Аннотирование функционального интерфейса выражения Lambda

В Java 8 представлены Лямбда-выражения и Типовые аннотации.

С аннотациями типов можно определить аннотации Java, как показано ниже:

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE_USE)
public @interface MyTypeAnnotation {
    public String value();
}

Затем можно использовать эту аннотацию для любого типа, например, например:

Consumer<String> consumer = new @MyTypeAnnotation("Hello ") Consumer<String>() {
    @Override
    public void accept(String str) {
        System.out.println(str);
    }
};

Вот полный пример, который использует эту аннотацию для печати "Hello World" :

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.reflect.AnnotatedType;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Consumer;

public class Java8Example {
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target(ElementType.TYPE_USE)
    public @interface MyTypeAnnotation {
        public String value();
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("World!", "Type Annotations!");
        testTypeAnnotation(list, new @MyTypeAnnotation("Hello ") Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String str) {
                System.out.println(str);
            }
        });
    }

    public static void testTypeAnnotation(List<String> list, Consumer<String> consumer){
        MyTypeAnnotation annotation = null;
        for (AnnotatedType t : consumer.getClass().getAnnotatedInterfaces()) {
            annotation = t.getAnnotation(MyTypeAnnotation.class);
            if (annotation != null) {
                break;
            }
        }
        for (String str : list) {
            if (annotation != null) {
                System.out.print(annotation.value());
            }
            consumer.accept(str);
        }
    }
}

Выход будет:

Hello World! 
Hello Type Annotations!

В Java 8 также можно заменить анонимный класс в этом примере выражением лямбда:

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = Arrays.asList("World!", "Type Annotations!");
    testTypeAnnotation(list, p -> System.out.println(p));
}

Но так как компилятор передает аргумент типа Consumer для выражения лямбда, он больше не может комментировать созданный экземпляр пользователя:

testTypeAnnotation(list, @MyTypeAnnotation("Hello ") (p -> System.out.println(p))); // Illegal!

Можно было бы выразить лямбда-выражение в Потребителе, а затем аннотировать ссылку на тип выраженного выражения:

testTypeAnnotation(list,(@MyTypeAnnotation("Hello ") Consumer<String>) (p -> System.out.println(p))); // Legal!

Но это не даст желаемого результата, потому что созданный класс Consumer не будет аннотирован аннотацией выраженного выражения. Выход:

World!
Type Annotations!

Два вопроса:

  • Есть ли способ аннотировать lambda-выражение, похожее на аннотирование соответствующего анонимного класса, поэтому вы получаете ожидаемый вывод "Hello World" в приведенном выше примере?

  • В примере, где я произнес выражение лямбда и аннотировал литой тип: есть ли способ получить этот экземпляр аннотации во время выполнения или такая аннотация всегда неявно ограничивается RetentionPolicy.SOURCE?

Примеры были протестированы с помощью javac и компилятора Eclipse.

Обновление

Я попробовал предложение от @assylias, вместо этого комментируя параметр, что вызвало интересный результат. Ниже приведен обновленный метод тестирования:

public static void testTypeAnnotation(List<String> list, Consumer<String> consumer){
    MyTypeAnnotation annotation = null;
    for (AnnotatedType t :  consumer.getClass().getAnnotatedInterfaces()) {
        annotation = t.getAnnotation(MyTypeAnnotation.class);
        if (annotation != null) {
            break;
        }
    }
    if (annotation == null) {
            // search for annotated parameter instead
        loop: for (Method method : consumer.getClass().getMethods()) {
            for (AnnotatedType t : method.getAnnotatedParameterTypes()) {
                annotation = t.getAnnotation(MyTypeAnnotation.class);
                if (annotation != null) {
                    break loop;
                }
            }
        }
    }
    for (String str : list) {
        if (annotation != null) {
            System.out.print(annotation.value());
        }
        consumer.accept(str);
    }
}

Теперь можно также получить результат "Hello World" при аннотации параметра анонимного класса:

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = Arrays.asList("World!", "Type Annotations!");
    testTypeAnnotation(list, new Consumer<String>() {
        @Override
        public void accept(@MyTypeAnnotation("Hello ") String str) {
            System.out.println(str);
        }
    });
}

Но аннотирование параметра не работает для лямбда-выражений:

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = Arrays.asList("World!", "Type Annotations!");
    testTypeAnnotation(list, (@MyTypeAnnotation("Hello ") String str) ->  System.out.println(str));
}

Интересно, что также невозможно получить имя параметра (при компиляции с помощью javac -параметра) при использовании лямбда-выражения. Я не уверен, хотя, если это поведение предназначено, если аннотации параметров lambdas еще не реализованы или если это следует считать ошибкой компилятора.

Ответ 1

После перехода на Java SE 8 Final Specification я могу ответить на мои вопросы.

(1) В ответ на мой первый вопрос

Есть ли способ аннотировать лямбда-выражение, подобное аннотации соответствующий анонимный класс, поэтому можно получить ожидаемый "Hello World" в примере выше?

Нет.

При аннотации Class Instance Creation Expression (§15.9) анонимного типа аннотация будет сохранена в файле класса либо для расширяющегося интерфейса, либо для расширяющегося класса анонимного типа.

Для следующей анонимной аннотации интерфейса

Consumer<String> c = new @MyTypeAnnotation("Hello ") Consumer<String>() {
    @Override
    public void accept(String str) {
        System.out.println(str);
    }
};

аннотация типа может быть доступна во время выполнения, вызывая Class#getAnnotatedInterfaces():

MyTypeAnnotation a = c.getClass().getAnnotatedInterfaces()[0].getAnnotation(MyTypeAnnotation.class);

Если вы создаете анонимный класс с пустым телом, как это:

class MyClass implements Consumer<String>{
    @Override
    public void accept(String str) {
        System.out.println(str);
    }
}
Consumer<String> c = new @MyTypeAnnotation("Hello ") MyClass(){/*empty body!*/};

аннотация типа можно также получить во время выполнения, вызвав Class#getAnnotatedSuperclass():

MyTypeAnnotation a = c.getClass().getAnnotatedSuperclass().getAnnotation(MyTypeAnnotation.class);

Этот вид аннотаций типа не возможен для лямбда-выражений.

На стороне примечания такой вид аннотации также невозможен для обычных экземпляров создания экземпляра класса следующим образом:

Consumer<String> c = new @MyTypeAnnotation("Hello ") MyClass();

В этом случае аннотация типа будет храниться в структуре method_info метода, где это выражение произошло, а не как аннотации самого типа (или любой из его супер-типов).

Это различие важно, поскольку аннотации, хранящиеся в методе_info, не будут доступны во время выполнения API отражения Java. Если посмотреть на сгенерированный код байта с ASM, то разница выглядит следующим образом:

Тип Аннотации к созданию экземпляра анонимного интерфейса:

@Java8Example$MyTypeAnnotation(value="Hello ") : CLASS_EXTENDS 0, null
// access flags 0x0
INNERCLASS Java8Example$1

Тип Аннотации к созданию экземпляра обычного класса:

NEW Java8Example$MyClass
@Java8Example$MyTypeAnnotation(value="Hello ") : NEW, null

В первом случае аннотация связана с внутренним классом, во втором случае аннотация связана с выражением создания экземпляра внутри кода байтов методов.

(2) В ответ на комментарий от @assylias

Вы также можете попробовать (@MyTypeAnnotation ( "Hello" ) String s) → System.out.println(s), хотя мне не удалось получить доступ к значение аннотации...

Да, это действительно возможно в соответствии со спецификацией Java 8. Но в настоящее время невозможно получить аннотации типов формальных параметров лямбда-выражений через API отражения Java, что, скорее всего, связано с этой ошибкой JDK: Type Annotations Cleanup. Кроме того, компилятор Eclipse еще не сохраняет соответствующий атрибут Runtime [In] VisibleTypeAnnotations в файле класса - соответствующая ошибка найдена здесь: Имена и аннотации параметров Lambda не попадают в класс файлы.

(3) В ответ на мой второй вопрос

В примере, где я произвел лямбда-выражение и аннотировал casted type: есть ли способ получить этот экземпляр аннотации во время выполнения или такая аннотация всегда неявно ограничивается RetentionPolicy.SOURCE?

При аннотировании типа выраженного выражения эта информация также сохраняется в структуре method_info файла класса. То же самое верно для других возможных местоположений аннотаций типа внутри кода метода, такого как, например, if(c instanceof @MyTypeAnnotation Consumer). В настоящее время нет публичного API отражения Java для доступа к этим аннотациям кода. Но поскольку они хранятся в файле класса, по крайней мере потенциально возможно получить к ним доступ во время выполнения - например, путем чтения байтового кода класса с внешней библиотекой, например ASM.

На самом деле, мне удалось получить пример "Hello World", работающий с литым выражением типа

testTypeAnnotation(list,(@MyTypeAnnotation("Hello ") Consumer<String>) (p -> System.out.println(p)));

путем анализа байтового кода вызывающих методов с использованием ASM. Но код очень взломан и неэффективен, и, вероятно, в производственном коде нельзя делать что-то подобное. Во всяком случае, только для полноты, вот полный рабочий пример "Hello World":

import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.reflect.AnnotatedType;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.URL;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Consumer;

import org.objectweb.asm.AnnotationVisitor;
import org.objectweb.asm.ClassReader;
import org.objectweb.asm.ClassVisitor;
import org.objectweb.asm.Label;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;
import org.objectweb.asm.TypePath;
import org.objectweb.asm.TypeReference;

public class Java8Example {
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target(ElementType.TYPE_USE)
    public @interface MyTypeAnnotation {
        public String value();
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("World!", "Type Annotations!");
        testTypeAnnotation(list, new @MyTypeAnnotation("Hello ") Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String str) {
                System.out.println(str);
            }
        });
        list = Arrays.asList("Type-Cast Annotations!");
        testTypeAnnotation(list,(@MyTypeAnnotation("Hello ") Consumer<String>) (p -> System.out.println(p)));
    }

    public static void testTypeAnnotation(List<String> list, Consumer<String> consumer){
        MyTypeAnnotation annotation = null;
        for (AnnotatedType t :  consumer.getClass().getAnnotatedInterfaces()) {
            annotation = t.getAnnotation(MyTypeAnnotation.class);
            if (annotation != null) {
                break;
            }
        }
        if (annotation == null) {
            // search for annotated parameter instead
            loop: for (Method method : consumer.getClass().getMethods()) {
                for (AnnotatedType t : method.getAnnotatedParameterTypes()) {
                    annotation = t.getAnnotation(MyTypeAnnotation.class);
                    if (annotation != null) {
                        break loop;
                    }
                }
            }
        }
        if (annotation == null) {
            annotation = findCastAnnotation();
        }
        for (String str : list) {
            if (annotation != null) {
                System.out.print(annotation.value());
            }
            consumer.accept(str);
        }
    }

    private static MyTypeAnnotation findCastAnnotation() {
        // foundException gets thrown, when the cast annotation is found or the search ends.
        // The found annotation will then be stored at foundAnnotation[0]
        final RuntimeException foundException = new RuntimeException();
        MyTypeAnnotation[] foundAnnotation = new MyTypeAnnotation[1];
        try {
            // (1) find the calling method
            StackTraceElement[] stackTraceElements = Thread.currentThread().getStackTrace();
            StackTraceElement previous = null;
            for (int i = 0; i < stackTraceElements.length; i++) {
                if (stackTraceElements[i].getMethodName().equals("testTypeAnnotation")) {
                    previous = stackTraceElements[i+1];
                }
            }
            if (previous == null) {
                // shouldn't happen
                return null;
            }
            final String callingClassName = previous.getClassName();
            final String callingMethodName = previous.getMethodName();
            final int callingLineNumber = previous.getLineNumber();
            // (2) read and visit the calling class
            ClassReader cr = new ClassReader(callingClassName);
            cr.accept(new ClassVisitor(Opcodes.ASM5) {
                @Override
                public MethodVisitor visitMethod(int access, String name,String desc, String signature, String[] exceptions) {
                    if (name.equals(callingMethodName)) {
                        // (3) visit the calling method
                        return new MethodVisitor(Opcodes.ASM5) {
                            int lineNumber;
                            String type;
                            public void visitLineNumber(int line, Label start) {
                                this.lineNumber = line;
                            };
                            public void visitTypeInsn(int opcode, String type) {
                                if (opcode == Opcodes.CHECKCAST) {
                                    this.type = type;
                                } else{
                                    this.type = null;
                                }
                            };
                            public AnnotationVisitor visitInsnAnnotation(int typeRef, TypePath typePath, String desc, boolean visible) {
                                if (lineNumber == callingLineNumber) {
                                    // (4) visit the annotation, if this is the calling line number AND the annotation is 
                                    // of type MyTypeAnnotation AND it was a cast expression to "java.util.function.Consumer"
                                    if (desc.endsWith("Java8Example$MyTypeAnnotation;") && this.type != null && this.type.equals("java/util/function/Consumer")) {
                                        TypeReference reference = new TypeReference(typeRef);
                                        if (reference.getSort() == TypeReference.CAST) {
                                            return new AnnotationVisitor(Opcodes.ASM5) {
                                                public void visit(String name, final Object value) {
                                                    if (name.equals("value")) {
                                                        // Heureka! - we found the Cast Annotation
                                                        foundAnnotation[0] = new MyTypeAnnotation() {
                                                            @Override
                                                            public Class<? extends Annotation> annotationType() {
                                                                return MyTypeAnnotation.class;
                                                            }
                                                            @Override
                                                            public String value() {
                                                                return value.toString();
                                                            }
                                                        };
                                                        // stop search (Annotation found)
                                                        throw foundException;
                                                    }
                                                };
                                            };
                                        }
                                    }
                                } else if (lineNumber > callingLineNumber) {
                                    // stop search (Annotation not found)
                                    throw foundException;
                                }
                                return null;
                            };

                        };
                    }
                    return null;
                }
            }, 0);
        } catch (Exception e) {
            if (foundException == e) {
                return foundAnnotation[0];
            } else{
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return null;
    }
}

Ответ 2

Одна возможная работа вокруг этого может быть полезной - определить пустые интерфейсы, которые расширяют интерфейс, который лямбда собирается реализовать, а затем использовать для этого пустого интерфейса только для использования аннотации. Например:

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import java.util.function.Consumer;

public class Main
{
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target(ElementType.TYPE_USE)
    public @interface MyAnnotation {
        public String value();
    }

    @MyAnnotation("Get this")
    interface AnnotatedConsumer<T> extends Consumer<T>{};

    public static void main( String[] args )
    {
        printMyAnnotationValue( (AnnotatedConsumer<?>)value->{} );
    }

    public static void printMyAnnotationValue( Consumer<?> consumer )
    {
        Class<?> clas = consumer.getClass();
        MyAnnotation annotation = clas.getAnnotation( MyAnnotation.class );
        for( Class<?> infClass : clas.getInterfaces() ){
            annotation = infClass.getAnnotation( MyAnnotation.class );
            System.out.println( "MyAnnotation value: " + annotation.value() );
        }
    }
}

Затем аннотация добавляется на интерфейсах, реализуемых классом, и может использоваться повторно, если вы хотите, чтобы одна и та же аннотация в другом месте.

Ответ 3

public class Calculator {

public static void main(String[] args) {

    try(Scanner scanner=new Scanner(System.in)){
    System.out.println("Enter the operation to perform");
    String key=scanner.next();
    int i,j;
    switch (key) {
    case "Add":
        System.out.println("Input 2 values for addtion");
        i =scanner.nextInt();
        j=scanner.nextInt();
        Calculate<Integer> add=(Integer a, Integer b)-> a+b;
        System.out.println("After Addition of values="+add.calculate(i, j));
        break;

    case "Multiply":
        System.out.println("Input 2 values for Multiplication");
         i=scanner.nextInt();
         j=scanner.nextInt();
         Calculate<Integer> multiplication=(a,b)->a*b;
         System.out.println("After Multiplication of values="+multiplication.calculate(i, j));
        break;
    case "Subtract":
        System.out.println("Input 2 values for Subtraction");
         i=scanner.nextInt();
         j=scanner.nextInt();
         Calculate<Integer> subtract=(a,b)->a-b;
        System.out.println("After Subtraction of values="+subtract.calculate(i, j));
        break;
    case "Division":
        System.out.println("Input 2 values for Division");
         i=scanner.nextInt();
         j=scanner.nextInt();
         Calculate<Integer> division=(a,b)->a/b;
         if(j>0){
        System.out.println("After Division of values="+division.calculate(i, j));
         }else{
             throw new Exception("Second value is 0. Please change the value");
         }
        break;

    default:
        break;
    }
    }catch(Exception e){
        e.printStackTrace();
    }
}
}

** Использовать интерфейс **

 @FunctionalInterface
    public interface Calculate<T> {

    public T calculate(T a,T b);
}