MyBatis原理分析（通俗易懂）

墨蓝 2022-01-21 01:27 289阅读 0赞

### MyBatis原理分析 ###

*  MyBatis工作流程简述
 *  原生MyBatis原理分析
 *   *  初始化工作
     *   *  解析配置文件
         *  配置类方式
     *  执行SQL
     *   *  SqlSession API方式
         *  接口方式

真正掌握一个框架源码分析是少不了的~

在讲解整合Spring的原理之前理解原生的MyBatis执行原理是非常有必要的

# MyBatis工作流程简述 #

**传统工作模式：**

public static void main(String[] args) { 
    		InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml");
    		SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
    		SqlSession sqlSession = factory.openSession();
    		String name = "tom";
    		List<User> list = sqlSession.selectList("com.demo.mapper.UserMapper.getUserByName",params);
    }

1.  创建SqlSessionFactoryBuilder对象，调用build(inputstream)方法读取并解析配置文件，返回SqlSessionFactory对象
2.  由SqlSessionFactory创建SqlSession 对象，没有手动设置的话事务默认开启
3.  调用SqlSession中的api，传入Statement Id和参数，内部进行复杂的处理，最后调用jdbc执行SQL语句，封装结果返回。

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**使用Mapper接口：**  
由于面向接口编程的趋势，MyBatis也实现了通过接口调用mapper配置文件中的SQL语句

public static void main(String[] args) { 
    		//前三步都相同
    		InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml");
    		SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
    		SqlSession sqlSession = factory.openSession();
    		//这里不再调用SqlSession 的api，而是获得了接口对象，调用接口中的方法。
    		UserMapper mapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
    		List<User> list = mapper.getUserByName("tom");
    }

# 原生MyBatis原理分析 #

## 初始化工作 ##

### 解析配置文件 ###

InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml");
    //这一行代码正是初始化工作的开始。
    SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

进入源码分析：

// 1.我们最初调用的build
    public SqlSessionFactory build(InputStream inputStream) { 
    	//调用了重载方法
        return build(inputStream, null, null);
      }
    
    // 2.调用的重载方法
    public SqlSessionFactory build(InputStream inputStream, String environment, Properties properties) { 
        try { 
          // XMLConfigBuilder是专门解析mybatis的配置文件的类
          XMLConfigBuilder parser = new XMLConfigBuilder(inputStream, environment, properties);
          //这里又调用了一个重载方法。parser.parse()的返回值是Configuration对象
          return build(parser.parse());
        } catch (Exception e) { 
          throw ExceptionFactory.wrapException("Error building SqlSession.", e);
        } //省略部分代码
      }

下面进入对配置文件解析部分：  
  
首先对Configuration对象进行介绍：

> Configuration对象的结构和xml配置文件的对象几乎相同。  
>   
> 回顾一下xml中的配置标签有哪些：
> 
> > properties（属性），settings（设置），typeAliases（类型别名），typeHandlers（类型处理器），objectFactory（对象工厂），mappers（映射器）等
> 
> Configuration也有对应的对象属性来封装它们：  
> （图片来自：[https://blog.csdn.net/luanlouis/article/details/37744073）][https_blog.csdn.net_luanlouis_article_details_37744073]![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzE4NDc2OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
> 也就是说，`初始化配置文件信息的本质就是创建Configuration对象，将解析的xml数据封装到Configuration内部的属性中。`

//在创建XMLConfigBuilder时，它的构造方法中解析器XPathParser已经读取了配置文件
    //3. 进入XMLConfigBuilder 中的 parse()方法。
    public Configuration parse() { 
        if (parsed) { 
          throw new BuilderException("Each XMLConfigBuilder can only be used once.");
        }
        parsed = true;
        //parser是XPathParser解析器对象，读取节点内数据，<configuration>是MyBatis配置文件中的顶层标签
        parseConfiguration(parser.evalNode("/configuration"));
        //最后返回的是Configuration 对象
        return configuration;
    }
    
    //4. 进入parseConfiguration方法
    //此方法中读取了各个标签内容并封装到Configuration中的属性中。
    private void parseConfiguration(XNode root) { 
        try { 
          //issue #117 read properties first
          propertiesElement(root.evalNode("properties"));
          Properties settings = settingsAsProperties(root.evalNode("settings"));
          loadCustomVfs(settings);
          loadCustomLogImpl(settings);
          typeAliasesElement(root.evalNode("typeAliases"));
          pluginElement(root.evalNode("plugins"));
          objectFactoryElement(root.evalNode("objectFactory"));
          objectWrapperFactoryElement(root.evalNode("objectWrapperFactory"));
          reflectorFactoryElement(root.evalNode("reflectorFactory"));
          settingsElement(settings);
          // read it after objectFactory and objectWrapperFactory issue #631
          environmentsElement(root.evalNode("environments"));
          databaseIdProviderElement(root.evalNode("databaseIdProvider"));
          typeHandlerElement(root.evalNode("typeHandlers"));
          mapperElement(root.evalNode("mappers"));
        } catch (Exception e) { 
          throw new BuilderException("Error parsing SQL Mapper Configuration. Cause: " + e, e);
        }
    }

到此对xml配置文件的解析就结束了（下文会对部分解析做详细介绍），回到步骤 2. 中调用的重载build方法。

// 5. 调用的重载方法
    public SqlSessionFactory build(Configuration config) { 
    	//创建了DefaultSqlSessionFactory对象，传入Configuration对象。
        return new DefaultSqlSessionFactory(config);
      }

### 配置类方式 ###

发散一下思路，既然解析xml是对Configuration中的属性进行复制，那么我们同样可以在一个类中创建Configuration对象，手动设置其中属性的值来达到配置的效果。

## 执行SQL ##

先简单介绍**SqlSession**：

> SqlSession是一个接口，它有两个实现类：DefaultSqlSession（默认）和SqlSessionManager（弃用，不做介绍）  
> SqlSession是MyBatis中用于和数据库交互的`顶层类`，通常将它与ThreadLocal绑定，一个会话使用一个SqlSession，并且在使用完毕后需要close。  
> ![在这里插入图片描述][20190607113736428.png]  
> SqlSession中的两个最重要的参数，configuration与初始化时的相同，Executor为执行器，

**Executor：**

> Executor也是一个接口，他有三个常用的实现类BatchExecutor（重用语句并执行批量更新），ReuseExecutor（重用预处理语句prepared statements），SimpleExecutor（普通的执行器，默认）。

### SqlSession API方式 ###

继续分析，初始化完毕后，我们就要执行SQL了：

SqlSession sqlSession = factory.openSession();
    		String name = "tom";
    		List<User> list = sqlSession.selectList("com.demo.mapper.UserMapper.getUserByName",params);

获得sqlSession

//6. 进入openSession方法。
      public SqlSession openSession() { 
      	//getDefaultExecutorType()传递的是SimpleExecutor
        return openSessionFromDataSource(configuration.getDefaultExecutorType(), null, false);
      }
    
    //7. 进入openSessionFromDataSource。
    //ExecutorType 为Executor的类型，TransactionIsolationLevel为事务隔离级别，autoCommit是否开启事务
    //openSession的多个重载方法可以指定获得的SeqSession的Executor类型和事务的处理
    private SqlSession openSessionFromDataSource(ExecutorType execType, TransactionIsolationLevel level, boolean autoCommit) { 
        Transaction tx = null;
        try { 
          final Environment environment = configuration.getEnvironment();
          final TransactionFactory transactionFactory = getTransactionFactoryFromEnvironment(environment);
          tx = transactionFactory.newTransaction(environment.getDataSource(), level, autoCommit);
          //根据参数创建指定类型的Executor
          final Executor executor = configuration.newExecutor(tx, execType);
          //返回的是DefaultSqlSession
          return new DefaultSqlSession(configuration, executor, autoCommit);
        } catch (Exception e) { 
          closeTransaction(tx); // may have fetched a connection so lets call close()
          throw ExceptionFactory.wrapException("Error opening session. Cause: " + e, e);
        } finally { 
          ErrorContext.instance().reset();
        }
      }

执行sqlsession中的api

//8.进入selectList方法，多个重载方法。
    public <E> List<E> selectList(String statement) { 
        return this.selectList(statement, null);
    }
    public <E> List<E> selectList(String statement, Object parameter) { 
        return this.selectList(statement, parameter, RowBounds.DEFAULT);
    }
    
    public <E> List<E> selectList(String statement, Object parameter, RowBounds rowBounds) { 
        try { 
          //根据传入的全限定名+方法名从映射的Map中取出MappedStatement对象
          MappedStatement ms = configuration.getMappedStatement(statement);
          //调用Executor中的方法处理
          return executor.query(ms, wrapCollection(parameter), rowBounds, Executor.NO_RESULT_HANDLER);
        } catch (Exception e) { 
          throw ExceptionFactory.wrapException("Error querying database. Cause: " + e, e);
        } finally { 
          ErrorContext.instance().reset();
        }
     }

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介绍一下**MappedStatement** ：

*  **作用：** MappedStatement与Mapper配置文件中的一个select/update/insert/delete节点相对应。mapper中配置的标签都被封装到了此对象中，主要用途是描述一条SQL语句。
 *  \*\*初始化过程：\*\*回顾刚开始介绍的加载配置文件的过程中，会对mybatis-config.xml中的各个标签都进行解析，其中有 mappers标签用来引入`mapper.xml文件`或者配置`mapper接口`的目录。

<select id="getUser" resultType="user" >
        select * from user where id=#{id}
      </select>

这样的一个select标签会在`初始化配置文件时`被解析封装成一个`MappedStatement`对象，然后存储在Configuration对象的mappedStatements属性中，mappedStatements 是一个HashMap，存储时`key = 全限定类名 + 方法名，value = 对应的MappedStatement对象`。

*  在configuration中对应的属性为

Map<String, MappedStatement> mappedStatements = new StrictMap<MappedStatement>("Mapped Statements collection")

*  在XMLConfigBuilder中的处理：

private void parseConfiguration(XNode root) { 
        try { 
          // 省略其他标签的处理
          mapperElement(root.evalNode("mappers"));
        } catch (Exception e) { 
          throw new BuilderException("Error parsing SQL Mapper Configuration. Cause: " + e, e);
        }
      }

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继续源码中的步骤，进入 executor.query()

//此方法在SimpleExecutor的父类BaseExecutor中实现
    public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler) throws SQLException { 
    	//根据传入的参数动态获得SQL语句，最后返回用BoundSql对象表示
        BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(parameter);
        //为本次查询创建缓存的Key
        CacheKey key = createCacheKey(ms, parameter, rowBounds, boundSql);
        return query(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
     }
     
    //进入query的重载方法中
    public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException { 
        ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing a query").object(ms.getId());
        if (closed) { 
          throw new ExecutorException("Executor was closed.");
        }
        if (queryStack == 0 && ms.isFlushCacheRequired()) { 
          clearLocalCache();
        }
        List<E> list;
        try { 
          queryStack++;
          list = resultHandler == null ? (List<E>) localCache.getObject(key) : null;
          if (list != null) { 
            handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);
          } else { 
          	// 如果缓存中没有本次查找的值，那么从数据库中查询
            list = queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
          }
        } finally { 
          queryStack--;
        }
        if (queryStack == 0) { 
          for (DeferredLoad deferredLoad : deferredLoads) { 
            deferredLoad.load();
          }
          // issue #601
          deferredLoads.clear();
          if (configuration.getLocalCacheScope() == LocalCacheScope.STATEMENT) { 
            // issue #482
            clearLocalCache();
          }
        }
        return list;
      }
    
    //从数据库查询
    private <E> List<E> queryFromDatabase(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException { 
        List<E> list;
        localCache.putObject(key, EXECUTION_PLACEHOLDER);
        try { 
          // 查询的方法
          list = doQuery(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
        } finally { 
          localCache.removeObject(key);
        }
        // 将查询结果放入缓存
        localCache.putObject(key, list);
        if (ms.getStatementType() == StatementType.CALLABLE) { 
          localOutputParameterCache.putObject(key, parameter);
        }
        return list;
      }
    
    // SimpleExecutor中实现父类的doQuery抽象方法
    public <E> List<E> doQuery(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) throws SQLException { 
        Statement stmt = null;
        try { 
          Configuration configuration = ms.getConfiguration();
          // 传入参数创建StatementHanlder对象来执行查询
          StatementHandler handler = configuration.newStatementHandler(wrapper, ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
          // 创建jdbc中的statement对象
          stmt = prepareStatement(handler, ms.getStatementLog());
          // StatementHandler进行处理
          return handler.query(stmt, resultHandler);
        } finally { 
          closeStatement(stmt);
        }
      }
    
    // 创建Statement的方法
    private Statement prepareStatement(StatementHandler handler, Log statementLog) throws SQLException { 
        Statement stmt;
        //条代码中的getConnection方法经过重重调用最后会调用openConnection方法，从连接池中获得连接。
        Connection connection = getConnection(statementLog);
        stmt = handler.prepare(connection, transaction.getTimeout());
        handler.parameterize(stmt);
        return stmt;
      }
    //从连接池获得连接的方法
    protected void openConnection() throws SQLException { 
        if (log.isDebugEnabled()) { 
          log.debug("Opening JDBC Connection");
        }
        //从连接池获得连接
        connection = dataSource.getConnection();
        if (level != null) { 
          connection.setTransactionIsolation(level.getLevel());
        }
        setDesiredAutoCommit(autoCommit);
      }
    
    
    //进入StatementHandler进行处理的query，StatementHandler中默认的是PreparedStatementHandler
    public <E> List<E> query(Statement statement, ResultHandler resultHandler) throws SQLException { 
        PreparedStatement ps = (PreparedStatement) statement;
        //原生jdbc的执行
        ps.execute();
        //处理结果返回。
        return resultSetHandler.handleResultSets(ps);
      }

### 接口方式 ###

回顾一下写法：

public static void main(String[] args) { 
    		//前三步都相同
    		InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml");
    		SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
    		SqlSession sqlSession = factory.openSession();
    		
    		//这里不再调用SqlSession 的api，而是获得了接口对象，调用接口中的方法。
    		UserMapper mapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
    		List<User> list = mapper.getUserByName("tom");
    }

思考一个问题，通常的Mapper接口我们都没有实现的方法却可以使用，是为什么呢？答案很简单 `动态代理`

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开始之前介绍一下MyBatis初始化时对接口的处理：MapperRegistry是Configuration中的一个属性，它内部维护一个HashMap用于存放mapper接口的`工厂类`，每个接口对应一个工厂类。mappers中可以配置接口的包路径，或者某个具体的接口类。

<mappers>
      <mapper class="com.demo.mapper.UserMapper"/>
      <package name="com.demo.mapper"/>
    </mappers>

*  当解析mappers标签时，它会判断解析到的是mapper配置文件时，会再将对应配置文件中的增删改查标签一 一封装成MappedStatement对象，存入mappedStatements中。（上文介绍了）
 *  当判断解析到接口时，会创建此接口对应的MapperProxyFactory对象，存入HashMap中，key = 接口的字节码对象，value = 此接口对应的MapperProxyFactory对象。

//MapperRegistry类
    public class MapperRegistry { 
      private final Configuration config;
      //这个类中维护一个HashMap存放MapperProxyFactory
      private final Map<Class<?>, MapperProxyFactory<?>> knownMappers = new HashMap<>();
    
      //解析到接口时添加接口工厂类的方法
      public <T> void addMapper(Class<T> type) { 
        if (type.isInterface()) { 
          if (hasMapper(type)) { 
            throw new BindingException("Type " + type + " is already known to the MapperRegistry.");
          }
          boolean loadCompleted = false;
          try { 
            //重点在这行，以接口类的class对象为key，value为其对应的工厂对象，构造方法中指定了接口对象
            knownMappers.put(type, new MapperProxyFactory<>(type));
            // It's important that the type is added before the parser is run
            // otherwise the binding may automatically be attempted by the
            // mapper parser. If the type is already known, it won't try.
            MapperAnnotationBuilder parser = new MapperAnnotationBuilder(config, type);
            parser.parse();
            loadCompleted = true;
          } finally { 
            if (!loadCompleted) { 
              knownMappers.remove(type);
            }
          }
        }
      }
    }

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正文：  
进入sqlSession.getMapper(UserMapper.class)中

//DefaultSqlSession中的getMapper
    public <T> T getMapper(Class<T> type) { 
        return configuration.<T>getMapper(type, this);
    }
    
    //configuration中的给getMapper
    public <T> T getMapper(Class<T> type, SqlSession sqlSession) { 
        return mapperRegistry.getMapper(type, sqlSession);
    }
    
    //MapperRegistry中的getMapper
    public <T> T getMapper(Class<T> type, SqlSession sqlSession) { 
    	//从MapperRegistry中的HashMap中拿MapperProxyFactory
        final MapperProxyFactory<T> mapperProxyFactory = (MapperProxyFactory<T>) knownMappers.get(type);
        if (mapperProxyFactory == null) { 
          throw new BindingException("Type " + type + " is not known to the MapperRegistry.");
        }
        try { 
          // 通过动态代理工厂生成示例。
          return mapperProxyFactory.newInstance(sqlSession);
        } catch (Exception e) { 
          throw new BindingException("Error getting mapper instance. Cause: " + e, e);
        }
    }
    
    //MapperProxyFactory类中的newInstance方法
     public T newInstance(SqlSession sqlSession) { 
     	// 创建了JDK动态代理的Handler类
        final MapperProxy<T> mapperProxy = new MapperProxy<>(sqlSession, mapperInterface, methodCache);
        // 调用了重载方法
        return newInstance(mapperProxy);
      }
    
    //MapperProxy类，实现了InvocationHandler接口
    public class MapperProxy<T> implements InvocationHandler, Serializable { 
      
      //省略部分源码 
    
      private final SqlSession sqlSession;
      private final Class<T> mapperInterface;
      private final Map<Method, MapperMethod> methodCache;
      
      // 构造，传入了SqlSession，说明每个session中的代理对象的不同的！
      public MapperProxy(SqlSession sqlSession, Class<T> mapperInterface, Map<Method, MapperMethod> methodCache) { 
        this.sqlSession = sqlSession;
        this.mapperInterface = mapperInterface;
        this.methodCache = methodCache;
      }
      
      //省略部分源码
    }
    
    //重载的方法，由动态代理创建新示例返回。
    protected T newInstance(MapperProxy<T> mapperProxy) { 
        return (T) Proxy.newProxyInstance(mapperInterface.getClassLoader(), new Class[] {  mapperInterface }, mapperProxy);
     }

在动态代理返回了示例后，我们就可以直接调用mapper类中的方法了，说明在MapperProxy中的invoke方法中已经为我们实现了方法。

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { 
        try { 
          //判断调用是是不是Object中定义的方法，toString，hashCode这类非。是的话直接放行。
          if (Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) { 
            return method.invoke(this, args);
          } else if (isDefaultMethod(method)) { 
            return invokeDefaultMethod(proxy, method, args);
          }
        } catch (Throwable t) { 
          throw ExceptionUtil.unwrapThrowable(t);
        } 
        final MapperMethod mapperMethod = cachedMapperMethod(method);
        // 重点在这：MapperMethod最终调用了执行的方法
        return mapperMethod.execute(sqlSession, args);
      }
    
    
    public Object execute(SqlSession sqlSession, Object[] args) { 
        Object result;
        //判断mapper中的方法类型，最终调用的还是SqlSession中的方法
        switch (command.getType()) { 
          case INSERT: { 
        	Object param = method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
            result = rowCountResult(sqlSession.insert(command.getName(), param));
            break;
          }
          case UPDATE: { 
            Object param = method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
            result = rowCountResult(sqlSession.update(command.getName(), param));
            break;
          }
          case DELETE: { 
            Object param = method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
            result = rowCountResult(sqlSession.delete(command.getName(), param));
            break;
          }
          case SELECT:
            if (method.returnsVoid() && method.hasResultHandler()) { 
              executeWithResultHandler(sqlSession, args);
              result = null;
            } else if (method.returnsMany()) { 
              result = executeForMany(sqlSession, args);
            } else if (method.returnsMap()) { 
              result = executeForMap(sqlSession, args);
            } else if (method.returnsCursor()) { 
              result = executeForCursor(sqlSession, args);
            } else { 
              Object param = method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
              result = sqlSession.selectOne(command.getName(), param);
              if (method.returnsOptional() &&
                  (result == null || !method.getReturnType().equals(result.getClass()))) { 
                result = Optional.ofNullable(result);
              }
            }
            break;
          case FLUSH:
            result = sqlSession.flushStatements();
            break;
          default:
            throw new BindingException("Unknown execution method for: " + command.getName());
        }
        if (result == null && method.getReturnType().isPrimitive() && !method.returnsVoid()) { 
          throw new BindingException("Mapper method '" + command.getName()
              + " attempted to return null from a method with a primitive return type (" + method.getReturnType() + ").");
        }
        return result;
      }

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