注解与反射

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注解

1.什么是注解？

  • Annotation 的作用
    • 不是程序本身，可以对程序作出解释。
    • 可以被其他程序读取

  • Annotation的格式：

    • 注解是以“@注释名”在代码中存在的，还可以添加一些参数值；例如：@SuppressWarnings(value = “unchecked”)

  • Annotation在哪里使用？

    • 可以附加在package，class，method，field等上面，相当于给他们添加了额外的辅助信息，我们可以通过反射机制编程实现对这些元数据的访问
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package com.polly.annotation;

//什么是注解
public class Test01 extends Object{
    //@Override 重写的注解
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }
}

​ @Deprecated的程序元素是程序员不鼓励使用的程序元素，通常是因为它是危险的，或者因为存在更好的替代方法。编译器在不被弃用的代码中使用或覆盖不推荐使用的程序元素时发出警告。

​ @SuppressWarnings表示在注释元素（以及注释元素中包含的所有程序元素）中应该抑制命名的编译器警告。

2. 内置注解

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3.元注解

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package com.polly.annotation;

import java.lang.annotation.*;
//测试元注解
public class Test02 {
    @MyAnnotation
    public void test(){
    }
}

//定义一个注解
//Target 表示我们的注解可以用在哪些地方
@Target(value = {ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
//Retention 表示我们的注解在什么地方还有效（默认runtime）
//runtime>class>sources
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
//Documented 表示是否将我们的注解生成在JAVAdoc中
@Documented
//Inherited 子类可以继承父类的注解
@Inherited
@interface MyAnnotation{

}

3.自定义注解

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package com.polly.annotation;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

//自定义注解
public class Test03 {
    //注解可以显式赋值，如果没有默认值，我们就必须给注解赋值
    @MyAnnotation2(age=18)
    public void test(){}
    @MyAnnotation3("polly") //只有value可以省略
    public void test2(){}
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation2{
    //注解的参数：参数类型+参数名（）；
    String name() default "";
    int age();
    int id() default -1;//如果默认值为-1.代表不存在
    String[] schools() default {"电大","武汉理工"};
}

@Target({ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation3{
    String value(); 
}

反射

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1.反射概述

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package com.polly.reflection;

//什么叫反射
public class test02 extends Object{
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //通过反射获取类的Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.polly.reflection.User");
        System.out.println(c1);

        Class c2 = Class.forName("com.polly.reflection.User");
        Class c3 = Class.forName("com.polly.reflection.User");
        Class c4 = Class.forName("com.polly.reflection.User");
        //一个类在内存中只有一个Class对象
        //一个类被加载后，类的整个结构都会被封装在Class对象中
        System.out.println(c2.hashCode());
        System.out.println(c3.hashCode());
        System.out.println(c4.hashCode());
    }
}

//实体类：pojo，entity
class User{
    private String name;
    private int id;
    private int age;
    public User(){}
    public User(String name, int id, int age) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", id=" + id +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

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2.得到Class类的几种方式

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package com.polly.reflection;

//测试Class类的创建方法有哪些
public class test03 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Person person = new Student();
        System.out.println("这个人是"+person.name);

        //方式一：通过对象获得
        Class c1 = person.getClass();
        System.out.println(c1.hashCode());

        //方式二：forname获得
        Class c2 = Class.forName("com.polly.reflection.Student");
        System.out.println(c2.hashCode());

        //方式三：通过类名.class获得
        Class c3 = Student.class;
        System.out.println(c3.hashCode());

        //方式四：基本内置类型包装类都有一个Type属性
        Class<Integer> c4 = Integer.TYPE;
        System.out.println(c4);

        //获得父类类型
        Class c5 = c1.getSuperclass();
        System.out.println(c5);
    }
}
class Person{
    public String name;
    public Person(){}
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}
class Student extends Person{
    public Student(){
        this.name = "学生";
    }
}
class Teacher extends Person{
    public Teacher(){
        this.name = "老师";
    }
}

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3.哪些类型可以有Class对象

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package com.polly.reflection;

import com.sun.management.VMOption;

import java.lang.annotation.ElementType;

//所有类型的Class
public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = Object.class; //类
        Class c2 = Comparable.class; //接口
        Class c3 = String[].class; //一维数组
        Class c4 = int[][].class; //二维数组
        Class c5 = Override.class; //注解
        Class c6 = ElementType.class; //枚举
        Class c7 = Integer.class; //基本数据类型
        Class c8 = void.class; //void
        Class c9 = Class.class; //Class

        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);
        System.out.println(c3);
        System.out.println(c4);
        System.out.println(c5);
        System.out.println(c6);
        System.out.println(c7);
        System.out.println(c8);
        System.out.println(c9);

        //只要元素类型与维度一样，就是同一个Class
        int[] a = new int[10];
        int[] b = new int[100];
        System.out.println(a.getClass().hashCode());
        System.out.println(b.getClass().hashCode());
    }
}

4.类加载内存分析

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package com.polly.reflection;

public class test05 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println(A.m);
        /*
        1.加载到内存，会产生一个类对应Class对象
        2.链接，链接结束后m=0
        3.初始化
            <clinit>(){
                    System.out.println("A类静态代码块初始化");
                    m = 300;
                    m = 100;
            }
            m = 100
         */
    }
}
class A{
    static {
        System.out.println("A类静态代码块初始化");
        m = 300;
    }
    static int m = 100;
    public A(){
        System.out.println("A类的无参构造初始化");
    }
}

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package com.polly.reflection;

//测试类什么时候会初始化
public class test06 {
    static {
        System.out.println("main类被加载");
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //1.主动引用
        Son son = new Son();
        //2.反射也会产生主动引用
        Class.forName("com.polly.reflection.Son");

        //不会产生类的引用的方法:通过子类去调用父类的静态变量
        System.out.println(Son.b);
        //不会产生类的引用的方法:通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
        Son[] array = new Son[5];
        //不会产生类的引用的方法:引用常量不会触发此类的初始化
        System.out.println(Son.M);
    }
}
class Father{
    static int b = 2;
    static {
        System.out.println("父类被加载");
    }
}
class Son extends Father{
    static {
        System.out.println("子类被加载");
        m = 300;
    }
    static int m = 100;
    static final int M = 1;
}

5.类加载器

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package com.polly.reflection;

public class test07 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //获取系统类的加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println(systemClassLoader);
        //获取系统类加载器的父类加载器-->扩展类加载器
        ClassLoader parent = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println(parent);
        //获取扩展类加载器的父类加载器-->根加载器（C/C++）
        ClassLoader parent1 = parent.getParent();
        System.out.println(parent1);
        //测试当前类是那个加载器加载的
        ClassLoader classLoader = Class.forName("com.polly.reflection.test07").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //测试JDK内部类是那个加载器加载的
        classLoader = Class.forName("java.lang.Object").getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        //如何获得系统类加载器可以加载的路径
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }
}
/*
jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@3fee733d
jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@10f87f48
null
jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@3fee733d
null
*/

6.获得类的运行时结构

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package com.polly.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

//获得类的信息
public class test08 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, NoSuchMethodException {
        Class c1 = Class.forName("com.polly.reflection.User");
        //获得类的名字
        System.out.println(c1.getName()); //获得包名+类名
        System.out.println(c1.getSimpleName()); //获得类名
        //获得类的属性
        System.out.println("===================================");
        Field[] fields = c1.getFields(); //只能找到public属性，还有父类的；
        fields = c1.getDeclaredFields(); //可以找到所有属性
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field);
        }
        //获得指定属性的值
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        System.out.println(name);
        //获得类的方法
        System.out.println("===================================");
        Method[] methods = c1.getMethods(); //获得本类及其父类的全部public方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("正常的："+method);
        }
        methods = c1.getDeclaredMethods(); //获得本类的所有方法
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("getDeclaredMethods："+method);
        }
        //获得指定方法
        //重载，所以需要参数 
        Method getName = c1.getMethod("getName", null);
        Method setName = c1.getMethod("setName", String.class);
        System.out.println(getName);
        System.out.println(setName);
        //获得指定构造器
        System.out.println("===================================");
        Constructor[] constructors = c1.getConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println(constructor);
        }
        constructors = c1.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor constructor : constructors) {
            System.out.println("#"+constructor);
        }
        Constructor declaredConstructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        System.out.println(declaredConstructor);
    }
}

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7.动态创建对象执行方法

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package com.polly.reflection;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

//动态的创建对象，通过反射
public class test09 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
        //获得Class对象
        Class c1 = Class.forName("com.polly.reflection.User");

        //构造一个对象
        User user = (User) c1.newInstance(); //本质上是调用了类的无参构造
        System.out.println(user);

        //通过构造器创建对象
        Constructor constructor = c1.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, int.class);
        User user2 = (User) constructor.newInstance("polly", 001, 18);
        System.out.println(user2);

        //通过反射调用普通方法
        User user3 = (User) c1.getDeclaredConstructor().newInstance();
        //通过反射获取一个方法
        Method setName = c1.getDeclaredMethod("setName", String.class);
        setName.invoke(user3,"panyan");
        //invoke：激活的意思
        //（对象，“方法的值”）
        System.out.println(user3.getName());

        System.out.println("==============================================");
        //通过反射操作属性
        User user4 = (User) c1.getDeclaredConstructor().newInstance();
        Field name = c1.getDeclaredField("name");
        //不能直接操作私有属性，我们需要关闭程序的安全检测，属性或者方法的setAccessible(true)
        name.setAccessible(true);
        name.set(user4,"panyan2");
        System.out.println(user4.getName());
    }
}

性能分析：

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package com.polly.reflection;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

//分析性能问题
public class Test10 {
    //普通方式调用
    public static void test01(){
        User user = new User();
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
            user.getName();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通方法执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }
    //反射方式调用
    public static void test02() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName",null);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("反射方法执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }
    //反射方式调用 关闭检测
    public static void test03() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        User user = new User();
        Class c1 = user.getClass();
        Method getName = c1.getDeclaredMethod("getName",null);
        getName.setAccessible(true);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
            getName.invoke(user,null);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("关闭检测de反射方法执行10亿次："+(endTime-startTime)+"ms");
    }
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        test01();
        test02();
        test03();
    }
}
/*
普通方法执行10亿次：3ms
反射方法执行10亿次：256ms
关闭检测de反射方法执行10亿次：113ms
* */

8.获取泛型信息

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package com.polly.reflection;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.List;
import java.util.Map;

//通过反射获取泛型
public class Test11 {
    public void test01(Map<String,User> map, List<User> list){
        System.out.println("test01");
    }
    public Map<String,User> test02(){
        System.out.println("test02");
        return null;
    }
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
        Method method = Test11.class.getMethod("test01", Map.class, List.class);
        Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
        for (Type genericParameterType : genericParameterTypes) {
            System.out.println("#"+genericParameterType);
            if (genericParameterType instanceof ParameterizedType){
                Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericParameterType).getActualTypeArguments();
                for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                    System.out.println(actualTypeArgument);
                }
            }
        }
        System.out.println("=======================================");
        method = test11.class.getMethod("test02",null);
        Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();
        if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){
            Type[] actualTypeArguments = ((ParameterizedType) genericReturnType).getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }
}
/*
#java.util.Map<java.lang.String, com.zenner.reflection.User>
class java.lang.String
class com.zenner.reflection.User
#java.util.List<com.zenner.reflection.User>
class com.zenner.reflection.User
=======================================
class java.lang.String
class com.zenner.reflection.User
*?

9.获取注解信息

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package com.polly.reflection;

import java.lang.annotation.*;
import java.lang.reflect.Field;

//练习反射操作注解
public class test12 {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
        Class c1 = Class.forName("com.polly.reflection.Student2");
        //通过反射获得注解
        Annotation[] annotations = c1.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println(annotation);
        }
        //获得注解的value的值
        Tablepan tablepan = (Tablepan) c1.getAnnotation(Tablepan.class);
        String value = tablepan.value();
        System.out.println(value);
        //获得类指定的注解
        Field f = c1.getDeclaredField("id");
        Fieldpan annotation = f.getAnnotation(Fieldpan.class);
        System.out.println(annotation.columnName());
        System.out.println(annotation.type());
        System.out.println(annotation.length());
    }
}
@Tablepan("db_student")
class Student2{
    @Fieldpan(columnName = "db_id",type = "int",length = 10)
    private int id;
    @Fieldpan(columnName = "db_age",type = "int",length = 10)
    private int age;
    @Fieldpan(columnName = "db_name",type = "varchar",length = 3)
    private String name;
    
    public Student2(){}
    public Student2(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
//类名的注解
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Tablepan{
    String value();
}
//属性的注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Fieldpan{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}

反射应用案例

原本的这两个都有问题；

1. 反射与工厂设计模式

工厂类每有一个子类都要写一个工厂类，这样的工厂类不能重复使用。所以我们使用反射中的Class.forName("包.类")，再用newInstance方法获得；进一步的可以使用泛型，通过传入想要的类的Class是的这个工厂类天下通行；

2. 反射与单例设计模式

单例设计模式是饿汉式的；

  1. 构造方法私有化，只有一个static方法
  2. 但在多线程下，同时获取这种单例的实例化对象就可能出现多个对象；所以在这里使用synchronic关键字同步构造方法的结构，再用volate关键字使得私有的类属性（本类的对象索引属性）直接使用内存中的，而不是副本；

反射与类操作

1. 获取类结果信息

获取类：四种

3. 反射调用普通方法

获取方法：四种

然后再通过反射获取方法的结构；

最重要的方法：invoke

4. 反射调用属性

获取成员

Field类中的方法

  • 设置属性内容： set

  • 获取属性内容：get

  • 解除封装：setAccessible；

5. Unsafe工具类

Unsafe的获取过程需要反射：

因为它构造方法私有化，类属性有一个static unsafe类型的也是私有化的。但是不是单例设计模式那种。所以就是一个完全封闭的类。要进去就得开上帝视角，也就是解除封装获取那个属性就好了。

他能绕过实例化的管理。

然后利用这个实例化对象里的：allocateInstance方法给别的单例设计模式弄一个实例化对象；并未这种方式不调用构造方法；

反射与简单Java类

1. 传统属性赋值弊端

属性太多时，类里的方法大部分都是setter和getter；本质上他们都是重复的；可以用反射来解决这个问题

2. 属性自动赋值的实现思路

要给一个类传属性的值。要通过反射的方式。这里就是在主方法获得class对象然后得到很多相应的信息。这里讲的东西把反射的过程集成到一个ClassInstanceFactory 类里。希望它是一个万能的东西：接受反射对象和属性内容并获取指定类的实例化对象；

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3. 设置各种数据类型

在这里实现了所有可能出现的类型；包括：Long,int,double,Date

4. 级联对象实例化

也就是各种类相互融合在了一起；比如部门属于一个公司，部门类里就有公司属性，公司类里就有部门属性。然后公司类，部门类里也都有name属性；

外部获取时也就是：getDept().getDname()，getDept().getCompany().setName("sdsf")；

而这里级联里可能就写很长，如果其中一个对象的实例化得不到。那么就影响整个代码运行。所以这里他想要自动实现对象实例化

级联对象一般都用“.”来取。以这个为判断；

5. 级联属性赋值

ClassLoader类加载器

1. 类加载器简介

java提供了一个环境变量：CLASSPATH，这个环境变量的作用主要在JVM进程启动的时候进行类加载路径的定义；

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Class类是反射的根源：他里面有一个getClassLoader方法

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获得类加载器，就可以实现类的反射加载处理：

2. 自定义类加载器

自定义加载器是在所有加载器之后；之前他们都得用classPath，有了自定义加载器就可以在系统内任意位置都可以进行加载；

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  1. 写了一个简单类，放在D盘路径上不打包：javac Message.java，并且不打包（使得classpath无法加载）。

  2. 自定义一个类加载器，并继承自classLoader类：

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    public class<?> loadData(String className) throws Exception{
        byte [] data = this.loadClassData; 	//	读来的二进制数据文件
        if (data != null){
            return super.dafindClass(className, data, 0, data.length);	// 重要的一步
        }
        return null;
    }

    在这里获取的Class对象就可以用Class里面的方法实例化，实现后续操作

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java提供了双亲加载机制：系统类有由系统加载器加载。自定义的加载器不能够加载；自定义类才可以有自定义加载器加载；

反射与代理设计模式

1. 静态代理设计模式

代理设计模式必须要有一个接口，接着实现；

传统设计模式弊端：客户端和接口子类产生了耦合问题，最好再引入工厂设计模式

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一个代理类，只为一个接口服务；这里想要一个代理类，满足所有的业务接口

2. 代理设计模式

  • 不管是真实代理类还是静态代理类都一定要接收真实业务实现子类对象；
  • 由于动态代理类不再与某一个具体的接口进行捆绑应该可以动态获取类的接口；

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这里要用到一个invocationHandle的接口来处理，他有一个invoke方法

还有

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

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3. CGLIB实现代理设计

可以实现基于类的代理设计模式。不再与接口联系

反射与Annotation

1. 获取Annotation信息

2. 自定义Annotation

3. 工厂设计模式与Annotation