面试题：Java反射与注解在框架设计中的优化应用

设计思路

定义注解：通过自定义注解来标记需要进行依赖注入的字段或方法。例如，定义一个@Inject注解。

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

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.FIELD, ElementType.METHOD})
public @interface Inject {
}

扫描组件：利用类加载器和反射，扫描指定包路径下所有的类，找到带有特定注解（如@Component）的类，将这些类标记为需要进行依赖注入的组件。

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ClassScanner {
    public static List<Class<?>> scanPackage(String packageName) {
        List<Class<?>> classes = new ArrayList<>();
        String path = packageName.replace('.', '/');
        ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        URL url = classLoader.getResource(path);
        if (url == null) {
            return classes;
        }
        File directory = new File(url.getFile());
        for (File file : directory.listFiles()) {
            if (file.isDirectory()) {
                classes.addAll(scanPackage(packageName + "." + file.getName()));
            } else if (file.getName().endsWith(".class")) {
                try {
                    String className = packageName + '.' + file.getName().substring(0, file.getName().length() - 6);
                    classes.add(Class.forName(className));
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        return classes;
    }
}

依赖查找与注入：对于扫描到的组件类，通过反射获取其字段和方法，检查是否有@Inject注解。如果有，查找对应的依赖实例并注入。对于字段注入，直接通过Field.set方法设置值；对于方法注入，通过Method.invoke方法调用相应的方法。

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class Injector {
    private Map<Class<?>, Object> instanceMap = new HashMap<>();

    public void injectDependencies() {
        List<Class<?>> componentClasses = ClassScanner.scanPackage("your.package.name");
        for (Class<?> componentClass : componentClasses) {
            try {
                Object instance = componentClass.newInstance();
                instanceMap.put(componentClass, instance);
                for (Field field : componentClass.getDeclaredFields()) {
                    if (field.isAnnotationPresent(Inject.class)) {
                        field.setAccessible(true);
                        field.set(instance, findDependency(field.getType()));
                    }
                }
                for (Method method : componentClass.getDeclaredMethods()) {
                    if (method.isAnnotationPresent(Inject.class)) {
                        method.setAccessible(true);
                        Object[] args = new Object[method.getParameterTypes().length];
                        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
                            args[i] = findDependency(method.getParameterTypes()[i]);
                        }
                        method.invoke(instance, args);
                    }
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    private Object findDependency(Class<?> type) {
        return instanceMap.get(type);
    }
}

性能和资源优化：
- 缓存实例：在依赖查找过程中，使用一个Map来缓存已经创建的实例，避免重复创建相同的对象，提高性能。例如instanceMap。
- 减少反射调用频率：对于频繁使用的组件，在初始化时就完成依赖注入，而不是每次使用时都通过反射进行注入。
- 延迟加载：对于一些不常用的依赖，可以采用延迟加载的策略，只有在真正需要时才进行实例化和注入。

关键代码实现要点

自定义注解：确保注解的RetentionPolicy设置为RUNTIME，这样在运行时才能通过反射获取到注解信息。
类扫描：合理利用类加载器和文件系统操作，高效地扫描指定包路径下的所有类文件。注意处理嵌套包的情况。
反射操作：在使用反射进行字段设置和方法调用时，要注意设置访问权限，确保可以访问私有字段和方法。同时，要处理可能出现的异常，如IllegalAccessException、InvocationTargetException等。
依赖管理：设计一个有效的依赖查找机制，能够根据类型准确找到对应的依赖实例。并且通过缓存等方式优化查找性能。

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面试题：Java反射与注解在框架设计中的优化应用

知识考点

面试题答案

设计思路

关键代码实现要点