 在Java中使用反射机制

1. 获取Class对象的方式

2. Class对象功能-获取成员变量

3. Class对象功能-获取构造方法

4. Class对象功能-获取成员方法

5. Class对象功能-获取全类名

2.5 反射案例-体验反射灵活性

第三章:注解

3.1 注解介绍

Java 注解(Annotation)又称 Java 标注,是 JDK5.0 引入的一种注释机制。

Java 语言中的类、方法、变量、参数和包等都可以被标注。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。

3.2 内置的注解

Java 定义了一套注解,共有 7 个,3 个在 java.lang 中,剩下 4 个在 java.lang.annotation 中。

1. 作用在代码上的注解

2. 作用在其他注解的注解(或者说 元注解)

3. 从 Java 7 开始,额外添加了 3 个注解

3.3 Annotation 架构

从中,我们可以看出:

(01) 1 个 Annotation 和 1 个 RetentionPolicy 关联。

可以理解为:每1个Annotation对象,都会有唯一的RetentionPolicy属性。

(02) 1 个 Annotation 和 1~n 个 ElementType 关联。

可以理解为:对于每 1 个 Annotation 对象,可以有若干个 ElementType 属性。

(03) Annotation 有许多实现类,包括:Deprecated, Documented, Inherited, Override 等等。

Annotation 的每一个实现类,都 "和 1 个 RetentionPolicy 关联" 并且 " 和 1~n 个 ElementType 关联"。

下面,我先介绍框架图的左半边(如下图),即 Annotation, RetentionPolicy, ElementType;然后在就 Annotation 的实现类进行举例说明。

3.4 Annotation组成部分

java Annotation 的组成中,有 3 个非常重要的主干类。它们分别是:

Annotation.java

package java.lang.annotation;
public interface Annotation {
    boolean equals(Object obj);
    int hashCode();
    String toString();
    Class<? extends Annotation> annotationType();
}

ElementType.java

package java.lang.annotation;
public enum ElementType {
    TYPE,               /* 类、接口(包括注释类型)或枚举声明  */
    FIELD,              /* 字段声明(包括枚举常量)  */
    METHOD,             /* 方法声明  */
    PARAMETER,          /* 参数声明  */
    CONSTRUCTOR,        /* 构造方法声明  */
    LOCAL_VARIABLE,     /* 局部变量声明  */
    ANNOTATION_TYPE,    /* 注释类型声明  */
    PACKAGE             /* 包声明  */
}

RetentionPolicy.java

package java.lang.annotation;
public enum RetentionPolicy {
    SOURCE,            /* Annotation信息仅存在于编译器处理期间,编译器处理完之后就没有该Annotation信息了  */
    CLASS,             /* 编译器将Annotation存储于类对应的.class文件中。默认行为  */
    RUNTIME            /* 编译器将Annotation存储于class文件中,并且可由JVM读入 */
}

说明

(01) Annotation 就是个接口。

"每 1 个 Annotation" 都与 "1 个 RetentionPolicy" 关联,并且与 "1~n 个 ElementType" 关联。可以通俗的理解为:每 1 个 Annotation 对象,都会有唯一的 RetentionPolicy 属性;至于 ElementType 属性,则有 1~n 个。

(02) ElementType 是 Enum 枚举类型,它用来指定 Annotation 的类型。

"每 1 个 Annotation" 都与 "1~n 个 ElementType" 关联。当 Annotation 与某个 ElementType 关联时,就意味着:Annotation有了某种用途。例如,若一个 Annotation 对象是 METHOD 类型,则该 Annotation 只能用来修饰方法。

(03) RetentionPolicy 是 Enum 枚举类型,它用来指定 Annotation 的策略。通俗点说,就是不同 RetentionPolicy 类型的 Annotation 的作用域不同。

"每 1 个 Annotation" 都与 "1 个 RetentionPolicy" 关联。

这时,只需要记住"每 1 个 Annotation" 都与 "1 个 RetentionPolicy" 关联,并且与 "1~n 个 ElementType" 关联。学完后面的内容之后,再回头看这些内容,会更容易理解。

3.5 java 自带的 Annotation

理解了上面的 3 个类的作用之后,我们接下来可以讲解 Annotation 实现类的语法定义了。

Annotation 通用定义

@Documented
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnnotation1 {
}

说明:

上面的作用是定义一个 Annotation,它的名字是 MyAnnotation1。定义了 MyAnnotation1 之后,我们可以在代码中通过 "@MyAnnotation1" 来使用它。 其它的,@Documented, @Target, @Retention, @interface 都是来修饰 MyAnnotation1 的。下面分别说说它们的含义:

(01) @interface

使用 @interface 定义注解时,意味着它实现了 java.lang.annotation.Annotation 接口,即该注解就是一个Annotation。

定义 Annotation 时,@interface 是必须的。

注意:它和我们通常的 implemented 实现接口的方法不同。Annotation 接口的实现细节都由编译器完成。通过 @interface 定义注解后,该注解不能继承其他的注解或接口。

(02) @Documented

类和方法的 Annotation 在缺省情况下是不出现在 javadoc 中的。如果使用 @Documented 修饰该 Annotation,则表示它可以出现在 javadoc 中。

定义 Annotation 时,@Documented 可有可无;若没有定义,则 Annotation 不会出现在 javadoc 中。

(03) @Target(ElementType.TYPE)

前面我们说过,ElementType 是 Annotation 的类型属性。而 @Target 的作用,就是来指定 Annotation 的类型属性。

@Target(ElementType.TYPE) 的意思就是指定该 Annotation 的类型是 ElementType.TYPE。这就意味着,MyAnnotation1 是来修饰"类、接口(包括注释类型)或枚举声明"的注解。

定义 Annotation 时,@Target 可有可无。若有 @Target,则该 Annotation 只能用于它所指定的地方;若没有 @Target,则该 Annotation 可以用于任何地方。

(04) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

前面我们说过,RetentionPolicy 是 Annotation 的策略属性,而 @Retention 的作用,就是指定 Annotation 的策略属性。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 的意思就是指定该 Annotation 的策略是 RetentionPolicy.RUNTIME。这就意味着,编译器会将该 Annotation 信息保留在 .class 文件中,并且能被虚拟机读取。

定义 Annotation 时,@Retention 可有可无。若没有 @Retention,则默认是 RetentionPolicy.CLASS。

java自带的Annotation

通过上面的示例,我们能理解:@interface 用来声明 Annotation,@Documented 用来表示该 Annotation 是否会出现在 javadoc 中, @Target 用来指定 Annotation 的类型,@Retention 用来指定 Annotation 的策略。

理解这一点之后,我们就很容易理解 java 中自带的 Annotation 的实现类,即 Annotation 架构图的右半边。如下图:

java 常用的 Annotation:

@Deprecated  -- @Deprecated 所标注内容,不再被建议使用。
@Override    -- @Override 只能标注方法,表示该方法覆盖父类中的方法。
@Documented  -- @Documented 所标注内容,可以出现在javadoc中。
@Inherited   -- @Inherited只能被用来标注“Annotation类型”,它所标注的Annotation具有继承性。
@Retention   -- @Retention只能被用来标注“Annotation类型”,而且它被用来指定Annotation的RetentionPolicy属性。
@Target      -- @Target只能被用来标注“Annotation类型”,而且它被用来指定Annotation的ElementType属性。
@SuppressWarnings -- @SuppressWarnings 所标注内容产生的警告,编译器会对这些警告保持静默。

由于 "@Deprecated 和 @Override" 类似,"@Documented, @Inherited, @Retention, @Target" 类似;下面,我们只对 @Deprecated, @Inherited, @SuppressWarnings 这 3 个 Annotation 进行说明。

2.1) @Deprecated

@Deprecated 的定义如下:

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Deprecated {
}

说明:

例如,若某个方法被 @Deprecated 标注,则该方法不再被建议使用。如果有开发人员试图使用或重写被 @Deprecated 标示的方法,编译器会给相应的提示信息。示例如下:


说明:

上面是 eclipse 中的截图,比较类中 "getString1() 和 getString2()" 以及 "testDate() 和 testCalendar()" 。

(01) getString1() 被 @Deprecated 标注,意味着建议不再使用 getString1(); 所以 getString1() 的定义和调用时,都会一横线。这一横线是eclipse() 对 @Deprecated 方法的处理。

getString2() 没有被 @Deprecated 标注,它的显示正常。

(02) testDate() 调用了 Date 的相关方法,而 java 已经建议不再使用 Date 操作日期/时间。因此,在调用 Date的API 时,会产生警告信息,途中的 warnings。

testCalendar() 调用了 Calendar 的 API 来操作日期/时间,java 建议用 Calendar 取代 Date。因此,操作 Calendar 不回产生 warning。

2.2) @Inherited

@Inherited 的定义如下:

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)
public @interface Inherited {
}

说明:

假设,我们定义了某个 Annotaion,它的名称是 MyAnnotation,并且 MyAnnotation 被标注为 @Inherited。现在,某个类 Base 使用了

MyAnnotation,则 Base 具有了"具有了注解 MyAnnotation";现在,Sub 继承了 Base,由于 MyAnnotation 是 @Inherited的(具有继承性),所以,Sub 也 "具有了注解 MyAnnotation"。

@Inherited 的使用示例:

InheritableSon.java

import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Inherited;
/**
 * 自定义的Annotation。
 */
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@interface Inheritable
{
}
@Inheritable
class InheritableFather
{
    public InheritableFather() {
        // InheritableBase是否具有 Inheritable Annotation
        System.out.println("InheritableFather:"+InheritableFather.class.isAnnotationPresent(Inheritable.class));
    }
}
/**
 * InheritableSon 类只是继承于 InheritableFather,
 */
public class InheritableSon extends InheritableFather
{
    public InheritableSon() {
        super();    // 调用父类的构造函数
        // InheritableSon类是否具有 Inheritable Annotation
        System.out.println("InheritableSon:"+InheritableSon.class.isAnnotationPresent(Inheritable.class));
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        InheritableSon is = new InheritableSon();
    }
}

运行结果:

InheritableFather:true
InheritableSon:true

现在,我们对 InheritableSon.java 进行修改:注释掉 "Inheritable 的 @Inherited 注解"。

InheritableSon.java

import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Inherited;
/**
 * 自定义的Annotation。
 */
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
//@Inherited
@interface Inheritable
{
}
@Inheritable
class InheritableFather
{
    public InheritableFather() {
        // InheritableBase是否具有 Inheritable Annotation
        System.out.println("InheritableFather:"+InheritableFather.class.isAnnotationPresent(Inheritable.class));
    }
}
/**
 * InheritableSon 类只是继承于 InheritableFather,
 */
public class InheritableSon extends InheritableFather
{
    public InheritableSon() {
        super();    // 调用父类的构造函数
        // InheritableSon类是否具有 Inheritable Annotation
        System.out.println("InheritableSon:"+InheritableSon.class.isAnnotationPresent(Inheritable.class));
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        InheritableSon is = new InheritableSon();
    }
}

运行结果:
InheritableFather:true
InheritableSon:false

对比上面的两个结果,我们发现:当注解 Inheritable 被 @Inherited 标注时,它具有继承性。否则,没有继承性。

2.3) @SuppressWarnings

@SuppressWarnings 的定义如下:

@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface SuppressWarnings {
    String[] value();
}

说明:

(01) @interface -- 它的用来修饰 SuppressWarnings,意味着 SuppressWarnings 实现了 java.lang.annotation.Annotation 接口;即 SuppressWarnings 就是一个注解。

(02) @Retention(RetentionPolicy.SOURCE) -- 它的作用是指定 SuppressWarnings 的策略是 RetentionPolicy.SOURCE。这就意味着,SuppressWarnings 信息仅存在于编译器处理期间,编译器处理完之后 SuppressWarnings 就没有作用了。

(03) @Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE}) -- 它的作用是指定 SuppressWarnings 的类型同时包括TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE。

(04) String[] value(); 意味着,SuppressWarnings 能指定参数

(05) SuppressWarnings 的作用是,让编译器对"它所标注的内容"的某些警告保持静默。例如,"@SuppressWarnings(value={"deprecation", "unchecked"})" 表示对"它所标注的内容"中的 "SuppressWarnings 不再建议使用警告"和"未检查的转换时的警告"保持沉默。示例如下:

说明:

(01) 左边的图中,没有使用 @SuppressWarnings(value={"deprecation"}) , 而 Date 属于 java 不再建议使用的类。因此,调用 Date 的 API 时,会产生警告。而右边的途中,使用了 @SuppressWarnings(value={"deprecation"})。因此,编译器对"调用 Date 的 API 产生的警告"保持沉默。

补充:SuppressWarnings 常用的关键字的表格

deprecation  -- 使用了不赞成使用的类或方法时的警告
unchecked    -- 执行了未检查的转换时的警告,例如当使用集合时没有用泛型 (Generics) 来指定集合保存的类型。
fallthrough  -- 当 Switch 程序块直接通往下一种情况而没有 Break 时的警告。
path         -- 在类路径、源文件路径等中有不存在的路径时的警告。
serial       -- 当在可序列化的类上缺少 serialVersionUID 定义时的警告。
finally      -- 任何 finally 子句不能正常完成时的警告。
all          -- 关于以上所有情况的警告。

3.6 Annotation 的作用

Annotation 是一个辅助类,它在 Junit、Struts、Spring 等工具框架中被广泛使用。

我们在编程中经常会使用到的 Annotation 作用有:

1)编译检查

Annotation 具有"让编译器进行编译检查的作用"。

例如,@SuppressWarnings, @Deprecated 和 @Override 都具有编译检查作用。

(01) 关于 @SuppressWarnings 和 @Deprecated,已经在"第3部分"中详细介绍过了。这里就不再举例说明了。

(02) 若某个方法被 @Override 的标注,则意味着该方法会覆盖父类中的同名方法。如果有方法被 @Override 标示,但父类中却没有"被 @Override 标注"的同名方法,则编译器会报错。示例如下:

上面是该程序在 eclipse 中的截图。从中,我们可以发现 "getString()" 函数会报错。这是因为 "getString() 被 @Override 所标注,但在OverrideTest 的任何父类中都没有定义 getString1() 函数"。

"将 getString() 上面的 @Override注释掉",即可解决该错误。

2) 在反射中使用 Annotation

在反射的 Class, Method, Field 等函数中,有许多于 Annotation 相关的接口。

一个简单测试案例:注解 + 反射 实现

/*自定义注解*/
@Documented // 此标注可以生成到JavaDoc中
@Target(ElementType.METHOD)  // 此标注可以定义给方法
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  // 此标注可以存储在class字节码文件中,在程序中可以获取
// 此标注的目的,用来标识测试时,被标注的方法是否运行,若有此标注则检测,否则不检测
public @interface Check {
}
/*自定义类*/
public class Calc {
  @Check
  public void add(){
    System.out.println("1+1="+(1+1));
  }
  @Check
  public void subtract(){
    System.out.println("1-1="+(1-1));
  }
  @Check
  public void multi(){
    String str = null;
    str.toString();
    System.out.println("10*10="+(10*10));
  }
  @Check
  public void div(){
    System.out.println("10/0="+(10/0));
  }
  public void show(){
    System.out.println("永无bug");
  }
}
/*测试类*/
public class Test01 {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    Calc calc = new Calc();
    int count = 0;
    // 创建输出流,用来写入异常日志
    BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("bug.txt"));
    // 获取字节码对象
    Class cls = calc.getClass();
    // 获取所有的方法
    Method[]methonds = cls.getDeclaredMethods();
    // 循环遍历方法
    for (Method methond : methonds) {
      // 检测方法是否有被@Check标注
      if(methond.isAnnotationPresent(Check.class)){
        // 有,则执行
        try {
          methond.invoke(calc);
        } catch (Exception e) {
          count++;
          writer.write("[第"+count+"次出现异常]");
          writer.newLine();
          writer.write(methond.getName() + "方法出现了异常");
          writer.newLine();
          writer.write("异常的名称" + e.getCause().getClass().getName());
          writer.newLine();
          writer.write("异常的原因" + e.getCause().getMessage());
          writer.newLine();
          writer.write("-------------------------------------");
          writer.newLine();
        }
      }
    }
    writer.write("【本次测试一共出现了"+count+"次异常!】");
    writer.flush();
    writer.close();
  }
}
/*bug.txt文件结果*/
[第1次出现异常]
div方法出现了异常
异常的名称java.lang.ArithmeticException
异常的原因/ by zero
-------------------------------------
[第2次出现异常]
multi方法出现了异常
异常的名称java.lang.NullPointerException
异常的原因null
-------------------------------------
【本次测试一共出现了2次异常!】

3) 根据 Annotation 生成帮助文档

通过给 Annotation 注解加上 @Documented 标签,能使该 Annotation 标签出现在 javadoc 中。

4) 能够帮忙查看查看代码

通过 @Override, @Deprecated 等,我们能很方便的了解程序的大致结构。

另外,我们也可以通过自定义 Annotation 来实现一些功能。

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