什么是注解？

用一个词就可以描述注解，那就是元数据，即一种描述数据的数据。所以，可以说注解就是源代码的元数据。比如，下面这段代码：

@Override
public String toString() {
    return "This is String Representation of current object.";
}

上面的代码中，我重写了toString()方法并使用了@Override注解。但是，即使我不使用@Override注解标记代码，程序也能够正常执行。那么，该注解表示什么？这么写有什么好处吗？事实上，@Override告诉编译器这个方法是一个重写方法（描述方法的元数据），如果父类中不存在该方法，编译器便会报错，提示该方法没有重写父类中的方法。
如果我不小心拼写错误，例如将toString()写成了toStrring()，而且我也没有使用@Override注解，那程序依然能编译运行。但运行结果会和我期望的大不相同。现在我们了解了什么是注解，并且使用注解有助于阅读程序。
Annotation是一种应用于类、方法、参数、变量、构造器及包声明中的特殊修饰符。它是一种由JSR-175标准选择用来描述元数据的一种工具。

为什么要引入注解？

使用Annotation之前（甚至在使用之后），XML被广泛的应用于描述元数据。不知何时开始一些应用开发人员和架构师发现XML的维护越来越糟糕了。他们希望使用一些和代码紧耦合的东西，而不是像XML那样和代码是松耦合的（在某些情况下甚至是完全分离的）代码描述。
如果你在Google中搜索“XML vs Annotation”，会看到许多关于这个问题的辩论。最有趣的是XML配置其实就是为了分离代码和配置而引入的。上述两种观点可能会让你很疑惑，两者观点似乎构成了一种循环，但各有利弊。下面我们通过一个例子来理解这两者的区别。
假如你想为应用设置很多的常量或参数，这种情况下，XML是一个很好的选择，因为它不会同特定的代码相连。如果你想把某个方法声明为服务，那么使用Annotation会更好一些，因为这种情况下需要注解和方法紧密耦合起来，开发人员也必须认识到这点。
另一个很重要的因素是Annotation定义了一种标准的描述元数据的方式。在这之前，开发人员通常使用他们自己的方式定义元数据。例如，使用标记interfaces、注释、transient关键字等等。每个程序员按照自己的方式定义元数据，而不像Annotation这种标准的方式。
目前，许多框架将XML和Annotation两种方式结合使用，平衡两者之间的利弊。

Annotation是如何工作的？怎么编写自定义的Annotation？

编写Annotation非常简单，可以将Annotation的定义同接口的定义进行比较。我们来看两个例子：一个是标准注解@Override，另一个是用户自定义注解@Todo。

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {
}

对于@Override注解你可能有些疑问，它什么都没做，那它是如何检查在父类中有一个同名的函数呢。当然，不要惊讶，@Override注解的定义不仅仅只有这么一点代码。这部分内容很重要，我不得不再次重复：Annotation仅仅是元数据，和业务逻辑无关。
理解起来有点困难，但就是这样。如果Annotation不包含业务逻辑，那么必须有人来实现这些逻辑。元数据的用户来做这个事情。Annotation仅仅提供它定义的属性（类/方法/包/域）的信息。Annotation的用户（同样是一些代码）来读取这些信息并实现必要的逻辑。
当我们使用Java的标注Annotation（例如@Override）时，JVM就是一个用户，它在字节码层面工作。到这里，应用开发人员还不能控制也不能使用自定义的注解。因此，我们讲解一下如何编写自定义的Annotation。
我们来逐个讲述编写自定义Annotation的要点。上面的例子中，你看到一些注解应用在注解上。
J2SE5.0版本在java.lang.annotation提供了四种元注解，专门注解其他的注解：

• @Documented：一个简单的Annotation标记注解，表示是否将注解信息添加在java文档中
• @Retention：定义该注解的生命周期
  • RetentionPolicy.SOURCE：在编译阶段丢弃。这些注解在编译结束之后就不再有任何意义，所以它们不会写入字节码。@Override、@SuppressWarnings都属于这类注解
  • RetentionPolicy.CLASS：在类加载的时候丢弃。在字节码文件的处理中有用。注解默认使用这种方式
  • RetentionPolicy.RUNTIME：始终不会丢弃，运行期间也保留该注解，因此可以使用反射机制读取该注解的信息。我们自定义的注解通常使用这种方式
• @Target：表示该注解用于什么地方。如果不明确指出，该注解可以放在任何地方。以下是一些可用的参数
  • ElementType.TYPE：用于描述类、接口或Enum声明
  • ElementType.FIELD：用于描述实例变量
  • ElementType.METHOD
  • ElementType.PARAMETER
  • ElementType.CONSTRUCTOR
  • ElementType.LOCAL_VARIABLE
  • ElementType.ANNOTATION_TYPE
  • ElementType.PACKAGE：用于记录java文件的package信息
• @Inherited：定义该注释和子类的关系

那么，注解的内部到底是如何定义的呢？Annotation只支持基本类型、String及枚举类型。注释中所有的属性被定义成方法，并允许提供默认值。

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Todo {
    public enum Priority {
        LOW, MEDIUM, HIGH
    }

    public enum Status {
        STARTED, NOT_STARTED
    }

    public String author() default "Yash";

    public Priority priority() default Priority.LOW;

    public Status status() default Status.NOT_STARTED;
}

下面的例子演示了如何使用上面的注解。

@Todo(author = "Leif Liu", priority = Todo.Priority.MEDIUM, status = Todo.Status.STARTED)
public void incompleteMethod() {}

如果注解中只有一个属性，可以直接命名为“value”，使用时无需再标明属性名。

@interface Author {
    String value();
}

@Author("Leif Liu")
public void someMethod() {}

目前为止一切看起来都还不错。我们定义了自己的注解并将其应用在业务逻辑的方法上。现在我们需要写一个用户程序调用我们的注解。这里我们需要使用反射机制。如果你熟悉反射代码，就会知道反射可以提供类名、方法和实例变量对象。所有这些对象都有getAnnotation()这个方法用来返回注解信息。
我们需要把这个对象转换为我们自定义的注释（使用instanceof检查之后），同时也可以调用自定义注释里面的方法。看看以下的实例代码，使用了上面的注解：

Class<Test> testClass = Test.class;

for (Method method : testClass.getMethods()) {
    Todo todoAnnotation = method.getAnnotation(Todo.class);

    if (todoAnnotation != null) {
        System.out.println("Method Name : " + method.getName());
        System.out.println("Author : " + todoAnnotation.author());
        System.out.println("Priority : " + todoAnnotation.priority());
        System.out.println("Status : " + todoAnnotation.status());
    }
}

注解用例

注解的功能很强大，Spring和Hebernate这些框架在日志和有效性中大量使用了注解功能。注解可以应用在使用标记接口的地方。不同的是标记接口用来定义完整的类，但你可以为单个的方法定义注释，例如是否将一个方法暴露为服务。
在最新的Servlet3.0中引入了很多新的注解，尤其是和Servlet安全相关的注解。
@HandlesTypes：该注解用来表示一组传递给ServletContainerInitializer的应用类
@HttpConstraint：该注解代表所有HTTP方法的应用请求的安全约束，和ServletSecurity注释中定义的HttpMethodConstraint安全约束不同
@HttpMethodConstraint：指明不同类型请求的安全约束，和ServletSecurity注解中描述HTTP协议方法类型的注释不同
@MultipartConfig：该注解标注在Servlet上面，表示该Servlet希望处理的请求的MIME类型是multipart/form-data
@ServletSecurity：该注解标注在Servlet继承类上面，强制该HTTP协议请求遵循安全约束
@WebFilter：该注解用来声明一个Server过滤器
@WebInitParam：该注解用来声明Servlet或是过滤器的中的初始化参数，通常配合@WebServlet或者@WebFilter使用
@WebListener：该注解为Web应用程序上下文中不同类型的事件声明监听器
@WebServlet：该注解用来声明一个Servlet的配置