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本文將介紹J2SE 5.0中三個(gè)比較重要的特性: 枚舉類(lèi)型, 注釋類(lèi)型, 范型, 并在此基礎上介紹在如何在Eclipse 3.1開(kāi)發(fā)環(huán)境中開(kāi)發(fā)枚舉類(lèi)型, 注釋類(lèi)型和范型應用。

J2SE 5.0 (Tiger)的發(fā)布是Java語(yǔ)言發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑, 是迄今為止在 Java 編程方面所取得的最大進(jìn)步。

J2SE 5.0提供了很多令人激動(dòng)的特性。這些特性包括范型(generics)的支持, 枚舉類(lèi)型(enumeration)的支持, 元數據(metadata)的支持, 自動(dòng)拆箱(unboxing)/裝箱(autoboxing), 可變個(gè)數參數(varargs), 靜態(tài)導入(static imports), 以及新的線(xiàn)程架構(Thread framework)。

隨著(zhù)J2SE 5.0的推出, 越來(lái)越多的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)支持J2SE 5.0的開(kāi)發(fā)。 著(zhù)名的開(kāi)源Java IDE Eclipse從3.1M4開(kāi)始支持J2SE 5.0的開(kāi)發(fā), 目前最新的版本是3.1RC4。

本系列將介紹J2SE 5.0中三個(gè)比較重要的特性: 枚舉類(lèi)型, 注釋類(lèi)型, 范型, 并在此基礎上介紹在如何在Eclipse 3.1開(kāi)發(fā)環(huán)境中開(kāi)發(fā)枚舉類(lèi)型, 注釋類(lèi)型和范型應用。本文將介紹注釋類(lèi)型。

2. 注釋類(lèi)型

2.1注釋類(lèi)型簡(jiǎn)介
J2SE 5.0提供了很多新的特性。其中的一個(gè)很重要的特性，就是對元數據(Metadata)的支持。在J2SE5.0中，這種元數據叫作注釋(Annotation)。通過(guò)使用注釋, 程序開(kāi)發(fā)人員可以在不改變原有邏輯的情況下，在源文件嵌入一些補充的信息。代碼分析工具，開(kāi)發(fā)工具和部署工具可以通過(guò)這些補充信息進(jìn)行驗證或者進(jìn)行部署。舉個(gè)例子，比如說(shuō)你希望某個(gè)方法的參數或者返回值不為空，雖然我們可以在Java doc中說(shuō)明，但是表達同樣意思的說(shuō)法有很多，比如"The return value should not be null"或者"null is not allowed here"。測試工具很難根據這些語(yǔ)言來(lái)分析出程序員所期望的前提條件(Pre-condition)和執行后的條件(Post-condition)。 而使用注釋(Annotation)，這個(gè)問(wèn)題就可以輕而易舉的解決了。

2.2定義注釋
J2SE5.0支持用戶(hù)自己定義注釋。定義注釋很簡(jiǎn)單，注釋是由@Interface關(guān)鍵字來(lái)聲明的。比如下面是一個(gè)最簡(jiǎn)單的注釋?zhuān)ˋnnotation）。

public @interface TODO{}

除了定義清單1中的注釋以外，我們還可以在注釋?zhuān)ˋnnotation）中加入域定義。方法很簡(jiǎn)單，不需定義Getter和Setter方法，而只需一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，比如：

public @interface TODO{	String priority();}

定義了這個(gè)注釋之后，我們在程序中引用就可以使用這個(gè)注釋了。

@TODO(	priority="high")public void calculate(){	//body omission}

由于TODO中只定義了一個(gè)域，使用TODO的時(shí)候，可以簡(jiǎn)寫(xiě)為

@TODO("high")

類(lèi)似的，你可以在你的注釋?zhuān)ˋnnotation）類(lèi)型中定義多個(gè)域，也可以為每個(gè)域定義缺省值。比如：

public @interface TODO{	String priority();	String owner();	boolean testable() default true;}

如果定義了缺省值，在使用的時(shí)候可以不用再賦值。比如：

@TODO(	priority="high"，	owner="Catherine")public void calculate(){	//body omission}

在這個(gè)例子中，testable用缺省值true。

和上文一樣，我們使用Eclipse 3.1作為集成的編譯運行環(huán)境。Eclipse 3.1提供了向導幫助用戶(hù)來(lái)定義注釋。 1．首先我們創(chuàng )建一個(gè)Plug-in 項目，com.catherine.lab.annotation.demo。在Package Explorer中選中包package com.catherine.lab.annotation.demo, 2.點(diǎn)擊New->Other->Java->Annotation，彈出了下面的對話(huà)框。4.輸入注釋的名稱(chēng)，在這里例子中輸入TODO, 點(diǎn)擊Finish, 圖2中的注釋就生成了。

圖1 創(chuàng )建注釋向導

圖2 注釋向導生成的代碼

2.2.1注釋的類(lèi)型

從上面的例子中，我們可以看出，按照使用者所需要傳入的參數數目， 注釋?zhuān)ˋnnotation）的類(lèi)型可以分為三種。

第一種是標記注釋類(lèi)型：

標記注釋(Marker)是最簡(jiǎn)單的注釋, 不需要定義任何域。下面要介紹的Override和Deprecated都是標記類(lèi)型的。當然，如果一個(gè)注釋類(lèi)型提供了所有域的缺省值，那么這個(gè)注釋類(lèi)型也可以認為是一個(gè)注釋類(lèi)型。使用標記類(lèi)型的語(yǔ)法很簡(jiǎn)單。

@MarkerAnnotation

第二種是單值注釋類(lèi)型:單值注釋類(lèi)型只有一個(gè)域。語(yǔ)法也很簡(jiǎn)單：

@SingleValueAnnotation("some value")

第三種是全值注釋類(lèi)型。 全注釋類(lèi)型其實(shí)并不算是一個(gè)真正的類(lèi)型，只是使用注釋類(lèi)型完整的語(yǔ)法：

@MultipleValueAnnotation(	key1=value1,	key2=value2,      key3=value3,)

2.2.2 J2SE的內建注釋(build-in annotation)

在程序中不僅可以使用自己定義的注釋?zhuān)€可以使用J2SE5.0中內建的注釋類(lèi)型。下面我們就詳細來(lái)介紹J2SE5.0提供的注釋類(lèi)型。J2SE 5.0中預定義了三種注釋注釋類(lèi)型：

Override ：java.lang.Override 表示當前的方法重寫(xiě)了父類(lèi)的某個(gè)方法，如果父類(lèi)的對應的方法并不存在，將會(huì )發(fā)生編譯錯誤。

Deprecated：java.lang.Deprecated 表示 并不鼓勵使用當前的方法或者域變量。

SuppressWarnings: java.lang.SuppressWarnings關(guān)閉編譯器告警，這樣，在編譯1.5之前的代碼的時(shí)候，不會(huì )出現大量不關(guān)心的無(wú)關(guān)的告警。

下面舉一個(gè)使用Override的例子。Override這個(gè)注釋類(lèi)型在使用模板方法（Template Method，圖2）非常有用。熟悉設計模式的讀者們一定知道，模板方法中通常定義了抽象類(lèi)，并且這個(gè)抽象類(lèi)中定義了主要的控制流。子類(lèi)就是通過(guò)重寫(xiě)父類(lèi)中控制流中所調用的方法來(lái)實(shí)現自己的邏輯。有的時(shí)候，父類(lèi)會(huì )將這些方法定義為抽象方法，但是有的時(shí)候也會(huì )提供缺省實(shí)現。在后者的情況下，子類(lèi)可以不實(shí)現這個(gè)方法。

這樣就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，如果你希望在子類(lèi)中重寫(xiě)這個(gè)方法，但是無(wú)意中寫(xiě)錯了方法的名字，這個(gè)錯誤是很難被發(fā)現的。因為你希望重寫(xiě)的這個(gè)方法，會(huì )被編譯器當作一個(gè)新的方法而不是重寫(xiě)父類(lèi)的方法。而現在使用@Override，這個(gè)擔心就是不必要的。如果你拼錯了你希望重寫(xiě)的方法，編譯器會(huì )報錯，告訴你父類(lèi)沒(méi)有相應的方法。

圖2 模板方法的類(lèi)圖

清單10給出了模板方法的一個(gè)例子。這個(gè)例子中有定義了兩個(gè)類(lèi)，SubClass和BaseClass。其中SubClass繼承了BaseClass，并且希望重寫(xiě)BaseClass的方法doPartII（）。然而SubClass中錯誤的拼寫(xiě)了這個(gè)方法的名稱(chēng)。圖3顯示了SubClass中的編譯錯誤。熟悉eclipse的讀者會(huì )看到在編輯器里出現了Error Marker，說(shuō)明這一行有編譯錯誤。將鼠標指向這行，顯示了錯誤信息。

public abstract class BaseClass{ //模板方法的基類(lèi)public void doWork(){doPartI(); //先調用doPartI()方法    doPartII();//之后調用doPartII()方法}	public abstract void doPartI();	public void doPartII(){}}public class SubClass extend BaseClass{	public void doPartI(){};    @Override	public void doPortII(){//拼寫(xiě)錯誤，產(chǎn)生編譯錯誤	System.out.println("override the method of superclass");}}

圖3 Override應用的例子

2.2.3 注釋的注釋

值得注意的是，J2SE5.0還提供了四種用于注釋的注釋類(lèi)型。有以下的四種：

1. Target：用來(lái)指定這個(gè)注釋?zhuān)ˋnnotation）是為哪種類(lèi)型而定義的。比如，這個(gè)類(lèi)型可能只是為method定義的。比如override,不能用@override來(lái)修飾class或者field。

比如清單11中定義了一個(gè)注釋?zhuān)篢ODO，而這個(gè)注釋定義了Target為ElementType.method。因此，TODO只能用來(lái)修飾方法，不能用來(lái)修飾類(lèi)或者類(lèi)變量。圖5中給出了一個(gè)非法使用TODO的例子。在MyCalculator中，定義了一個(gè)布爾型的變量 isReady,如果用TODO來(lái)修飾這個(gè)類(lèi)變量的話(huà)，會(huì )出現編譯錯誤。而用TODO來(lái)修飾方法calculateRate()，則不會(huì )出現編譯錯誤。這是因為T(mén)ODO的定義已經(jīng)規定了，只能用來(lái)修飾方法。

@Target({ElementType.METHOD})public @interface TODO {	int priority() default 0;}

圖5 TODO注釋的非法使用

2.Retention：Retention的策略可以從以下三種中選?。?/p>

• RetentionPolicy.SOURCE：編譯器編譯之后會(huì )會(huì )從class file中除去注釋?zhuān)ˋnnotation）。
• Retention.CLASS:注釋?zhuān)ˋnnotation）保留在class file中，但是VM不會(huì )處理。
• RetentionPolicy.RUNTIME,：注釋?zhuān)ˋnnotation）保留在class file,VM會(huì )進(jìn)行處理。

請注意，如果你希望在運行時(shí)查找到這些注釋在什么地方被用到，一定要在定義注釋的時(shí)候，選擇RetentionPolicy.RUNTIME,否則即使你用注釋修飾了類(lèi)變量或者方法，在運行時(shí)也沒(méi)有辦法獲得這個(gè)信息的。

3.Documented：這個(gè)注釋?zhuān)ˋnnotation）將作為public API的一部分。

4.Inherited ： 假設注釋?zhuān)ˋnnotation）定義的時(shí)候使用了Inherited,那么如果這個(gè)注釋?zhuān)ˋnnotation）修飾某個(gè)class，這個(gè)類(lèi)的子類(lèi)也被這個(gè)注釋?zhuān)ˋnnotation）所修飾。

2.3注釋的應用
下面各小節顯示了在哪些情況下可以使用注釋以及如何使用注釋?！?/p>

2.3.1動(dòng)態(tài)查找注釋

當我們定義好了注釋以后，我們可以開(kāi)發(fā)一些分析工具來(lái)解釋這些注釋。這里通常要用到Java的反射特性。比如說(shuō)我們希望找到某個(gè)對象/方法/域使用了哪些注釋?zhuān)蛘攉@得某個(gè)特定的注釋?zhuān)蛘吲袛嗍欠袷褂媚硞€(gè)特定的注釋, 我們可以參考下面這個(gè)例子。這個(gè)例子中定義了兩個(gè)注釋?zhuān)篢ODO和TOFORMATE。在MyCalculator類(lèi)中，TODO用來(lái)修飾方法calculateRate，而TOFORMATE用來(lái)修飾類(lèi)變量concurrency和debitDate。而在類(lèi)TestCalculator的main函數中，通過(guò)Java反射特性，我們查找到使用這些注釋的類(lèi)變量和方法。清單12-清單15分別顯示這些類(lèi)的定義。

@Target({ElementType.METHOD})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface TODO {	int priority() default 0;}

@Target({ElementType.FIELD})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface TOFORMATE {}

public class MyCalculator {	boolean isReady;    	@TOFORMATE double concurrency;	@TOFORMATE Date debitDate;	public MyCalculator() {	super();	}		@TODO	public void calculateRate(){		System.out.println("Calculating...");	}}

public class TestCalculator {	public static void main(String[] args) {		MyCalculator cal = new MyCalculator();		cal.calculateRate();	try {		Class c = cal.getClass();		Method[] methods = c.getDeclaredMethods();			 			for (Method m: methods) {		// 判斷這個(gè)方法有沒(méi)有使用TODO		if (m.isAnnotationPresent(TODO.class))		System.out.println("Method "+m.getName()+": the TODO is present");		}					Field[] fields = c.getDeclaredFields();		for (Field f : fields) {		// 判斷這個(gè)域有沒(méi)有使用TOFORMATE			if (f.isAnnotationPresent(TOFORMATE.class))			System.out.println("Field "+f.getName()+": the TOFORMATE is present");			}		} catch (Exception exc) {			exc.printStackTrace();		}	}}

下面我們來(lái)運行這個(gè)例子，這個(gè)例子的運行結果如圖10所示。

運行結果和我們先前的定義是一致的。在運行時(shí)，我們可以獲得注釋使用的相關(guān)信息。

圖6 運行結果

在我們介紹了什么是注釋以后，你可能會(huì )想知道注釋可以應用到什么地方呢？使用注釋有什么好處呢？在下面的小節中我們將介紹一個(gè)稍復雜的例子。從這個(gè)例子中，你將體會(huì )到注釋所以提供的強大的描述機制（declarative programming）。

2.3.2 使用注釋替代Visitor模式

在J2SE 5.0以前，我們在設計應用的時(shí)候，我們經(jīng)常會(huì )使用Visitor這個(gè)設計模式。Visitor這個(gè)模式一般是用于為我們已經(jīng)設計好了一組類(lèi)添加方法，而不需要擔心改變定義好的類(lèi)。比如說(shuō)我們已經(jīng)定義了好了一組類(lèi)結構，但是我們希望將這些類(lèi)的對象部分數據輸出到某種格式的文件中。

Vistor模式的實(shí)現

使用Vistor模式，首先我們在Employee這個(gè)類(lèi)中加入export方法，export方法如圖11所示。Export方法接受Exporter對象作為參數，并在方法體中調用exporter對象的visit()方法。

圖11 使用Vistor模式實(shí)現格式輸出

在這里我們定義了一個(gè)Exporter抽象類(lèi)，我們可以通過(guò)繼承Exporter類(lèi)，重寫(xiě)其visit方法來(lái)實(shí)現不同格式的文件輸出。圖11種給出visit方法的實(shí)現是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。如果要實(shí)現輸出成XML格式的，可以定義Exporter子類(lèi)：XMLExporter。如果希望輸出成文本的可以定義TXTExporter。但是這樣做不夠靈活的地方在于，如果Employee加入其他的域變量，那么相應的visitor類(lèi)也需要進(jìn)行修改。這就違反了面向對象Open for Extension, close for Modification的原則。

使用注釋替代Vistor模式

使用注釋?zhuān)ˋnnotation），也可以完成數據輸出的功能。首先定義一個(gè)新的注釋類(lèi)型：@Exportable。然后定義一個(gè)抽象的解釋器ExportableGenerator，將Employee 對象傳入解釋器。在解釋器中，查找哪些域使用了Exportable這個(gè)注釋?zhuān)ˋnnotation），將這些域(Field)按照一定格式輸出。圖12給出了Exportable注釋的定義。

@Target({ElementType.FIELD})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Inherited public @interface Exportable {}

清單17-清單20中給出了包含數據的這些類(lèi)的定義以及這些類(lèi)是如何使用注釋Exportable的。 圖18定義了Main函數，使用ExporterGenerator來(lái)產(chǎn)生輸出文件。清單21給出了使用注釋來(lái)實(shí)現這一功能的兩個(gè)類(lèi)：ExporterGenerator和TXTExporterGenerator。其中ExporterGenerator定義了一個(gè)基本的框架。而TXTExporterGenerator繼承了ExporterGenerator，并且重寫(xiě)了outputField方法，在這個(gè)方法中實(shí)現了特定格式的輸出。用戶(hù)可以繼承這個(gè)ExporterGenerator，并且實(shí)現其中的抽象方法來(lái)定義自己期望的格式。

public abstract class Employee {	public abstract String getName();	public abstract String getEmpNo();	public Employee() {		super();	}}

public class Regular extends Employee{	@Exportable String name;	@Exportable String address;	@Exportable String title;	@Exportable String phone;	@Exportable String location;	@Exportable Date onboardDate;	@Exportable ArrayList<Employee> team;	String empNo;		public Regular(String name, String address, String title, String phone, 	String location, Date date) {		super();		this.name = name;		this.address = address;		this.title = title;		this.phone = phone;		this.location = location;		onboardDate = date;		team = new ArrayList<Employee>();	}		public void addMemeber(Employee e){		team.add(e);	}	@Override	public String getName() {		// TODO Auto-generated method stub		return name;	}} 

public class Vendor extends Employee {	@Exportable String name;	@Exportable String company;	@Exportable String team;	@Exportable String workingHours;	String empNo;		public Vendor(String name, String company, String team, String hours) {		super();		this.name = name;		this.company = company;		this.team = team;		workingHours = hours;	}}

public class Contractor extends Employee{	@Exportable String name;	@Exportable String company;	@Exportable String contractDuration;	String empNo;	public Contractor(String name, String company) {		super();		// TODO Auto-generated constructor stub		this.name = name;		this.company = company;		contractDuration ="1";	}}

public class Contractor extends Employee{	@Exportable String name;	@Exportable String company;	@Exportable String contractDuration;	String empNo;	public Contractor(String name, String company) {		super();		this.name = name;		this.company = company;		contractDuration ="1";	}}

  public class TestExportable {	public TestExportable() {		super();	}	public static void main(String[] args) {		Regular em=new Regular("Catherine","IBM","Software Engineer","82888288","BJ", new Date());        	Employee vn1=new Vendor("Steve","IBM","PVC","8");		Employee vn2=new Vendor("Steve","IBM","PVC","8");		Employee ct=new Contractor("Joe","IBM");		Employee sup=new Supplemental("Linda","IBM","8");	    em.addMemeber(vn1);	    em.addMemeber(vn2);	    em.addMemeber(ct);	    em.addMemeber(sup);	    	    PrintWriter ps;		try {			ps = new PrintWriter(new FileOutputStream(new File("C:\\test.output"),true));			ExportableGenerator eg=new TXTExportableGenerator(ps);			eg.genDoc(em,0);   			eg.flush();		} catch (FileNotFoundException e) {			e.printStackTrace();		}	   	}} 

	public abstract class ExportableGenerator {	PrintWriter out = null;	public ExportableGenerator(PrintWriter out) {	super();	this.out = out;	}	public void genDoc(Employee e, int tagNum) {	Class employee = e.getClass();		Field[] fields = employee.getDeclaredFields();		outputFieldHeader(out,e);		for (Field f : fields) {			if (f.isAnnotationPresent(Exportable.class)) {				if (f.getType() != ArrayList.class) {					for(int i=0; i<tagNum;i++){					out.print("***");					}					outputSimpleField(out, f, e);				}else{				try {				ArrayList team=(ArrayList)f.get(e);	out.println("-----------------------------");			for(int i=0;i <team.size();i++){			Employee member=(Employee)team.get(i);			genDoc(member,tagNum+1);			out.println("-----------------------------");			}		} catch (IllegalArgumentException e1) {					e1.printStackTrace();			} catch (IllegalAccessException e1) {				e1.printStackTrace();			}	}	}         }	outputFieldFooter(out,e);	}	public void flush(){		out.flush();		out.close();	}	protected String value(Field f, Object obj) {	Class type = f.getType();try {	if (type == String.class)		return (String) f.get(obj);	if (type == Date.class) {		return DateFormat.getDateInstance().format((Date)f.get(obj));}	} catch (IllegalArgumentException e) {	e.printStackTrace();			return f.getName();		} catch (IllegalAccessException e) {			e.printStackTrace();			return f.getName();		}		return f.getName();	}	protected abstract void outputSimpleField(PrintWriter out, Field f,			Object obj);	protected abstract void outputFieldHeader(PrintWriter out,Object e);	protected abstract void outputFieldFooter(PrintWriter out,Object e);	

public class TXTExportableGenerator extends ExportableGenerator {	public TXTExportableGenerator(PrintWriter out) {		super(out);	}	@Override	protected void outputSimpleField(PrintWriter out, Field f,Object obj) {		out.print(f.getName());		out.print("=");		out.print(value(f,obj));		out.print(";");		out.println();	}@Override	protected void outputFieldHeader(PrintWriter out,Object e) {	}	@Override	protected void outputFieldFooter(PrintWriter out,Object e) {		//out.println(e.getClass().getName()+":");} }

在這個(gè)例子中，我們將一個(gè)Employee對象的部分內容輸出到文件C:\test.output中。圖19顯示了這個(gè)例子的輸出結果。

圖12 輸出結果

通過(guò)這種方法，我們可以動(dòng)態(tài)生成Employee對象的域輸出，而不需要在程序中寫(xiě)明要輸出哪些確定的域。如果需要更為豐富的格式，我們可以定義多個(gè)注釋類(lèi)型。通過(guò)對不同注釋以及屬性的解析，實(shí)現格式化的文件輸出。

2.4注釋類(lèi)型的小結
所謂元數據，指的是關(guān)于信息的信息。一般而言，代碼分析工具，測試工具或者部署工具會(huì )使用元數據來(lái)產(chǎn)生配置信息以及使用配置信息產(chǎn)生控制邏輯。這些工具通常使用Java的反射特性，重構元數據的信息，并對這些信息進(jìn)行解釋。

新的技術(shù)會(huì )不斷改變程序設計和開(kāi)發(fā)人員的設計思想。那么注釋?zhuān)ˋnnotation）給我們帶來(lái)了什么呢? 僅僅在代碼分析，或者是開(kāi)發(fā)測試框架和部署框架的時(shí)候才有用么？ 我認為并不是這樣。從上面的例子可以看出，注釋?zhuān)ˋnnotation）的應用范圍其實(shí)是很廣泛的。在我們的應用中充分的利用元數據，可以提高的軟件的質(zhì)量和可維護性。