《深入理解mybatis原理》 MyBatis的架构设计以及实例分析
Mybatis是目前非常流行的ORM框架,它的功能非常强大,然而其实现却比较简单,接下来我们
来看看mybatis的架构设计思路,并且讨论一下mybatis几个核心部件,然后跟具sql的增删改查实例。
深入代码,来探求mybatis的实现。
一、MyBatis的框架设计
注:
1.接口层---和数据库交互的方式
MyBatis和数据库的交互有两种方式:
a.使用传统的MyBatis提供的API;
b. 使用Mapper接口
1.1.使用传统的MyBatis提供的API
这是传统的传递Statement Id 和查询参数给 SqlSession 对象,使用 SqlSession对象完成和数据库的交互;MyBatis 提供了非常方便和简单的API,供用户实现对数据库的增删改查数据操作,以及对数据库连接信息和MyBatis 自身配置信息的维护操作。
上述使用MyBatis 的方法,是创建一个和数据库打交道的SqlSession对象,然后根据Statement Id 和参数来操作数据库,这种方式固然很简单和实用,但是它不符合面向对象语言的概念和面向接口编程的编程习惯。由于面向接口的编程是面向对象的大趋势,MyBatis 为了适应这一趋势,增加了第二种使用MyBatis 支持接口(Interface)调用方式。
1.2. 使用Mapper接口
MyBatis 将配置文件中的每一个<mapper> 节点抽象为一个 Mapper 接口,而这个接口中声明的方法和跟<mapper> 节点中的<select|update|delete|insert> 节点项对应,即<select|update|delete|insert> 节点的id值为Mapper 接口中的方法名称,parameterType 值表示Mapper 对应方法的入参类型,而resultMap 值则对应了Mapper 接口表示的返回值类型或者返回结果集的元素类型。
根据MyBatis 的配置规范配置好后,通过SqlSession.getMapper(XXXMapper.class) 方法,MyBatis 会根据相应的接口声明的方法信息,通过动态代理机制生成一个Mapper 实例,我们使用Mapper 接口的某一个方法时,MyBatis 会根据这个方法的方法名和参数类型,确定Statement Id,底层还是通过SqlSession.select("statementId",parameterObject);或者SqlSession.update("statementId",parameterObject); 等等来实现对数据库的操作,(至于这里的动态机制是怎样实现的,我将准备专门一片文章来讨论,敬请关注~)
MyBatis 引用Mapper 接口这种调用方式,纯粹是为了满足面向接口编程的需要。(其实还有一个原因是在于,面向接口的编程,使得用户在接口上可以使用注解来配置SQL语句,这样就可以脱离XML配置文件,实现“0配置”)。
2.数据处理层
数据处理层可以说是MyBatis 的核心,从大的方面上讲,它要完成三个功能:
a. 通过传入参数构建动态SQL语句;
b. SQL语句的执行以及封装查询结果集成List<E>2.1.参数映射和动态SQL语句生成
动态语句生成可以说是MyBatis框架非常优雅的一个设计,MyBatis 通过传入的参数值,使用 Ognl 来动态地构造SQL语句,使得MyBatis 有很强的灵活性和扩展性。
参数映射指的是对于java 数据类型和jdbc数据类型之间的转换:这里有包括两个过程:查询阶段,我们要将java类型的数据,转换成jdbc类型的数据,通过 preparedStatement.setXXX() 来设值;另一个就是对resultset查询结果集的jdbcType 数据转换成java数据类型。
(至于具体的MyBatis是如何动态构建SQL语句的,我将准备专门一篇文章来讨论,敬请关注~)
2.2. SQL语句的执行以及封装查询结果集成List<E>
动态SQL语句生成之后,MyBatis 将执行SQL语句,并将可能返回的结果集转换成List<E> 列表。MyBatis 在对结果集的处理中,支持结果集关系一对多和多对一的转换,并且有两种支持方式,一种为嵌套查询语句的查询,还有一种是嵌套结果集的查询。
3. 框架支撑层
3.1. 事务管理机制
事务管理机制对于ORM框架而言是不可缺少的一部分,事务管理机制的质量也是考量一个ORM框架是否优秀的一个标准,对于数据管理机制我已经在我的博文《深入理解mybatis原理》 MyBatis事务管理机制 中有非常详细的讨论,感兴趣的读者可以点击查看。
3.2. 连接池管理机制
由于创建一个数据库连接所占用的资源比较大, 对于数据吞吐量大和访问量非常大的应用而言,连接池的设计就显得非常重要,对于连接池管理机制我已经在我的博文《深入理解mybatis原理》 Mybatis数据源与连接池 中有非常详细的讨论,感兴趣的读者可以点击查看。
3.3. 缓存机制
为了提高数据利用率和减小服务器和数据库的压力,MyBatis 会对于一些查询提供会话级别的数据缓存,会将对某一次查询,放置到SqlSession 中,在允许的时间间隔内,对于完全相同的查询,MyBatis 会直接将缓存结果返回给用户,而不用再到数据库中查找。(至于具体的MyBatis缓存机制,我将准备专门一篇文章来讨论,敬请关注~)
3. 4. SQL语句的配置方式
传统的MyBatis 配置SQL 语句方式就是使用XML文件进行配置的,但是这种方式不能很好地支持面向接口编程的理念,为了支持面向接口的编程,MyBatis 引入了Mapper接口的概念,面向接口的引入,对使用注解来配置SQL 语句成为可能,用户只需要在接口上添加必要的注解即可,不用再去配置XML文件了,但是,目前的MyBatis 只是对注解配置SQL 语句提供了有限的支持,某些高级功能还是要依赖XML配置文件配置SQL 语句。
4 引导层
引导层是配置和启动MyBatis 配置信息的方式。MyBatis 提供两种方式来引导MyBatis :基于XML配置文件的方式和基于Java API 的方式,读者可以参考我的另一片博文:Java Persistence with MyBatis 3(中文版) 第二章 引导MyBatis
二、MyBatis的主要构件及其相互关系
从MyBatis代码实现的角度来看,MyBatis的主要的核心部件有以下几个:
- SqlSession 作为MyBatis工作的主要顶层API,表示和数据库交互的会话,完成必要数据库增删改查功能
- Executor MyBatis执行器,是MyBatis 调度的核心,负责SQL语句的生成和查询缓存的维护
- StatementHandler 封装了JDBC Statement操作,负责对JDBC statement 的操作,如设置参数、将Statement结果集转换成List集合。
- ParameterHandler 负责对用户传递的参数转换成JDBC Statement 所需要的参数,
- ResultSetHandler 负责将JDBC返回的ResultSet结果集对象转换成List类型的集合;
- TypeHandler 负责java数据类型和jdbc数据类型之间的映射和转换
- MappedStatement MappedStatement维护了一条<select|update|delete|insert>节点的封装,
- SqlSource 负责根据用户传递的parameterObject,动态地生成SQL语句,将信息封装到BoundSql对象中,并返回
- BoundSql 表示动态生成的SQL语句以及相应的参数信息
- Configuration MyBatis所有的配置信息都维持在Configuration对象之中。
它们的关系如下图所示:
三、从MyBatis一次select 查询语句来分析MyBatis的架构设计
一、数据准备(非常熟悉和应用过MyBatis 的读者可以迅速浏览此节即可)
1. 准备数据库数据,创建EMPLOYEES表,插入数据:
- --创建一个员工基本信息表
- create table "EMPLOYEES"(
- "EMPLOYEE_ID" NUMBER(6) not null,
- "FIRST_NAME" VARCHAR2(20),
- "LAST_NAME" VARCHAR2(25) not null,
- "EMAIL" VARCHAR2(25) not null unique,
- "SALARY" NUMBER(8,2),
- constraint "EMP_EMP_ID_PK" primary key ("EMPLOYEE_ID")
- );
- comment on table EMPLOYEES is '员工信息表';
- comment on column EMPLOYEES.EMPLOYEE_ID is '员工id';
- comment on column EMPLOYEES.FIRST_NAME is 'first name';
- comment on column EMPLOYEES.LAST_NAME is 'last name';
- comment on column EMPLOYEES.EMAIL is 'email address';
- comment on column EMPLOYEES.SALARY is 'salary';
- --添加数据
- insert into EMPLOYEES (EMPLOYEE_ID, FIRST_NAME, LAST_NAME, EMAIL, SALARY)
- values (100, 'Steven', 'King', 'SKING', 24000.00);
- insert into EMPLOYEES (EMPLOYEE_ID, FIRST_NAME, LAST_NAME, EMAIL, SALARY)
- values (101, 'Neena', 'Kochhar', 'NKOCHHAR', 17000.00);
- insert into EMPLOYEES (EMPLOYEE_ID, FIRST_NAME, LAST_NAME, EMAIL, SALARY)
- values (102, 'Lex', 'De Haan', 'LDEHAAN', 17000.00);
- insert into EMPLOYEES (EMPLOYEE_ID, FIRST_NAME, LAST_NAME, EMAIL, SALARY)
- values (103, 'Alexander', 'Hunold', 'AHUNOLD', 9000.00);
2. 配置Mybatis的配置文件,命名为mybatisConfig.xml:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <!DOCTYPE configuration PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Config 3.0//EN" "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-config.dtd"> <configuration> <environments default="development"> <environment id="development"> <transactionManager type="JDBC" /> <dataSource type="POOLED"> <property name="driver" value="oracle.jdbc.driver.OracleDriver" /> <property name="url" value="jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:xe" /> <property name="username" value="louis" /> <property name="password" value="123456" /> </dataSource> </environment> </environments> <mappers> <mapper resource="com/louis/mybatis/domain/EmployeesMapper.xml"/> </mappers> </configuration>3. 创建Employee实体Bean 以及配置Mapper配置文件
package com.louis.mybatis.model; import java.math.BigDecimal; public class Employee { private Integer employeeId; private String firstName; private String lastName; private String email; private BigDecimal salary; public Integer getEmployeeId() { return employeeId; } 。。。。。。。。。<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?> <!DOCTYPE mapper PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN" "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd" > <mapper namespace="com.louis.mybatis.dao.EmployeesMapper" > <resultMap id="BaseResultMap" type="com.louis.mybatis.model.Employee" > <id column="EMPLOYEE_ID" property="employeeId" jdbcType="DECIMAL" /> <result column="FIRST_NAME" property="firstName" jdbcType="VARCHAR" /> <result column="LAST_NAME" property="lastName" jdbcType="VARCHAR" /> <result column="EMAIL" property="email" jdbcType="VARCHAR" /> <result column="SALARY" property="salary" jdbcType="DECIMAL" /> </resultMap> <select id="selectByPrimaryKey" resultMap="BaseResultMap" parameterType="java.lang.Integer" > select EMPLOYEE_ID, FIRST_NAME, LAST_NAME, EMAIL, SALARY from LOUIS.EMPLOYEES where EMPLOYEE_ID = #{employeeId,jdbcType=DECIMAL} </select> </mapper>下面让我们来看看mybatis是怎么读取mapper的xml配置文件并解析其中的sql语句。
我们还记得是这样配置sqlSessionFactory的:
<bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean"> <property name="dataSource" ref="dataSource" /> <!-- <property name="configLocation" value="classpath:sqlMapConfig.xml"/> --> <!-- 自动扫描mapping.xml文件 --> <!-- 当mybatis的xml文件和mapper接口不在相同包下时,需要用mapperLocations属性指定xml文件的路径。 *是个通配符,代表所有的文件,**代表所有目录下 --> <property name="mapperLocations" value="classpath:com/spring/**/mapper/impl/*.xml"></property> </bean>这里配置了一个mapperLocations属性,它是一个表达式,sqlSessionFactory会根据这个表达式读取classpath:com/spring/**/mapper/impl/*.xml下面的所有xml文件
。那么具体是怎么根据这个属性来读取配置文件的呢? 答案就在SqlSessionFactoryBean类中的buildSqlSessionFactory方法中:看一下源代码如下:
protected SqlSessionFactory buildSqlSessionFactory() throws IOException {if (!isEmpty(this.mapperLocations)) {
for (Resource mapperLocation : this.mapperLocations) {
if (mapperLocation == null) {
continue;
}try {
XMLMapperBuilder xmlMapperBuilder = new XMLMapperBuilder(mapperLocation.getInputStream(),
configuration, mapperLocation.toString(), configuration.getSqlFragments());
xmlMapperBuilder.parse();
} catch (Exception e) {
throw new NestedIOException("Failed to parse mapping resource: '" + mapperLocation + "'", e);
} finally {
ErrorContext.instance().reset();
}
mybatis使用XMLMapperBuilder类的实例来解析mapper配置文件。 [java] view plain copy public XMLMapperBuilder(Reader reader, Configuration configuration, String resource, Map<String, XNode> sqlFragments) { this(new XPathParser(reader, true, configuration.getVariables(), new XMLMapperEntityResolver()), configuration, resource, sqlFragments); }
private XMLMapperBuilder(XPathParser parser, Configuration configuration, String resource, Map<String, XNode> sqlFragments) { super(configuration); this.builderAssistant = new MapperBuilderAssistant(configuration, resource); this.parser = parser; this.sqlFragments = sqlFragments; this.resource = resource; }接着系统调用xmlMapperBuilder的parse方法解析mapper。
public void parse() { //如果configuration对象还没加载xml配置文件(避免重复加载,实际上是确认是否解析了mapper节点的属性及内容, //为解析它的子节点如cache、sql、select、resultMap、parameterMap等做准备), //则从输入流中解析mapper节点,然后再将resource的状态置为已加载 if (!configuration.isResourceLoaded(resource)) { configurationElement(parser.evalNode("/mapper")); configuration.addLoadedResource(resource); bindMapperForNamespace(); } //解析在configurationElement函数中处理resultMap时其extends属性指向的父对象还没被处理的<resultMap>节点 parsePendingResultMaps(); //解析在configurationElement函数中处理cache-ref时其指向的对象不存在的<cache>节点(如果cache-ref先于其指向的cache节点加载就会出现这种情况) parsePendingChacheRefs(); //同上,如果cache没加载的话处理statement时也会抛出异常 parsePendingStatements(); }
由以上代码可以看出mybaits使用XPath解析mapper的配置文件后将其中的resultMap、parameterMap、cache、statement等节点使用关联的builder创建并将得到的对象关联到configuration对象中,而这个configuration对象可以从sqlSession中获取的,这就解释了我们在使用sqlSession对数据库进行操作时mybaits怎么获取到mapper并执行其中的sql语句的问题。
二、SqlSession 的工作过程分析:
1. 开启一个数据库访问会话---创建SqlSession对象:
- SqlSession sqlSession = factory.openSession();
MyBatis封装了对数据库的访问,把对数据库的会话和事务控制放到了SqlSession对象中。
2. 为SqlSession传递一个配置的Sql语句 的Statement Id和参数,然后返回结果:
- List<Employee> result = sqlSession.selectList("com.louis.mybatis.dao.EmployeesMapper.selectByMinSalary",params);
上述的"com.louis.mybatis.dao.EmployeesMapper.selectByMinSalary",是配置在EmployeesMapper.xml 的Statement ID,params 是传递的查询参数。
通过
SqlSession根据Statement ID, 在mybatis配置对象Configuration中获取到对应的MappedStatement对象,
然后调用mybatis执行器来执行具体的操作。
MyBatis执行器Executor根据SqlSession传递的参数执行query()方法(由于代码过长,读者只需阅读我注释的地方即可):
/** * BaseExecutor 类部分代码 * */ public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler) throws SQLException { // 1.根据具体传入的参数,动态地生成需要执行的SQL语句,用BoundSql对象表示 BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(parameter); // 2.为当前的查询创建一个缓存Key CacheKey key = createCacheKey(ms, parameter, rowBounds, boundSql); return query(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql); }[java] view plain copy print? /** * *SimpleExecutor类的doQuery()方法实现 * */ 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(); //5. 根据既有的参数,创建StatementHandler对象来执行查询操作 StatementHandler handler = configuration.newStatementHandler(wrapper, ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql); //6. 创建java.Sql.Statement对象,传递给StatementHandler对象 stmt = prepareStatement(handler, ms.getStatementLog()); //7. 调用StatementHandler.query()方法,返回List结果集 return handler.<E>query(stmt, resultHandler); } finally { closeStatement(stmt); } }上述的Executor.query()方法几经转折,最后会创建一个StatementHandler对象,然后将必要的参数传递给StatementHandler,使用StatementHandler来完成对数据库的查询,最终返回List结果集。从上面的代码中我们可以看出,Executor的功能和作用是:
(1、根据传递的参数,完成SQL语句的动态解析,生成BoundSql对象,供StatementHandler使用;
(2、为查询创建缓存,以提高性能(具体它的缓存机制不是本文的重点,我会单独拿出来跟大家探讨,感兴趣的读者可以关注我的其他博文);
(3、创建JDBC的Statement连接对象,传递给StatementHandler对象,返回List查询结果。
4. StatementHandler对象负责设置Statement对象中的查询参数、处理JDBC返回的resultSet,将resultSet加工为List 集合返回:
接着上面的Executor第六步,看一下:prepareStatement() 方法的实现:
/** * *SimpleExecutor类的doQuery()方法实现 * */ 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(); StatementHandler handler = configuration.newStatementHandler(wrapper, ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql); // 1.准备Statement对象,并设置Statement对象的参数 stmt = prepareStatement(handler, ms.getStatementLog()); // 2. StatementHandler执行query()方法,返回List结果 return handler.<E>query(stmt, resultHandler); } finally { closeStatement(stmt); } } private Statement prepareStatement(StatementHandler handler, Log statementLog) throws SQLException { Statement stmt; Connection connection = getConnection(statementLog); stmt = handler.prepare(connection); //对创建的Statement对象设置参数,即设置SQL 语句中 ? 设置为指定的参数 handler.parameterize(stmt); return stmt; }以上我们可以总结StatementHandler对象主要完成两个工作:
(1. 对于JDBC的PreparedStatement类型的对象,创建的过程中,我们使用的是SQL语句字符串会包含 若干个? 占位符,我们其后再对占位符进行设值。
StatementHandler通过parameterize(statement)方法对Statement进行设值;
(2.StatementHandler通过List<E> query(Statement statement, ResultHandler resultHandler)方法来完成执行Statement,和将Statement对象返回的resultSet封装成List;
5. StatementHandler 的parameterize(statement) 方法的实现:
[java] view plain copy print? /** * StatementHandler 类的parameterize(statement) 方法实现 */ public void parameterize(Statement statement) throws SQLException { //使用ParameterHandler对象来完成对Statement的设值 parameterHandler.setParameters((PreparedStatement) statement); }/** * *ParameterHandler类的setParameters(PreparedStatement ps) 实现 * 对某一个Statement进行设置参数 */ public void setParameters(PreparedStatement ps) throws SQLException { ErrorContext.instance().activity("setting parameters").object(mappedStatement.getParameterMap().getId()); List<ParameterMapping> parameterMappings = boundSql.getParameterMappings(); if (parameterMappings != null) { for (int i = 0; i < parameterMappings.size(); i++) { ParameterMapping parameterMapping = parameterMappings.get(i); if (parameterMapping.getMode() != ParameterMode.OUT) { Object value; String propertyName = parameterMapping.getProperty(); if (boundSql.hasAdditionalParameter(propertyName)) { // issue #448 ask first for additional params value = boundSql.getAdditionalParameter(propertyName); } else if (parameterObject == null) { value = null; } else if (typeHandlerRegistry.hasTypeHandler(parameterObject.getClass())) { value = parameterObject; } else { MetaObject metaObject = configuration.newMetaObject(parameterObject); value = metaObject.getValue(propertyName);从上述的代码可以看到,StatementHandler 的parameterize(Statement) 方法调用了 ParameterHandler的setParameters(statement) 方法,
ParameterHandler的setParameters(Statement)方法负责 根据我们输入的参数,对statement对象的 ? 占位符处进行赋值
6. StatementHandler 的List<E> query(Statement statement, ResultHandler resultHandler)方法的实现:
/** * PreParedStatement类的query方法实现 */ public <E> List<E> query(Statement statement, ResultHandler resultHandler) throws SQLException { // 1.调用preparedStatemnt。execute()方法,然后将resultSet交给ResultSetHandler处理 PreparedStatement ps = (PreparedStatement) statement; ps.execute(); //2. 使用ResultHandler来处理ResultSet return resultSetHandler.<E> handleResultSets(ps); }/** *ResultSetHandler类的handleResultSets()方法实现 * */ public List<Object> handleResultSets(Statement stmt) throws SQLException { final List<Object> multipleResults = new ArrayList<Object>(); int resultSetCount = 0; ResultSetWrapper rsw = getFirstResultSet(stmt); List<ResultMap> resultMaps = mappedStatement.getResultMaps(); int resultMapCount = resultMaps.size(); validateResultMapsCount(rsw, resultMapCount); while (rsw != null && resultMapCount > resultSetCount) { ResultMap resultMap = resultMaps.get(resultSetCount); //将resultSet handleResultSet(rsw, resultMap, multipleResults, null); rsw = getNextResultSet(stmt); cleanUpAfterHandlingResultSet(); resultSetCount++; }从上述代码我们可以看出,StatementHandler 的List<E> query(Statement statement, ResultHandler resultHandler)方法的实现,是调用了ResultSetHandler的handleResultSets(Statement) 方法。ResultSetHandler的handleResultSets(Statement) 方法会将Statement语句执行后生成的resultSet 结果集转换成List<E> 结果集:
// // DefaultResultSetHandler 类的handleResultSets(Statement stmt)实现 //HANDLE RESULT SETS // public List<Object> handleResultSets(Statement stmt) throws SQLException { final List<Object> multipleResults = new ArrayList<Object>(); int resultSetCount = 0; ResultSetWrapper rsw = getFirstResultSet(stmt); List<ResultMap> resultMaps = mappedStatement.getResultMaps(); int resultMapCount = resultMaps.size(); validateResultMapsCount(rsw, resultMapCount); while (rsw != null && resultMapCount > resultSetCount) { ResultMap resultMap = resultMaps.get(resultSetCount); //将resultSet handleResultSet(rsw, resultMap, multipleResults, null); rsw = getNextResultSet(stmt); cleanUpAfterHandlingResultSet(); resultSetCount++; } String[] resultSets = mappedStatement.getResulSets(); if (resultSets != null) { while (rsw != null && resultSetCount < resultSets.length) { ResultMapping parentMapping = nextResultMaps.get(resultSets[resultSetCount]); if (parentMapping != null) { String nestedResultMapId = parentMapping.getNestedResultMapId(); ResultMap resultMap = configuration.getResultMap(nestedResultMapId); handleResultSet(rsw, resultMap, null, parentMapping); } rsw = getNextResultSet(stmt); cleanUpAfterHandlingResultSet(); resultSetCount++; } } return collapseSingleResultList(multipleResults); }
总结:我们从mybatis的架构开始分析。然后从实际的项目中开始跟踪分析。
通过配置mybatis.xml的文件。我们可以看到spring加载创建sqlsessionfactory工厂实例、然后是mybatis解析mappe.xml文件。把,参数。节点。语句封装在map中。等待,查询,修改等实际的操作。
当我们实际查询一条语句的时候,select。mybatis会根据sqlsession对象去关联的数据库中通过sql语句去操作相关。来根据条件去缓存中查询。查看mybatis的源码。跟踪执行流程。最后通过映射result结果给java对象。我们前端页面实现显示效果。

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