Java高级技术（了解）

本次Java高级技术学习围绕单元测试、反射、注解、动态代理展开，均为源码、框架、架构师层面的核心技术，以下是详细内容整理：

一、单元测试

1. 传统单元测试的问题

传统在main方法中编写测试代码，存在明显缺陷：

• 无法实现自动化测试，一个方法测试失败可能影响其他方法；
• 无测试报告，需程序员手动观察测试结果；
• 测试方法耦合度高，无法单独针对某个方法测试。

2. Junit单元测试框架

Junit是第三方开源的单元测试框架，主流开发工具（如IDEA）已集成，核心针对方法（最小功能单元）做正确性测试。

核心优点

• 可灵活选择单个/全部方法测试，支持自动化，且测试方法相互独立；
• 自动生成测试报告，绿色代表测试通过，红色代表失败，无需手动分析。

使用步骤

1. 导入Junit框架jar包（IDEA集成，无需手动导入）；
2. 为业务类定义对应测试类，为每个业务方法编写公共、无参、无返回值的测试方法；
3. 测试方法上声明@Test注解，在方法内调用被测试的业务方法；
4. 执行测试：右键单个测试方法执行单测，右键测试类/模块执行全测。

3. 核心小结

• 作用：测试类中方法的正确性；
• 执行方式：单方法右键运行，全方法选择类/模块运行；
• 结果标识：绿色通过，红色失败。

二、反射（Reflection）

1. 反射的定义

加载类，并允许以编程的方式解剖类中的各种成分，包括成员变量、构造器、成员方法等。

2. 反射的核心学习内容

1. 加载类，获取类的字节码：Class对象；
2. 获取类的构造器：Constructor对象；
3. 获取类的成员变量：Field对象；
4. 获取类的成员方法：Method对象。

3. 第一步：获取Class对象的三种方式

反射的入口是获取类的Class对象，有三种核心方式：

1. 直接通过类名获取（最常用）；
2. 通过全类名获取（需处理异常）；
3. 通过对象实例获取。

4. 获取并操作类的各种成分

Class类提供了获取类成分的方法，分为仅获取public修饰和获取所有存在的成分两类，部分成分需通过setAccessible(true)实现暴力反射，突破访问权限修饰符的限制。

（1）获取并操作构造器

构造器的核心作用：初始化对象并返回。

Class获取构造器的方法	说明
获取全部public修饰的构造器	获取全部public修饰的构造器
获取全部构造器（任意修饰符）	获取全部构造器（任意修饰符）
获取单个public修饰的构造器（指定参数类型）	获取单个public修饰的构造器（指定参数类型）
获取单个构造器（任意修饰符，指定参数类型）	获取单个构造器（任意修饰符，指定参数类型）

Constructor的操作方法	说明
调用构造器，传入参数创建对象	调用构造器，传入参数创建对象
设置为true，开启暴力反射，突破访问权限	设置为true，开启暴力反射，突破访问权限

（2）获取并操作成员变量

成员变量的核心作用：赋值、取值。

Class获取成员变量的方法	说明
获取全部public修饰的成员变量	获取全部public修饰的成员变量
获取全部成员变量（任意修饰符）	获取全部成员变量（任意修饰符）
获取单个public修饰的成员变量（指定变量名）	获取单个public修饰的成员变量（指定变量名）
获取单个成员变量（任意修饰符，指定变量名）	获取单个成员变量（任意修饰符，指定变量名）

Field的操作方法	说明
为指定对象的该变量赋值	为指定对象的该变量赋值
获取指定对象的该变量值	获取指定对象的该变量值
开启暴力反射，突破访问权限	开启暴力反射，突破访问权限

（3）获取并操作成员方法

成员方法的核心作用：执行方法。

Class获取成员方法的方法	说明
获取全部public修饰的成员方法（含父类继承的）	获取全部public修饰的成员方法（含父类继承的）
获取本类全部成员方法（任意修饰符，不含父类）	获取本类全部成员方法（任意修饰符，不含父类）
获取单个public修饰的方法（指定方法名+参数类型）	获取单个public修饰的方法（指定方法名+参数类型）
获取单个本类方法（任意修饰符，指定方法名+参数类型）	获取单个本类方法（任意修饰符，指定方法名+参数类型）

Method的操作方法	说明
触发指定对象的该方法执行，返回方法执行结果	触发指定对象的该方法执行，返回方法执行结果
开启暴力反射，突破访问权限	开启暴力反射，突破访问权限

5. 反射的作用与应用场景

核心作用

1. 运行时动态获取类的全部成分并操作；
2. 可以破坏类的封装性（暴力反射）；
3. 可以绕过泛型的约束；
4. 最核心用途：开发Java通用框架，主流框架（如Spring）均基于反射设计。

实战案例：简易对象属性保存框架

需求：对任意对象，将其字段名和对应值保存到文件中。
实现步骤：

1. 定义接收任意对象的方法；
2. 通过反射获取对象的Class对象，再获取全部成员变量；
3. 遍历成员变量，提取对象中该变量的具体值；
4. 将变量名和值写入文件。

三、注解

1. 注解的概述

• 定义：Java代码中的特殊标记（如@Override、@Test），让其他程序根据注解信息决定执行逻辑；
• 使用位置：可标记在类、构造器、方法、成员变量、参数等位置。

2. 自定义注解

定义语法

public @interface 注解名称 {
    public 属性类型 属性名() default 默认值 ;
}

• 特殊属性名：value，若注解只有一个value属性，使用时可省略value=；
• 注解本质：一个继承了Annotation接口的接口，@注解(…)本质是该接口的实现类对象。

示例

// 自定义注解
public @interface MyTest1 {
    String aaa();
    boolean bbb();
    String[] ccc();
}
// 使用注解
@MyTest1(aaa = "李四", bbb=true, ccc={"Go", "Python"})
public void test(){}

3. 元注解

定义：注解注解的注解，用于约束自定义注解的使用规则，核心有两个：@Target、@Retention。

（1）@Target

• 作用：声明被修饰的注解可使用的位置；
• 常用取值：
  • ElementType.TYPE：类、接口；
  • ElementType.FIELD：成员变量；
  • ElementType.METHOD：成员方法；
  • ElementType.PARAMETER：方法参数；
  • ElementType.CONSTRUCTOR：构造器；
  • ElementType.LOCAL_VARIABLE：局部变量。

（2）@Retention

• 作用：声明注解的保留周期；
• 常用取值（优先级递增）：
  • RetentionPolicy.SOURCE：仅源码阶段，字节码文件中无；
  • RetentionPolicy.CLASS：默认值，保留到字节码文件，运行时无；
  • RetentionPolicy.RUNTIME：开发常用，保留到运行阶段（可通过反射解析）。

示例

// 约束@Test注解仅能标记方法，且保留到运行时
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.METHOD})
public @interface Test {
}

4. 注解的解析

定义：判断类/方法/变量上是否存在注解，并将注解中的属性值解析出来。

核心指导思想

要解析谁上面的注解，先获取谁的对象（如解析方法注解先获取Method对象，解析类注解先获取Class对象）。

解析的核心接口

Class、Method、Field、Constructor均实现了AnnotatedElement接口，拥有解析注解的能力，核心方法如下：

方法	说明
获取当前对象上的所有注解	获取当前对象上的所有注解
获取当前对象上指定类型的注解对象	获取当前对象上指定类型的注解对象
判断当前对象上是否存在指定注解	判断当前对象上是否存在指定注解

5. 注解的实战案例

案例1：自定义注解并解析

1. 定义注解MyTest4：包含String value()、double aaa() default 100、String[] bbb()；约束可标记在类和方法，保留到运行时；
2. 定义类Demo，在类和其方法test1上标记MyTest4；
3. 定义测试类AnnotationTest3，通过反射获取Demo的Class对象和Method对象，解析注解信息。

案例2：简易版Junit框架

需求：标记@MyTest的方法自动执行，未标记的不执行。
实现步骤：

1. 定义自定义注解MyTest：@Target(ElementType.METHOD) + @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)；
2. 定义若干方法，部分标记@MyTest；
3. 通过反射获取类的所有方法，遍历判断是否存在@MyTest，若存在则执行。

6. 注解的核心作用

对Java代码的各类成分做标记，后续程序通过解析注解对标记的成分做特殊处理（如Junit中@Test标记的方法被当作测试方法执行）。

四、动态代理

1. 代理的核心思想

对象将部分职责转移给代理对象，原对象专注于核心业务，代理对象负责非核心业务（如日志、统计、前置准备）；
核心要求：代理对象必须拥有与原对象相同的方法（通常通过实现同一接口保证）。

生活类比

明星（原对象）专注于唱歌、跳舞（核心业务），经纪人（代理对象）负责准备场地、收钱、对接资源（非核心业务），二者均实现“明星”接口（含唱歌、跳舞方法）。

2. Java动态代理的核心API

Java通过java.lang.reflect.Proxy类创建动态代理对象，核心方法：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)

方法参数说明

1. ClassLoader loader：指定加载生成的代理类的类加载器；
2. Class<?>[] interfaces：指定代理对象实现的接口（决定代理对象有哪些方法）；
3. InvocationHandler h：指定代理对象的核心逻辑，即代理对象执行方法时要做的事情。

3. InvocationHandler的核心方法

InvocationHandler接口只有一个方法invoke，代理对象的所有方法执行都会触发该方法，方法定义：

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable

参数说明

1. Object proxy：生成的代理对象本身；
2. Method method：当前执行的原对象的方法（反射的Method对象）；
3. Object[] args：当前执行方法传入的参数；

返回值

原对象方法执行后的返回结果。

4. 动态代理的实战案例

场景

用户管理类包含登录、删除用户、查询用户方法，需统计每个方法的执行耗时，且不修改原类代码。

实现思路

1. 定义用户管理接口（含登录、删除、查询方法），原用户管理类实现该接口；
2. 创建代理对象，实现同一接口；
3. 在InvocationHandler的invoke方法中编写逻辑：记录方法执行开始时间 → 调用原对象方法 → 记录结束时间 → 计算并打印耗时。

核心好处

无侵入式增强：不修改原业务代码，通过代理对象实现功能增强，符合“开闭原则”。

5. 动态代理的核心价值

是Java框架的核心底层技术（如Spring AOP），实现业务代码与非业务代码的解耦，让开发人员专注于核心业务开发。