Mybatis如何通过接口实现sql执行原理解析

Java
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2023-07-25
Java线程的停止实现原理详解
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目录
  • 1、环境搭建
  • 2、动态代理类的生成
  • 3、MapperProxy 增强 mapper 接口
  • 3.1、cachedInvoker(method)
  • 3.2、MapperMethod
  • 3.2.1、参数转换 method.convertArgsToSqlCommandParam(args)
  • 3.2.2、调用 sqlSession 的方法获取结果
  • 4、小结
  • 总结

使用过 mybatis 框架的小伙伴们都知道，mybatis 是个半 orm 框架，通过写 mapper 接口就能自动实现数据库的增删改查，但是对其中的原理一知半解，接下来就让我们深入框架的底层一探究竟

1、环境搭建

首先引入 mybatis 的依赖，在 resources 目录下创建 mybatis 核心配置文件 mybatis-config.xml

<?xml version=".0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE configuration
        PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Config.0//EN"
        "https://mybatis.org/dtd/mybatis--config.dtd">
<configuration>

    <!-- 环境、事务工厂、数据源 -->
    <environments default="dev">
        <environment id="dev">
            <transactionManager type="JDBC"/>
            <dataSource type="UNPOOLED">
                <property name="driver" value="org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver"/>
                <property name="url" value="jdbc:derby:db-user;create=true"/>
            </dataSource>
        </environment>
    </environments>

    <!-- 指定 mapper 接口-->
    <mappers>
        <mapper class="com.myboy.demo.mapper.user.UserMapper"/>
    </mappers>

</configuration>

在 com.myboy.demo.mapper.user 包下新建一个接口 UserMapper

public interface UserMapper {
    UserEntity getById(Long id);
    void insertOne(@Param("id") Long id, @Param("name") String name, @Param("json") List<String> json);
}

在 resources 的 com.myboy.demo.mapper.user 包下创建 UserMapper.xml

<?xml version=".0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE mapper
        PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper.0//EN"
        "https://mybatis.org/dtd/mybatis--mapper.dtd">
<mapper namespace="com.myboy.demo.mapper.user.UserMapper">

    <select id="getById" resultType="com.myboy.demo.db.entity.UserEntity">
        select * from demo_user where id = #{id}
    </select>

    <insert id="insertOne">
        insert into demo_user (id, name, json) values (#{id}, #{name}, #{json})
    </insert>
</mapper>

创建 main 方法测试

try(InputStream in = Resources.getResourceAsStream("com/myboy/demo/sqlsession/mybatis-config.xml")){
    SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(in);
    sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
    # 拿到代理类对象
    UserMapper mapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
    # 执行方法
    UserEntity userEntity = mapper.getById(L);
    System.out.println(userEntity);
    sqlSession.close();
}catch (Exception e){
    e.printStackTrace();
}

2、动态代理类的生成

🤔 通过上面的示例，我们需要思考两个问题：

  • mybatis 如何生成 mapper 的动态代理类？
  • 通过 sqlSession.getMapper 获取到的动态代理类是什么内容？

通过查看源码，sqlSession.getMapper() 底层调用的是 mapperRegistry 的 getMapper 方法

public <T> T getMapper(Class<T> type, SqlSession sqlSession) {
    // sqlSessionFactory build 的时候，就已经扫描了所有的 mapper 接口，并生成了一个 MapperProxyFactory 对象
    // 这里根据 mapper 接口类获取 MapperProxyFactory 对象，这个对象可以用于生成 mapper 的代理对象
    final MapperProxyFactory<T> mapperProxyFactory = (MapperProxyFactory<T>) knownMappers.get(type);
    if (mapperProxyFactory == null) {
      throw new BindingException("Type " + type + " is not known to the MapperRegistry.");
    }
    try {
      // 创建代理对象
      return mapperProxyFactory.newInstance(sqlSession);
    } catch (Exception e) {
      throw new BindingException("Error getting mapper instance. Cause: " + e, e);
    }
  }

代码注释已经写的很清楚，每个 mapper 接口在解析时会对应生成一个 MapperProxyFactory，保存到 knownMappers 中，mapper 接口的实现类（也就是动态代理类）通过这个 MapperProxyFactory 生成，mapperProxyFactory.newInstance(sqlSession) 代码如下：

/**
 * 根据 sqlSession 创建 mapper 的动态代理对象
 * @param sqlSession sqlSession
 * @return 代理类
 */
public T newInstance(SqlSession sqlSession) {
    // 创建 MapperProxy 对象，这个对象实现 InvocationHandler 接口，里面封装类 mapper 动态代理方法的执行的核心逻辑
    final MapperProxy<T> mapperProxy = new MapperProxy<>(sqlSession, mapperInterface, methodCache);
    return newInstance(mapperProxy);
}

protected T newInstance(MapperProxy<T> mapperProxy) {
    return (T) Proxy.newProxyInstance(mapperInterface.getClassLoader(), new Class[] { mapperInterface }, mapperProxy);
}

代码一目了然，通过 jdk 动态代理技术创建了 mapper 接口的代理对象，其 InvocationHandler 的实现是 MapperProxy，那么 mapper 接口中方法的执行，最终都会被 MapperProxy 增强

3、MapperProxy 增强 mapper 接口

MapperProxy 类实现了 InvocationHandler 接口，那么其核心方法必然是在其 invoke 方法内部

/**
 * 所有 mapper 代理对象的方法的核心逻辑
 */
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    try {
      // 如果执行的方法是 Object 类的方法，则直接反射执行
      if (Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) {
        return method.invoke(this, args);
      } else {
        //、根据method创建方法执行器对象 MapperMethodInvoker，用于适配不同的方法执行过程
        //、执行方法逻辑
        return cachedInvoker(method).invoke(proxy, method, args, sqlSession);
      }
    } catch (Throwable t) {
      throw ExceptionUtil.unwrapThrowable(t);
    }
}

3.1、cachedInvoker(method)

由于 jdk8 对接口增加了 default 关键字，使接口中的方法也可以有方法体，但是默认方法和普通方法的反射执行方式不同，需要用适配器适配一下才能统一执行，具体代码如下

/**
 * 适配器模式，由于默认方法和普通方法反射执行的方式不同，所以用 MapperMethodInvoker 接口适配下
 * DefaultMethodInvoker 用于执行默认方法
 * PlainMethodInvoker 用于执行普通方法
 */
private MapperMethodInvoker cachedInvoker(Method method) throws Throwable {
    try {
      return MapUtil.computeIfAbsent(methodCache, method, m -> {
        // 返回默认方法执行器 DefaultMethodInvoker
        if (m.isDefault()) {
          try {
            if (privateLookupInMethod == null) {
              return new DefaultMethodInvoker(getMethodHandleJava(method));
            } else {
              return new DefaultMethodInvoker(getMethodHandleJava(method));
            }
          } catch (IllegalAccessException | InstantiationException | InvocationTargetException
              | NoSuchMethodException e) {
            throw new RuntimeException(e);
          }
        }
        // 返回普通方法执行器，只有一个 invoke 执行方法，实际上就是调用 MapperMethod 的执行方法
        else {
          return new PlainMethodInvoker(new MapperMethod(mapperInterface, method, sqlSession.getConfiguration()));
        }
      });
    } catch (RuntimeException re) {
      Throwable cause = re.getCause();
      throw cause == null ? re : cause;
    }
}

如果判定执行的是接口的默认方法，则原始方法封装成 DefaultMethodInvoker，这个类的 invoke 方法就是利用反射调用原始方法，没什么好说的

如果是普通的接口方法，则将方法封装成封装成 MapperMethod，然后再将 MapperMethod 封装到 PlainMethodInvoker 中，PlainMethodInvoker 没什么好看的，底层的执行方法还是调用 MapperMethod 的执行方法，至于 MapperMethod，咱们放到下一章来看

3.2、MapperMethod

首先看下构造方法

public MapperMethod(Class<?> mapperInterface, Method method, Configuration config) {
    // 通过这个 SqlCommand 可以拿到 sql 类型和sql 对应的 MappedStatement
    this.command = new SqlCommand(config, mapperInterface, method);
    // 包装了 mapper 接口的一个方法，可以拿到方法的信息，比如方法返回值类型、返回是否集合、返回是否为空
    this.method = new MethodSignature(config, mapperInterface, method);
}

代码里的注释写的很清楚了，MapperMethod 构造方法创建了两个对象 SqlCommand 和 MethodSignature

mapper 接口的执行核心逻辑在其 execute() 方法中：

/**
   * 执行 mapper 方法的核心逻辑
   * @param sqlSession sqlSession
   * @param args 方法入参数组
   * @return 接口方法返回值
   */
  public Object execute(SqlSession sqlSession, Object[] args) {
    Object result;
    switch (command.getType()) {
      case INSERT: {
        // 参数处理，单个参数直接返回，多个参数封装成 map
        Object param = method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
        // 调用 sqlSession 的插入方法
        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()) {
          // 方法返回值为 void，但是参数里有 ResultHandler
          executeWithResultHandler(sqlSession, args);
          result = null;
        } else if (method.returnsMany()) {
          // 方法返回集合
          result = executeForMany(sqlSession, args);
        } else if (method.returnsMap()) {
          // 方法返回 map
          result = executeForMap(sqlSession, args);
        } else if (method.returnsCursor()) {
          // 方法返回指针
          result = executeForCursor(sqlSession, args);
        } else {
          // 方法返回单个对象
          // 将参数进行转换，如果是一个参数，则原样返回，如果多个参数，则返回map，key是参数name（@Param注解指定 或 arg、arg1 或 param1、param2 ），value 是参数值
          Object param = method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
          // selectOne 从数据库获取数据，封装成返回值类型，取出第一个
          result = sqlSession.selectOne(command.getName(), param);

          // 如果返回值为空，并且返回值类型是 Optional，则将返回值用 Optional.ofNullable 包装
          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;
  }

代码逻辑很清晰，拿 Insert 方法来看，他只做了两件事

  • 参数转换
  • 调用 sqlSession 对应的 insert 方法

3.2.1、参数转换 method.convertArgsToSqlCommandParam(args)

在 mapper 接口中，假设我们定义了一个 user 的查询方法

List<User> find(@Param("name")String name, @Param("age")Integer age)

在我们的 mapper.xml 中，写出来的 sql 可以是这样的：

select * from user where name = #{name} and age > #{age}

当然不使用 @Param 注解也可以的，按参数顺序来

select * from user where name = #{arg} and age > #{arg1}
或
select * from user where name = #{param} and age > #{param2}

因此如果要通过占位符匹配到具体参数，就要将接口参数封装成 map 了，如下所示

{arg=12, arg0="abc", param1="abc", param2=12}
或
{name="abc", age=, param1="abc", param2=12}
复制代码

这里的这个 method.convertArgsToSqlCommandParam(args) 就是这个作用，当然只有一个参数的话就不用转成 map 了, 直接就能匹配

3.2.2、调用 sqlSession 的方法获取结果

真正要操作数据库还是要借助 sqlSession，因此很快就看到了 sqlSession.insert(command.getName(), param) 方法的执行，其第一个参数是 statement 的 id，就是 mpper.xml 中 namespace 和 insert 标签的 id的组合，如 com.myboy.demo.mapper.MoonAppMapper.getAppById，第二个参数就是上面转换过的参数，至于 sqlSession 内部处理逻辑，不在本章叙述范畴

sqlSession 方法执行完后的执行结果交给 rowCountResult 方法处理，这个方法很简单，就是将数据库返回的数据处理成接口返回类型，代码很简单，如下

  private Object rowCountResult(int rowCount) {
    final Object result;
    if (method.returnsVoid()) {
      result = null;
    } else if (Integer.class.equals(method.getReturnType()) || Integer.TYPE.equals(method.getReturnType())) {
      result = rowCount;
    } else if (Long.class.equals(method.getReturnType()) || Long.TYPE.equals(method.getReturnType())) {
      result = (long) rowCount;
    } else if (Boolean.class.equals(method.getReturnType()) || Boolean.TYPE.equals(method.getReturnType())) {
      result = rowCount >;
    } else {
      throw new BindingException("Mapper method '" + command.getName() + "' has an unsupported return type: " + method.getReturnType());
    }
    return result;
  }

4、小结

到目前为止，我们已经搞清楚了通过 mapper 接口生成动态代理对象，以及代理对象调用 sqlSession 操作数据库的逻辑，我总结出执行逻辑图如下：

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