MetaData Programme
1.1. 什么是元數(shù)據(jù)編程
什么是元數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)就是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)（data about data）。最明顯的例子是XML Schema，xml schema就是描述xml的數(shù)據(jù)，所以它是元數(shù)據(jù)。另一個(gè)例子是數(shù)據(jù)庫，比如我們可以查詢數(shù)據(jù)庫中有幾個(gè)表，每個(gè)表都有什么字段，這些數(shù)據(jù)就是元數(shù)據(jù)。Office:office" />
在開發(fā)的世界里，元數(shù)據(jù)就是能夠綁定到一個(gè)類的附加信息，在靜態(tài)或者運(yùn)行時(shí)間。JCR175給我們提供annotation就是一種元數(shù)據(jù)。
不過在這之前一個(gè)我們已經(jīng)廣泛使用的元數(shù)據(jù)是XML，如就是EJB的XML發(fā)布描述符中，你需要定義基于每一個(gè)方法的事務(wù)屬性。應(yīng)用服務(wù)器指導(dǎo)什么時(shí)候，什么地方開始，掛起或者提交一個(gè)事務(wù)，因?yàn)槟阍?/span>BEAN的XML的配置文件中的元數(shù)據(jù)內(nèi)已經(jīng)定義如方法：Required，RequiresNew，Support等等，它們綁定在你的EJB類和事務(wù)管理之間。XDoclet是另一個(gè)元數(shù)據(jù)的例子。
1.2. Annotation的意義和簡單例子
JDK1.5提供的annotation與我們所常見的classes、fieldss和methods間是什么關(guān)系。如下：如果說類和數(shù)據(jù)成員是名詞，方法是動(dòng)詞，那么annotation就是形容詞或者副詞，分別描述它們的所具有屬性。
好，現(xiàn)在就來實(shí)現(xiàn)一個(gè)annotation
import Java.lang.annotation.Retention;
package sample.annotation；
@Retention(java.lang.annotation.RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Broker 
{
String name();
String address();
}
}
使用這個(gè)annotation
Import sample.annotation.broker；
@Broker(name="anders", address="xiamen")
public class Agent {
public String getTelPhone (){
return "010-0592-2519280";
}
}
運(yùn)行期得到這個(gè)annotation
public class Main {
public static void main(String[] args){
Agent agent = new Agent();
try{
Annotation[] a = agent.getClass().getMethod("getBrokerName").getAnnotations();
for (int i=0; i<a.length ; i++) {
if( a[i] instanceof Broker){
Broker broker = (Broker)a[i];
System.out.println(broker.name());
}
}
}
catch(Exception e){
e.printStackTrace(System.out);
}
}
}
1.3. Annotation的class文件格式
利用sun公司的提供的javap，我們可以看到annotation的在class文件中的表示。以下為對(duì)比結(jié)果：
源碼：
@Retention(java.lang.annotation.RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Broker {
String name();
String address();
}
Javap結(jié)果：
Compiled from "Broker.java"
interface Broker extends java.lang.annotation.Annotation
SourceFile: "Broker.java"
minor version: 0
major version: 0
Constant pool:
const #1 = class #9; // Broker
const #2 = class #10; // Object
const #3 = class #11; //Annotation
const #4 = Asciz name;
const #5 = Asciz ()Ljava/lang/String;;
const #6 = Asciz address;
const #7 = Asciz SourceFile;
const #8 = Asciz Broker.java;
const #9 = Asciz Broker;
const #10 = Asciz java/lang/Object;
const #11 = Asciz java/lang/annotation/Annotation;
{
public abstract java.lang.String name();
public abstract java.lang.String address();
}
源碼：
@Broker(name="anders", address="xiamen")
public class Agent {
public String getTelPhone(){
return "0592-2519580";
}
}
Javap結(jié)果：
Compiled from "Agent.java"
public class Agent extends java.lang.Object
SourceFile: "Agent.java"
RuntimeVisibleAnnotations: length = 0x10
00 01 00 11 00 02 00 12 73 00 13 00 14 73 00 15
minor version: 0
major version: 0
Constant pool:
const #1 = Method #4.#22;// java/lang/Object."<init>":()V
const #2 = String #23; // 0592-2519580
const #3 = class #24; // Agent
const #4 = class #25; // Object
const #5 = Asciz <init>;
const #6 = Asciz ()V;
const #7 = Asciz Code;
const #8 = Asciz LineNumberTable;
const #9 = Asciz LocalVariableTable;
const #10 = Asciz this;
const #11 = Asciz LAgent;;
const #12 = Asciz getTelPhone;
const #13 = Asciz ()Ljava/lang/String;;
const #14 = Asciz SourceFile;
const #15 = Asciz Agent.java;
const #16 = Asciz RuntimeVisibleAnnotations;
const #17 = Asciz LBroker;;
const #18 = Asciz name;
const #19 = Asciz anders;
const #20 = Asciz address;
const #21 = Asciz xiamen;
const #22 = NameAndType#5:#6;// "<init>":()V
const #23 = Asciz 0592-2519580;
const #24 = Asciz Agent;
const #25 = Asciz java/lang/Object;
// 以下為方法域，略
補(bǔ)充說明：我們都知道在java 1.0發(fā)布時(shí)，java class file的格式就已經(jīng)定下來，要說明的是為了應(yīng)未來的需要java class file設(shè)計(jì)了屬性說的機(jī)制。一直到J2SE1.4都沒有怎么改變。但這次為了更好的支持metadata技術(shù)，一共增加了8個(gè)屬性。分別是：
「EnclosingMethod」Attribute ：Anonymous Class 或 Local Inner Class 使用此 Attribute 描述該Class 的Scope。
「Signature」 Attribute：Generics 的 Class、Method、或 Filed使用此 Attribute 來記錄所要的類型，因?yàn)?/span>java的范型采用了擦拭法。
「LocalVariableTypeTable」 Attribute：主要是給 debugger 使用，目的和「LocalVariableTable」 Attribute類似，只是「LocalVariableTable」 Attribute 記錄所要的參數(shù)表，而「LocalVariableTypeTable」 Attribute 記錄參數(shù)的類型。
「RuntimeVisibleAnnotations」 Attribute：確定該annotation可以被reflection的API返回，適用對(duì)象：Class、Method、Field
「RuntimeInvisibleAnnotations」 Attribute：確定該annotation無法被reflection的API返回，適用對(duì)象： Class、Method、Field。
「RuntimeVisibleParameterAnnotations」 Attribute：同「RuntimeVisibleAnnotations」 Attribute，適用對(duì)象：Method，（該Method 的參數(shù)
「RuntimeInvisibleParameterAnnotations」 Attribute：同「RuntimeInvisibleAnnotations」 Attribute，適用對(duì)象：Method，（該Method 的參數(shù)。
「AnnotationDefault」 Attribute：適用對(duì)象：Method，記錄默認(rèn)值。
1.4. 為什么需要Annotation
在annotation之前我們已經(jīng)廣泛使用另外一種元數(shù)據(jù)xml，為什么需要annotation。Annotation與xml的作為元數(shù)據(jù)的區(qū)別是什么——位置。Annotation寫在源代碼中，而xml寫在外部。
為什么要這樣？如果你開發(fā)過EJB，你一定為你的EJB寫過xml描述文件。當(dāng)大量的EJB需要描述時(shí)，就出現(xiàn)了所謂的"descriptor hell"。這個(gè)也導(dǎo)致了著名的XDoclet的出現(xiàn)。而annotation出現(xiàn)可以避免這種descriptor hell。另外你更改了某個(gè)方法為其增加或者減少一個(gè)參數(shù)，你就對(duì)應(yīng)的修改xml文件，而使用annotation則不必。使用annotation將開發(fā)和部署更方便，提供開發(fā)效率。
另外：使用xml的另一個(gè)問題是：很多Xml配置太過verbose。相比較EJB和Hibernate 或者Webwork可以明顯的發(fā)現(xiàn)不同。
1.5. 再議Annotation
在EJB3中，Annotation把開發(fā)和部署的工作合在一起。但是在一些企業(yè)環(huán)境中，開發(fā)人員并不控制諸如數(shù)據(jù)源名等（這些是部署部門和管理部門的工作），這樣把數(shù)據(jù)源名寫在xml中將比較好。
Annotation是本身靜態(tài)的，一旦添加或者修改annotation都需要重新編譯，在運(yùn)行時(shí)讀取，這樣就喪失了運(yùn)行時(shí)配置的能力。因此Annotations 不會(huì)取代xml，它只是提供了另一種途徑。并且我相信sun公司將在未來提供一個(gè)方式可以在運(yùn)行期更改metadata。
關(guān)于這點(diǎn)TSS上有著很激烈的討論，很多開發(fā)人員提出：利用xml來更改annotation，并希望類似的方式能被采納為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。比如使用如下格式：
<class name="org.hibernate.Item">
@Entity
@Table(name="AUCTION_ITEM")
<method sig="getBar()">@Transient</method>
<method sig="doSomething(int, String)">
@Tx(REQUIRES_NEW)
</method>
</class>
當(dāng)然也有不同意見：But then, I think of "overriding" as a different problem to "xml deployment descriptors", and so I think we need two solutions. I think Cedric and Bill are trying to kill two birds with one stone, so maybe their proposals are better....
關(guān)于為annotation提供動(dòng)態(tài)配置能力的問題，其中一個(gè)網(wǎng)友認(rèn)為：Sun make it real pain to do the deployment XML so that they can introduce annotation to fix it. The annotation can make code/deployment coupling so strong that Sun can come out with a new way (annotation interceptor in jdk 1.6? :)) for fixing it. and the cycles goes on...這讓我想起了類似的現(xiàn)象：JSP和TagLib。希望Annotation不會(huì)和TagLib有同樣的命運(yùn)。
Annotation本身引入另一種類型的接口。在EJB3中確實(shí)使程序更加POJO，也消除了一些接口。并且編譯后的代碼也可以直接移植到另一個(gè)并不處理這些annotations的環(huán)境中（感謝VM在加載類時(shí)并不檢查那些annotations的classes，甚至這些類不在classpath中）。然而代碼也確實(shí)增加了另一些接口。這個(gè)表現(xiàn)在編譯期，如果沒有這些annotation classes，是編譯不過的。
另一個(gè)問題（還好不算很重要），關(guān)于annotation的namespace。在多層應(yīng)用的系統(tǒng)中，可能會(huì)出現(xiàn)同樣的全局annotation的namespace沖突。比如一些公共的annotation，如@Transaction，將會(huì)被應(yīng)用在很多個(gè)層次中。盡量讓namespace長些，可以避免這個(gè)問題。
1.6. 元數(shù)據(jù)編程的應(yīng)用：
Annotation已經(jīng)被集成到很多的java規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中，很重要的是它已經(jīng)被J2EE標(biāo)準(zhǔn)，如EJB3所采用，當(dāng)然也被許多開源的組件體系如：ASPectJ。
Annotation最重要的應(yīng)用將是AOP：由于annotation可以天然的表示系統(tǒng)中的另一個(gè)橫切面，同時(shí)Annotation的識(shí)別是通過反射得到的，所以Annotation很自然的應(yīng)用到基于動(dòng)態(tài)代理的AOP實(shí)現(xiàn)。AOP－Alliance也支持metadata handling。AspectJ也發(fā)布了基于annotation的新版本。
在實(shí)現(xiàn)AOP上，使用annotation也比使用XML有一個(gè)優(yōu)勢：如前所述，annotation更像是形容詞和副詞，這樣比較不容易verbose。當(dāng)然這個(gè)是相對(duì)的，在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)中更依賴開發(fā)人員的努力。
這里，筆者將展示一個(gè)不完整也不成熟的基于annotation的AOP例子代碼——關(guān)于銀行卡的例子。
功能需求：銀行卡業(yè)務(wù)分為轉(zhuǎn)帳，查詢余額，查詢明細(xì)，POS消費(fèi)等。這其中轉(zhuǎn)帳和POS消費(fèi)是要收費(fèi)的（轉(zhuǎn)帳收取的是用戶的手續(xù)費(fèi)，而POS消費(fèi)收取的是商家的手續(xù)費(fèi)），另外POS消費(fèi)還可能有積分的（比如筆者的牡丹貸記卡）。消費(fèi)轉(zhuǎn)帳都要記錄明細(xì)。但查詢余額就不需要記錄在明細(xì)中。
代碼如下（在這個(gè)例子沒有用動(dòng)態(tài)代理也沒有用已有的AOP框架，使代碼看起來簡單些）
1// 銀行卡對(duì)象
2
3public class Card {
4
5 private String account;
6
7//some field method
8
9}
10
11Annotation:
12
13// 手續(xù)費(fèi)
14
15// type= "user"， 表示收取用戶手續(xù)費(fèi)； type= "Biz", 表示收取商家手續(xù)費(fèi)
16
17public @interface Fee{
18
19 String type();
20
21}
22
23// 積分
24
25public @interface Index {
26
27}
28
29// 記錄明細(xì)
30
31public @interface BizLog {
32
33}
34
35// 事務(wù)處理
36
37public @interface Transaction {
38
39}
40
41// 業(yè)務(wù)接口
42
43public interface BizAction {
44
45 void execute(Card card, RunData rundata);
46
47}
48
49// 轉(zhuǎn)帳業(yè)務(wù)
50
51@Fee(type="user")
52
53@Transaction
54
55@BizLog
56
57public class TransferAction implements BizAction {
58
59 public void execute(Card card, RunData rundata) {
60
61 //To change body of implemented methods use File | Settings | File Templates.
62
63 }
64
65}
66
67// POS消費(fèi)
68
69@Fee(type="Biz")
70
71@Transaction
72
73@BizLog
74
75@Index
76
77public class POSAction implements BizAction {
78
79 public void execute(Card card, RunData rundata) {
80
81 //To change body of implemented methods use File | Settings | File Templates.
82
83 }
84
85}
86
87// 查詢明細(xì)
88
89public class QueryDetail implements BizAction {
90
91 public void execute(Card card, RunData rundata) {
92
93 //To change body of implemented methods use File | Settings | File Templates.
94
95 }
96
97}
98
99// 業(yè)務(wù)操作監(jiān)視器接口
100
101public interface BizActionMonitor {
102
103 void execute(BizAction action, RunData rundata);
104
105}
106
107// 業(yè)務(wù)操作監(jiān)視器實(shí)現(xiàn)
108
109public class BizActionMonitorImpl implements BizActionMonitor{
110
111 public void execute(BizAction action, RunData rundata) {
112
113 Annotation[] annotations = action.getClass().getAnnotations();
114
115 for(Annotation annotation : annotations){
116
117 if (annotation instanceof Fee){ // 計(jì)算手續(xù)費(fèi) }
118
119 if (annotation instanceof Index){ //計(jì)算積分 }
120
121 if (annotation instanceof Transaction){ // 準(zhǔn)備事務(wù) }
122
123 if (annotation instanceof BizLog){ // 記錄明細(xì) }
124
125 }
126
127 }
128
129}
130
131// 控制器對(duì)象
132
133public class controller{
134
135 private BizActionMonitor monitor;
136
137 public void execute(BizActionUI, rundata){
138
139 BizAction action = getAction(BizActionUI);
140
141 monitor.execute(action, rundata);
142
143 }
144
145}
146
147// 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)
148
149public interface RunData {
150
151 // some method
152
153}
154
155// 用戶設(shè)備（POS機(jī)， ATM或者柜臺(tái)終端）接口
156
157public class BizActionUI {
158
159 private RunData rundata;
160
161 private Controller controller;
162
163 public BizActionUI(RunData rundata, Controller controller){
164
165 this.rundata = rundata;
166
167 this.controller = controller;
168
169 }
170
171 public void execute(){ // 某個(gè)子類實(shí)現(xiàn) }
172
173 public void commit(){
174
175 controller.execute(this, rundata);
176
177 }
178
179}
180
181public class Main{
182
183 private Rundata rundata;
184
185 private Controller controller;
186
187 public populateUI(command){
188
189 BizActionUI ui = getUI(command);
190
191 ui.execute();
192
193 }
194
195 public BizActionUI getUI(command){
196
197 //
198
199 BizActionUI ui
200
201 if( //.){
202
203 ui = new SomeBizActionUI(rundata, controller);
204
205 }
206
207 return ui;
208
209 }
210
211 public static main(String[] args){
212
213 //
214
215 Main main = new Main();
216
217 main.populateUI(command)
218
219 //
220
221 }
222
223}
224
225
1.7. 結(jié)束語：
本文討論了annotation技術(shù)，展示了annotation的class文件格式，并討論了annotation技術(shù)本身的優(yōu)勢和不足，并于現(xiàn)有的xml技術(shù)加以比較，展望了annotation技術(shù)的應(yīng)用前景AOP。
限于筆者自身的水平（包括技術(shù)水平和寫作水平），技術(shù)上對(duì)annotation的學(xué)習(xí)比較有限，寫作上也感覺好多話無法用文字來表達(dá)，因而本文的代碼會(huì)比較多（大概有一半以上）。