Java 注解与反射实战：自定义日志与参数校验注解

第三步：实现解析器（核心逻辑）

这是最关键的部分。通过反射拦截方法调用，解析 @Log 注解并执行日志记录逻辑。

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;

public class LogAnnotationProcessor {
    /**
     * 执行带日志注解的方法
     */
    public static Object executeWithLog(Object target, String methodName, Object... args) {
        try {
            // 1. 获取方法对象
            Class<?>[] paramTypes = Arrays.stream(args)
                    .map(arg -> arg == null ? Object.class : arg.getClass())
                    .toArray(Class[]::new);
            Method method = target.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);

            // 2. 检查是否有@Log 注解，无则直接执行
            if (!method.isAnnotationPresent(Log.class)) {
                return method.invoke(target, args);
            }

            // 3. 解析注解属性
            Log logAnnotation = method.getAnnotation(Log.class);
            String description = logAnnotation.description();
            boolean recordParams = logAnnotation.recordParams();
            boolean recordResult = logAnnotation.recordResult();
            boolean recordException = logAnnotation.recordException();

            // 4. 记录开始日志
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("\n===== 【日志开始】" + (description.isEmpty() ? methodName : description) + " =====");
            if (recordParams) {
                System.out.println("参数：" + Arrays.toString(args));
            }

            // 5. 执行目标方法（捕获异常并记录）
            Object result;
            try {
                result = method.invoke(target, args);
            } catch (Exception e) {
                if (recordException) {
                    System.out.println("执行异常：" + e.getCause().getMessage());
                }
                throw e; // 继续抛出异常，不掩盖业务逻辑
            }

            // 6. 记录结束日志
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("耗时：" + (endTime - startTime) + "ms");
            if (recordResult) {
                System.out.println("返回值：" + result);
            }
            System.out.println("===== 【日志结束】" + (description.isEmpty() ? methodName : description) + " =====");
            return result;
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("方法执行失败：" + e.getMessage(), e);
        }
    }
}

第四步：测试效果

public class LogTest {
    public static void main(String[] args) {
        OrderService orderService = new OrderService();
        
        // 正常创建订单
        LogAnnotationProcessor.executeWithLog(orderService, "createOrder", "user_001", 99.9);
        
        // 取消订单
        LogAnnotationProcessor.executeWithLog(orderService, "cancelOrder", "ORDER_123456");
        
        // 异常场景
        try {
            LogAnnotationProcessor.executeWithLog(orderService, "createOrder", "user_002", -10.0);
        } catch (Exception e) {}
    }
}

执行结果：

===== 【日志开始】创建订单 ===== 
参数：[user_001, 99.9] 
耗时：101ms 
返回值：ORDER_1698765432100 
===== 【日志结束】创建订单 ===== 
...

案例二：自定义参数校验注解

需求分析

我们需要两个注解来替代重复的 if-else：

• @NotNull：标记参数不能为 null
• @Range：标记数值参数必须在指定范围内

第一步：定义校验注解

1. @NotNull 注解

import java.lang.annotation.*;

@Target(ElementType.PARAMETER) // 仅用于方法参数
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface NotNull {
    String message() default "参数不能为 null";
}

2. @Range 注解

import java.lang.annotation.*;

@Target(ElementType.PARAMETER)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Range {
    long min() default 0;
    long max() default Long.MAX_VALUE;
    String message() default "参数不在指定范围内";
}

第二步：业务层使用

public class UserService {
    public void addUser(
            @NotNull(message = "用户 ID 不能为空") String userId,
            @Range(min = 1, max = 120, message = "年龄必须在 1-120 岁之间") int age)
    {
        System.out.println("新增用户成功：userId=" + userId + ", age=" + age);
    }

    public void updatePoints(
            @NotNull String userId,
            @Range(min = 0, message = "积分不能为负数") int points)
    {
        System.out.println("更新积分成功：userId=" + userId + ", points=" + points);
    }
}

第三步：实现校验器

通过反射获取方法参数上的注解，逐个校验参数是否符合规则。

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Parameter;
import java.util.Arrays;

public class ParamValidator {
    public static void validate(Object target, String methodName, Object... args) throws Exception {
        // 1. 获取方法对象
        Class<?>[] paramTypes = Arrays.stream(args)
                .map(arg -> arg == null ? Object.class : arg.getClass())
                .toArray(Class[]::new);
        Method method = target.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);

        // 2. 获取方法参数列表（包含注解信息）
        Parameter[] parameters = method.getParameters();

        // 3. 遍历参数，执行校验
        for (int i = 0; i < parameters.length; i++) {
            Parameter param = parameters[i];
            Object arg = args[i];

            // 3.1 校验@NotNull
            if (param.isAnnotationPresent(NotNull.class)) {
                NotNull notNull = param.getAnnotation(NotNull.class);
                if (arg == null) {
                    throw new IllegalArgumentException(notNull.message());
                }
            }

            // 3.2 校验@Range（仅对数值类型生效）
            if (param.isAnnotationPresent(Range.class) && arg instanceof Number) {
                Range range = param.getAnnotation(Range.class);
                long value = ((Number) arg).longValue();
                if (value < range.min() || value > range.max()) {
                    throw new IllegalArgumentException(range.message());
                }
            }
        }
        // 4. 校验通过，执行方法
        method.invoke(target, args);
    }
}

第四步：测试效果

public class ValidatorTest {
    public static void main(String[] args) {
        UserService userService = new UserService();
        
        // 正常参数
        try { ParamValidator.validate(userService, "addUser", "user_001", 25); }
        catch (Exception e) { System.out.println("错误：" + e.getMessage()); }
        
        // null 参数
        try { ParamValidator.validate(userService, "addUser", null, 25); }
        catch (Exception e) { System.out.println("错误：" + e.getMessage()); }
        
        // 超出范围
        try { ParamValidator.validate(userService, "addUser", "user_002", 150); }
        catch (Exception e) { System.out.println("错误：" + e.getMessage()); }
    }
}

执行结果：

新增用户成功：userId=user_001, age=25
错误：用户 ID 不能为空
错误：年龄必须在 1-120 岁之间

设计与优化建议

1. 注解设计三要素

• 明确作用范围：用 @Target 严格限制注解的使用场景（如日志注解只用于方法）。
• 合理生命周期：需要反射解析的注解必须用 @Retention(RUNTIME)。
• 属性精简实用：只保留必要的属性，并设置合理默认值。

2. 反射解析优化技巧

• 缓存反射结果：Method、Parameter 等对象的获取有性能开销，可通过 ConcurrentHashMap 缓存注解与方法的映射关系。
• 批量处理注解：用 getAnnotations() 一次性获取所有注解，避免多次反射调用。
• 异常友好提示：校验或日志失败时，异常信息要明确。

3. 与现有框架的对比

• 日志注解：Spring 的 AOP 或 Lombok 功能更完善，但自定义注解可灵活适配特定业务需求。
• 参数校验：JSR-303 规范提供了丰富的校验注解，但自定义注解可实现框架不支持的特殊校验（如手机号格式）。

总结

注解是声明式编程的载体，让代码更简洁、意图更明确；反射是注解的执行引擎，让标记转化为实际逻辑。这对组合在框架开发中无处不在，掌握它们能让你从使用者升级为设计者。