源码分析 | 基于jdbc实现一个Demo版的Mybatis

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你用剑 、我用刀:hocho:,好的代码都很烧:smirk:,望你不吝出招:dash:!

一、前言介绍

在前面一篇分析了 mybatis 源码,从它为什么之后接口但是没有实现类就能执行数据库操作为入口,整个源码核心流程完全解释了一遍。对于一个3年以上的程序员来说,新知识的学习过程应该是从最开始 helloworld 到熟练使用 api 完成业务功能。下一步为了深入了解就需要阅读部分核心源码,从而在出问题后可以快速定位,迅速排查。从而减少线上事故的持续时长,提升个人影响力。但!这不是学习终点,因为无论是任何一个框架的源码,如果只是看那么就很难学习到它的实用技术。纸上得来终觉浅,唯有实战和操练。

那么,本章节我们去简单实现一个基于jdbc的demo版本Mybatis,从而更加清楚这样框架的设计。与此同时这份思想会让你可以在其他场景使用,比如给ES查询写一个EsBatis。实现了心情也好了;

源码分析 | 基于jdbc实现一个Demo版的Mybatis

二、案例工程

扩展上一篇源码分析工程;itstack-demo-mybatis,增加 like 包,模仿 Mybatis 工程。完整规程下载,关注公众号:bugstack虫洞栈 | 回复:源码分析

itstack-demo-mybatis
└── src
    ├── main
    │   ├── java
    │   │   └── org.itstack.demo
    │   │       ├── dao
    │   │       │	├── ISchool.java		
    │   │       │	└── IUserDao.java	
    │   │       ├── like
    │   │       │	├── Configuration.java
    │   │       │	├── DefaultSqlSession.java
    │   │       │	├── DefaultSqlSessionFactory.java
    │   │       │	├── Resources.java
    │   │       │	├── SqlSession.java
    │   │       │	├── SqlSessionFactory.java
    │   │       │	├── SqlSessionFactoryBuilder.java	
    │   │       │	└── SqlSessionFactoryBuilder.java	
    │   │       └── interfaces     
    │   │         	├── School.java	
    │   │        	└── User.java
    │   ├── resources	
    │   │   ├── mapper
    │   │   │   ├── School_Mapper.xml
    │   │   │   └── User_Mapper.xml
    │   │   ├── props	
    │   │   │   └── jdbc.properties
    │   │   ├── spring
    │   │   │   ├── mybatis-config-datasource.xml
    │   │   │   └── spring-config-datasource.xml
    │   │   ├── logback.xml
    │   │   ├── mybatis-config.xml
    │   │   └── spring-config.xml
    │   └── webapp
    │       └── WEB-INF
    └── test
         └── java
             └── org.itstack.demo.test
                 ├── ApiLikeTest.java
                 ├── MybatisApiTest.java
                 └── SpringApiTest.java
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三、环境配置

  1. JDK1.8
  2. IDEA 2019.3.1
  3. dom4j 1.6.1

四、代码讲述

关于整个 Demo 版本,并不是把所有 Mybatis 全部实现一遍,而是拨丝抽茧将最核心的内容展示给你,从使用上你会感受一模一样,但是实现类已经全部被替换,核心类包括;

  • Configuration
  • DefaultSqlSession
  • DefaultSqlSessionFactory
  • Resources
  • SqlSession
  • SqlSessionFactory
  • SqlSessionFactoryBuilder
  • XNode

1. 先测试下整个DemoJdbc框架

ApiLikeTest.test_queryUserInfoById()
@Test
public void test_queryUserInfoById() {
    String resource = "spring/mybatis-config-datasource.xml";
    Reader reader;
    try {
        reader = Resources.getResourceAsReader(resource);
        SqlSessionFactory sqlMapper = new SqlSessionFactoryBuilder().build(reader);
        SqlSession session = sqlMapper.openSession();
		
        try {
            User user = session.selectOne("org.itstack.demo.dao.IUserDao.queryUserInfoById", 1L);
            System.out.println(JSON.toJSONString(user));
        } finally {
            session.close();
            reader.close();
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
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一切顺利结果如下(新人往往会遇到各种问题);

{"age":18,"createTime":1576944000000,"id":1,"name":"水水","updateTime":1576944000000}

Process finished with exit code 0
复制代码

可能乍一看这测试类完全和 MybatisApiTest.java 测试的代码一模一样呀,也看不出区别。其实他们的引入的包是不一样;

MybatisApiTest.java 里面引入的包

import org.apache.ibatis.io.Resources;
import org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactoryBuilder;
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ApiLikeTest.java 里面引入的包

import org.itstack.demo.like.Resources;
import org.itstack.demo.like.SqlSession;
import org.itstack.demo.like.SqlSessionFactory;
import org.itstack.demo.like.SqlSessionFactoryBuilder;
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好!接下来我们开始分析这部分核心代码。

2. 加载XML配置文件

这里我们采用 mybatis 的配置文件结构进行解析,在不破坏原有结构的情况下,最大可能的贴近源码。mybatis 单独使用的使用的时候使用了两个配置文件;数据源配置、Mapper 映射配置,如下;

mybatis-config-datasource.xml & 数据源配置

<?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="com.mysql.jdbc.Driver"/>
                <property name="url" value="jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/itstack?useUnicode=true"/>
                <property name="username" value="root"/>
                <property name="password" value="123456"/>
            </dataSource>
        </environment>
    </environments>

    <mappers>
        <mapper resource="mapper/User_Mapper.xml"/>
        <mapper resource="mapper/School_Mapper.xml"/>
    </mappers>

</configuration>
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User_Mapper.xml & Mapper 映射配置

<?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="org.itstack.demo.dao.IUserDao">

    <select id="queryUserInfoById" parameterType="java.lang.Long" resultType="org.itstack.demo.po.User">
        SELECT id, name, age, createTime, updateTime
        FROM user
        where id = #{id}
    </select>

    <select id="queryUserList" parameterType="org.itstack.demo.po.User" resultType="org.itstack.demo.po.User">
        SELECT id, name, age, createTime, updateTime
        FROM user
        where age = #{age}
    </select>

</mapper>
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这里的加载过程与 mybaits 不同,我们采用 dom4j 方式。在案例中会看到最开始获取资源,如下;

ApiLikeTest.test_queryUserInfoById() & 部分截取

String resource = "spring/mybatis-config-datasource.xml";
	Reader reader;
	try {
		reader = Resources.getResourceAsReader(resource);
	...
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从上可以看到这是通过配置文件地址获取到了读取流的过程,从而为后面解析做基础。首先我们先看 Resources 类,整个是我们的资源类。

Resources.java & 资源类

/**
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 * Create by 小傅哥 @2020
 */
public class Resources {

    public static Reader getResourceAsReader(String resource) throws IOException {
        return new InputStreamReader(getResourceAsStream(resource));
    }

    private static InputStream getResourceAsStream(String resource) throws IOException {
        ClassLoader[] classLoaders = getClassLoaders();
        for (ClassLoader classLoader : classLoaders) {
            InputStream inputStream = classLoader.getResourceAsStream(resource);
            if (null != inputStream) {
                return inputStream;
            }
        }
        throw new IOException("Could not find resource " + resource);
    }

    private static ClassLoader[] getClassLoaders() {
        return new ClassLoader[]{
                ClassLoader.getSystemClassLoader(),
                Thread.currentThread().getContextClassLoader()};
    }

}
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这段代码方法的入口是getResourceAsReader,直到往下以此做了;

  1. 获取 ClassLoader 集合,最大限度搜索配置文件
  2. 通过 classLoader.getResourceAsStream 读取配置资源,找到后立即返回,否则抛出异常

3. 解析XML配置文件

配置文件加载后开始进行解析操作,这里我们也仿照 mybatis 但进行简化,如下;

SqlSessionFactory sqlMapper = new SqlSessionFactoryBuilder().build(reader);
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SqlSessionFactoryBuilder.build() & 入口构建类

public DefaultSqlSessionFactory build(Reader reader) {
    SAXReader saxReader = new SAXReader();
    try {
        Document document = saxReader.read(new InputSource(reader));
        Configuration configuration = parseConfiguration(document.getRootElement());
        return new DefaultSqlSessionFactory(configuration);
    } catch (DocumentException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}
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  • 通过读取流创建 xml 解析的 Document 类
  • parseConfiguration 进行解析 xml 文件,并将结果设置到配置类中,包括;连接池、数据源、mapper关系

SqlSessionFactoryBuilder.parseConfiguration() & 解析过程

private Configuration parseConfiguration(Element root) {
    Configuration configuration = new Configuration();
    configuration.setDataSource(dataSource(root.selectNodes("//dataSource")));
    configuration.setConnection(connection(configuration.dataSource));
    configuration.setMapperElement(mapperElement(root.selectNodes("mappers")));
    return configuration;
}
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  • 在前面的 xml 内容中可以看到,我们需要解析出数据库连接池信息 datasource,还有数据库语句映射关系 mappers

SqlSessionFactoryBuilder.dataSource() & 解析出数据源

private Map<String, String> dataSource(List<Element> list) {
    Map<String, String> dataSource = new HashMap<>(4);
    Element element = list.get(0);
    List content = element.content();
    for (Object o : content) {
        Element e = (Element) o;
        String name = e.attributeValue("name");
        String value = e.attributeValue("value");
        dataSource.put(name, value);
    }
    return dataSource;
}
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  • 这个过程比较简单,只需要将数据源信息获取即可

SqlSessionFactoryBuilder.connection() & 获取数据库连接

private Connection connection(Map<String, String> dataSource) {
    try {
        Class.forName(dataSource.get("driver"));
        return DriverManager.getConnection(dataSource.get("url"), dataSource.get("username"), dataSource.get("password"));
    } catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}
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  • 这个就是jdbc最原始的代码,获取了数据库连接池

SqlSessionFactoryBuilder.mapperElement() & 解析SQL语句

private Map<String, XNode> mapperElement(List<Element> list) {
    Map<String, XNode> map = new HashMap<>();
    Element element = list.get(0);
    List content = element.content();
    for (Object o : content) {
        Element e = (Element) o;
        String resource = e.attributeValue("resource");
        try {
            Reader reader = Resources.getResourceAsReader(resource);
            SAXReader saxReader = new SAXReader();
            Document document = saxReader.read(new InputSource(reader));
            Element root = document.getRootElement();
            //命名空间
            String namespace = root.attributeValue("namespace");
            // SELECT
            List<Element> selectNodes = root.selectNodes("select");
            for (Element node : selectNodes) {
                String id = node.attributeValue("id");
                String parameterType = node.attributeValue("parameterType");
                String resultType = node.attributeValue("resultType");
                String sql = node.getText();
                // ? 匹配
                Map<Integer, String> parameter = new HashMap<>();
                Pattern pattern = Pattern.compile("(#//{(.*?)})");
                Matcher matcher = pattern.matcher(sql);
                for (int i = 1; matcher.find(); i++) {
                    String g1 = matcher.group(1);
                    String g2 = matcher.group(2);
                    parameter.put(i, g2);
                    sql = sql.replace(g1, "?");
                }
                XNode xNode = new XNode();
                xNode.setNamespace(namespace);
                xNode.setId(id);
                xNode.setParameterType(parameterType);
                xNode.setResultType(resultType);
                xNode.setSql(sql);
                xNode.setParameter(parameter);
                
                map.put(namespace + "." + id, xNode);
            }
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
    return map;
}
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  • 这个过程首先包括是解析所有的sql语句,目前为了测试只解析 select 相关
  • 所有的 sql 语句为了确认唯一,都是使用;namespace + select中的id进行拼接,作为 key,之后与sql一起存放到 map 中。
  • 在 mybaits 的 sql 语句配置中,都有占位符,用于传参。where id = #{id} 所以我们需要将占位符设置为问号,另外需要将占位符的顺序信息与名称存放到 map 结构,方便后续设置查询时候的入参。

4. 创建DefaultSqlSessionFactory

最后将初始化后的配置类 Configuration,作为参数进行创建 DefaultSqlSessionFactory,如下;

public DefaultSqlSessionFactory build(Reader reader) {
    SAXReader saxReader = new SAXReader();
    try {
        Document document = saxReader.read(new InputSource(reader));
        Configuration configuration = parseConfiguration(document.getRootElement());
        return new DefaultSqlSessionFactory(configuration);
    } catch (DocumentException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}
复制代码

DefaultSqlSessionFactory.java & SqlSessionFactory的实现类

public class DefaultSqlSessionFactory implements SqlSessionFactory {
    
	private final Configuration configuration;
    
	public DefaultSqlSessionFactory(Configuration configuration) {
        this.configuration = configuration;
    }
	
    @Override
    public SqlSession openSession() {
        return new DefaultSqlSession(configuration.connection, configuration.mapperElement);
    }
	
}
复制代码
  • 这个过程比较简单,构造函数只提供了配置类入参
  • 实现 SqlSessionFactory 的 openSession(),用于创建 DefaultSqlSession,也就可以执行 sql 操作

5. 开启SqlSession

SqlSession session = sqlMapper.openSession();
复制代码

上面这一步就是创建了DefaultSqlSession,比较简单。如下;

@Override
public SqlSession openSession() {
    return new DefaultSqlSession(configuration.connection, configuration.mapperElement);
}
复制代码

6. 执行SQL语句

User user = session.selectOne("org.itstack.demo.dao.IUserDao.queryUserInfoById", 1L);
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在 DefaultSqlSession 中通过实现 SqlSession,提供数据库语句查询和关闭连接池,如下;

SqlSession.java & 定义

public interface SqlSession {

    <T> T selectOne(String statement);

    <T> T selectOne(String statement, Object parameter);

    <T> List<T> selectList(String statement);

    <T> List<T> selectList(String statement, Object parameter);

    void close();
}
复制代码

接下来看具体的执行过程,session.selectOne

DefaultSqlSession.selectOne() & 执行查询

public <T> T selectOne(String statement, Object parameter) {
    XNode xNode = mapperElement.get(statement);
    Map<Integer, String> parameterMap = xNode.getParameter();
    try {
        PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(xNode.getSql());
        buildParameter(preparedStatement, parameter, parameterMap);
        ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
        List<T> objects = resultSet2Obj(resultSet, Class.forName(xNode.getResultType()));
        return objects.get(0);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}
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  • selectOne 就objects.get(0);,selectList 就全部返回

  • 通过 statement 获取最初解析 xml 时候的存储的 select 标签信息;

    <select id="queryUserInfoById" parameterType="java.lang.Long" resultType="org.itstack.demo.po.User">
    	SELECT id, name, age, createTime, updateTime
    	FROM user
    	where id = #{id}
    </select>
    复制代码
  • 获取 sql 语句后交给 jdbc 的 PreparedStatement 类进行执行

  • 这里还需要设置入参,我们将入参设置进行抽取,如下;

    private void buildParameter(PreparedStatement preparedStatement, Object parameter, Map<Integer, String> parameterMap) throws SQLException, IllegalAccessException {
    
        int size = parameterMap.size();
        // 单个参数
        if (parameter instanceof Long) {
            for (int i = 1; i <= size; i++) {
                preparedStatement.setLong(i, Long.parseLong(parameter.toString()));
            }
            return;
        }
    
        if (parameter instanceof Integer) {
            for (int i = 1; i <= size; i++) {
                preparedStatement.setInt(i, Integer.parseInt(parameter.toString()));
            }
            return;
        }
    
        if (parameter instanceof String) {
            for (int i = 1; i <= size; i++) {
                preparedStatement.setString(i, parameter.toString());
            }
            return;
        }
    
        Map<String, Object> fieldMap = new HashMap<>();
        // 对象参数
        Field[] declaredFields = parameter.getClass().getDeclaredFields();
        for (Field field : declaredFields) {
            String name = field.getName();
            field.setAccessible(true);
            Object obj = field.get(parameter);
            field.setAccessible(false);
            fieldMap.put(name, obj);
        }
    
        for (int i = 1; i <= size; i++) {
            String parameterDefine = parameterMap.get(i);
            Object obj = fieldMap.get(parameterDefine);
    
            if (obj instanceof Short) {
                preparedStatement.setShort(i, Short.parseShort(obj.toString()));
                continue;
            }
    
            if (obj instanceof Integer) {
                preparedStatement.setInt(i, Integer.parseInt(obj.toString()));
                continue;
            }
    
            if (obj instanceof Long) {
                preparedStatement.setLong(i, Long.parseLong(obj.toString()));
                continue;
            }
    
            if (obj instanceof String) {
                preparedStatement.setString(i, obj.toString());
                continue;
            }
    
            if (obj instanceof Date) {
                preparedStatement.setDate(i, (java.sql.Date) obj);
            }
    
        }
    
    }
    复制代码
    • 单个参数比较简单直接设置值即可,Long、Integer、String …
    • 如果是一个类对象,需要通过获取 Field 属性,与参数 Map 进行匹配设置
  • 设置参数后执行查询 preparedStatement.executeQuery()

  • 接下来需要将查询结果转换为我们的类(主要是反射类的操作),resultSet2Obj(resultSet, Class.forName(xNode.getResultType()));

    private <T> List<T> resultSet2Obj(ResultSet resultSet, Class<?> clazz) {
    	List<T> list = new ArrayList<>();
    	try {
    		ResultSetMetaData metaData = resultSet.getMetaData();
    		int columnCount = metaData.getColumnCount();
    		// 每次遍历行值
    		while (resultSet.next()) {
    			T obj = (T) clazz.newInstance();
    			for (int i = 1; i <= columnCount; i++) {
    				Object value = resultSet.getObject(i);
    				String columnName = metaData.getColumnName(i);
    				String setMethod = "set" + columnName.substring(0, 1).toUpperCase() + columnName.substring(1);
    				Method method;
    				if (value instanceof Timestamp) {
    					method = clazz.getMethod(setMethod, Date.class);
    				} else {
    					method = clazz.getMethod(setMethod, value.getClass());
    				}
    				method.invoke(obj, value);
    			}
    			list.add(obj);
    		}
    	} catch (Exception e) {
    		e.printStackTrace();
    	}
    	return list;
    }
    复制代码
    • 主要通过反射生成我们的类对象,这个类的类型定义在 sql 标签上
    • 时间类型需要判断后处理,Timestamp,与 java 不是一个类型

7. Sql查询补充说明

sql 查询有入参、有不需要入参、有查询一个、有查询集合,只需要合理包装即可,例如下面的查询集合,入参是对象类型;

ApiLikeTest.test_queryUserList()
@Test
public void test_queryUserList() {
    String resource = "spring/mybatis-config-datasource.xml";
    Reader reader;
    try {
        reader = Resources.getResourceAsReader(resource);
        SqlSessionFactory sqlMapper = new SqlSessionFactoryBuilder().build(reader);
        SqlSession session = sqlMapper.openSession();
        
		try {
            User req = new User();
            req.setAge(18);
            List<User> userList = session.selectList("org.itstack.demo.dao.IUserDao.queryUserList", req);
            System.out.println(JSON.toJSONString(userList));
        } finally {
            session.close();
            reader.close();
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
	
}
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测试结果:

[{"age":18,"createTime":1576944000000,"id":1,"name":"水水","updateTime":1576944000000},{"age":18,"createTime":1576944000000,"id":2,"name":"豆豆","updateTime":1576944000000}]

Process finished with exit code 0
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五、综上总结

  • 学习完 Mybaits 核心源码,再实现一下核心过程,那么就会很清晰这个过程是怎么个流程,也就不会觉得自己知识栈有漏洞
  • 只有深入的学习才能将这样的技术赋能于其他开发上,例如给ES增加这样查询包,让ES更加容易操作。其实还可以有很多创造
  • 知识往往是综合的使用,将各个知识点综合起来使用,才能更加熟练。不要总看不做,否则全套的流程不能在自己脑子流程下什么印象

原文 

https://juejin.im/post/5e1c7a6c5188254dbf1d5a53

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转载请注明原文出处:Harries Blog™ » 源码分析 | 基于jdbc实现一个Demo版的Mybatis

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