[Java知识库] 吃透Mybatis源码-Mybatis初始化

开发: C++知识库 Java知识库 JavaScript Python PHP知识库人工智能区块链大数据移动开发嵌入式开发工具数据结构与算法开发测试游戏开发网络协议系统运维
教程: HTML教程 CSS教程 JavaScript教程 Go语言教程 JQuery教程 VUE教程 VUE3教程 Bootstrap教程 SQL数据库教程 C语言教程 C++教程 Java教程 Python教程 Python3教程 C#教程
数码: 电脑笔记本显卡显示器固态硬盘硬盘耳机手机 iphone vivo oppo 小米华为单反装机图拉丁

-> Java知识库 -> 吃透Mybatis源码-Mybatis初始化 -> 正文阅读

[Java知识库]吃透Mybatis源码-Mybatis初始化

来来来，给俏如来扎起。感谢老铁们对俏如来的支持，2021一路有你，2022我们继续加油！你的肯定是我最大的动力

博主在参加博客之星评比，点击链接， https://bbs.csdn.net/topics/603957267 疯狂打Call！五星好评 ????? 感谢。

前言

Mybatis是Java 项目开发使用率非常高的一款持久层框架，它支持自定义 SQL、存储过程以及高级映射。MyBatis 免除了几乎所有的 JDBC 代码以及设置参数和获取结果集的工作。MyBatis 可以通过简单的 XML 或注解来配置和映射原始类型、接口和 Java POJO（Plain Old Java Objects，普通老式 Java 对象）为数据库中的记录。

同时Mybatis也是面试过程中被高频问到的一门技术，今天我就带大家一起来对Mybatis的重要原理及其源码进行一个分析。

Mybatis的入门案例

我们需要先写一个简单的入门案例，根据入门来分析Mybatis的执行原理

第一步：我们需要导入Mybatis的基础依赖

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.mybatis/mybatis -->
<dependency>
  <groupId>org.mybatis</groupId>
  <artifactId>mybatis</artifactId>
  <version>3.4.6</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/mysql/mysql-connector-java -->
<dependency>
  <groupId>mysql</groupId>
  <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
  <version>5.1.47</version>
</dependency>

第二步：然后准备一个mybatis的xml配置文件

<?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>
    <properties resource="db.properties"></properties>
    <!--导入参数来源-->
    <settings>
        <setting name="logImpl" value="STDOUT_LOGGING"/>
        <!--用于生成可视的sql命令-->
        <setting name="mapUnderscoreToCamelCase" value="true"/>
    </settings>
    <typeAliases>
            <!--如果下面这种，则自动扫描包pojo下的注解类的别名-->
        <package name="cn.whale.domian"></package>
    </typeAliases>
    <environments default="development">
        <environment id="development"><!--环境-->
            <transactionManager type="JDBC"/><!--事务管理器-->
            <dataSource type="POOLED"><!--数据源-->
                <property name="driver" value="${mysql.driver}"/>
                <property name="url" value="${mysql.url}"/>
                <property name="username" value="${mysql.username}"/>
                <property name="password" value="${mysql.password}"/>
            </dataSource>
        </environment>
    </environments>
    <mappers>
        <mapper resource="mapper/StudentMapper.xml"/>
    </mappers>
</configuration>

数据库配置文件如下

mysql.driver=com.mysql.jdbc.Driver
mysql.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test?useSSL=false
mysql.username=root
mysql.password=admin

第三步：然后编写SQL映射文件StudnetMapper.xml , 先来个简单的查询

<?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="cn.whale.mapper.StudentMapper">

    <resultMap id="resultMap" type="cn.whale.domian.Student">
        <id column="id" property="id"/>
        <result column="username" property="username" />
    </resultMap>

    <select id="selectAll" resultType="cn.whale.domian.Student">
        select * from student
    </select>

     <select id="selectById" resultMap="resultMap">
        select id,username from student where id = #{id}
    </select>
</mapper>

第四步：编写实体类，和mapper映射器接口

public interface StudentMapper {
    List<Student> selectAll();
    Student selectById(Long id);
}

第五步：编写测试类

public class StudentTest {

    @Test
    public void test() throws IOException {
        //加载配置
        InputStream inputStream= Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml");
        //创建一个sqlSessionFactory
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        //创建SqlSession
        SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
        
        Student student = sqlSession.selectOne("cn.whale.mapper.StudentMapper.selectAll",1L);
        System.out.println(student);

        //使用最原始方式： namespace.statementid 执行
        List<Student>  objects = sqlSession.selectList("cn.whale.mapper.StudentMapper.selectAll");
        objects.stream().forEach( System.out::println);
        
  		//使用mapper映射器接口方式执行
        StudentMapper mapper = sqlSession.getMapper(StudentMapper.class);
        List<Student> students = mapper.selectAll();
        students.stream().forEach( System.out::println);
    }

}

入门案例开发完毕。

Mybatis执行流程

下面是Mybatis的组成结构图，可能你看起来会有点懵逼，但是没关系，每个组件我们都会在后面说道，这里先混个眼熟就行了
在这里插入图片描述
这里说几个比较重要的组件

SqlSessionFactoryBuilder : 用到了建造者模式，用来解析配置文件和创建SqlSessionFactory
SqlSessionFactory ：用来创建SqlSession的工厂类，全局唯一。
SqlSession : 这个是MyBatis链接数据库的一次会话对象，如果Mybatis和数据库的链接中断，会话也就结束。所以SqlSession不应该是单利的。
Configuration :配置对象，主要包括mybatis-config.xml中的配置项目
Executor : 执行器，SqlSesion底层执行的时候用到

然后我们先来分析一下Mybatis的执行流程，根据上面的测试案例我们可以分为两部分。创建SqlSession和执行SqlSession。首先第一行代码：InputStream inputStream= Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml")
的作用是加载Mybatis配置文件，然后通过SqlSessionFactoryBuilder().build解析配置文件，以及mapper.xml 映射文件，并创建一个 SqlSessionFactory

然后是通过 sqlSessionFactory.openSession() 创建SqlSession，SqlSession是和数据库的一次会话对象。然后是通过sqlSession.selectList来执行语句，可以通过“namespace”加上“statementid”来找到要执行的SQL，也可以通过获取Mapper映射器接口的方式来执行，第二种方式最终会采用第一种方式去执行SQL。

执行完SQL会有结果集，然后会调用结果映射器处理结果集并返回，下面这个图是宏观层面的，Mybatis执行流程
在这里插入图片描述
Mybatis执行流程如下

初始化阶段，加载配置文件
根据配置文件，创建SqlSessionFactoryBuider，执行build方法来创建SqlSessionFactory，build方法会解析配置文件，然后封装到一个Configuration对象中。Configuration会保存在创建的SqlSessionFactory
通过SqlSessionFactory来创建SqlSesion，底层会创建一个Executor执行器保存在SqlSession中
然后就是SqlSesson的执行了，SqlSession会调用 executor 执行器去执行
执行器中会创建一个StatementHandler，调用StatementHandler去执行Statement语句，当然执行Statement语句前涉及到参数的处理
执行完成之后使用ResultSetHandler映射结果为实体对象并返回

源码解析-SqlSessionFactory的创建

代码入手肯定是new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream),直接看源码见：org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactoryBuilder#build(j…)

 public SqlSessionFactory build(InputStream inputStream) {
   return build(inputStream, null, null);
 }
 
public SqlSessionFactory build(InputStream inputStream, String environment, Properties properties) {
    try {
    	//1. 创建一个XML配置的Builder,inputStream是通过Resources.getResourceAsStream加载的xml配置
    	//environment 和 properties都是null
    	//这一步会创建一个 Configuration对象
      XMLConfigBuilder parser = new XMLConfigBuilder(inputStream, environment, properties);
      //2. parser.parse()解析一个configuration对象，然后创建SqlSessionFactory 
      return build(parser.parse());
    } catch (Exception e) {
      throw ExceptionFactory.wrapException("Error building SqlSession.", e);
    } finally {
      ErrorContext.instance().reset();
      try {
        inputStream.close();
      } catch (IOException e) {
        // Intentionally ignore. Prefer previous error.
      }
    }
  }

Mybatis的源码相比Spring来说要简单太多了，首先是通过Resources.getResourceAsStream加载的xml配置(inputStream)交给 XMLConfigBuilder ，创建一个XML解析器在new XMLConfigBuilder(…)代码中会创建Configuration对象。然后调用parser.parse() 解析配置,解析之后得到一个 Configuration 对象，交给builder方法去创建一个默认的DefaultSqlSessionFactory，同时把Configuraton对象保存给SqlSessionFactory。

XMLConfigBuilder是BaseBuilder的实现类，用作配置文件解析，针对于不同的构建目标还有不同的子类
在这里插入图片描述

我们先来看parser.parse()方法的源码，然后再看build方法的源码,见org.apache.ibatis.builder.xml.XMLConfigBuilder#parse

  public Configuration parse() {
  	//parsed是用来判断是否已经解析过了
    if (parsed) {
      throw new BuilderException("Each XMLConfigBuilder can only be used once.");
    }
    parsed = true;
    //解析配置，使用的是XPathParser解析器来解析一个configuration根节点。
    parseConfiguration(parser.evalNode("/configuration"));
    return configuration;
  }

使用xPathParser解析器来解析配置文件，/configuration 就是mybatis-config.xml配置中的根节点,继续看parseConfiguration方法的源码

 //解析配置项目
  private void parseConfiguration(XNode root) {
    try {
      //issue #117 read properties first
      //1.拿到properties元素，也就是  <properties resource="db.properties"></properties>
      propertiesElement(root.evalNode("properties"));
      //2.处理 <settings> 元素，并设置到Properties 对象中
      Properties settings = settingsAsProperties(root.evalNode("settings"));
      loadCustomVfs(settings);
      //3.处理  <typeAliases> 用户配置的别名
      typeAliasesElement(root.evalNode("typeAliases"));
      //4.处理 <plugins> 插件
      pluginElement(root.evalNode("plugins"));
      //5.处理  <objectFactory type=""></objectFactory> 对象工厂
      objectFactoryElement(root.evalNode("objectFactory"));
      //用来装饰object的工厂
      objectWrapperFactoryElement(root.evalNode("objectWrapperFactory"));
      //6.处理反射工厂<reflectorFactory type=""/>
      reflectorFactoryElement(root.evalNode("reflectorFactory"));
      //把 settings  设置到COnfiguration对象中
      settingsElement(settings);
      // read it after objectFactory and objectWrapperFactory issue #631
      //7.处理 <environments default="development"> ， 数据源就在这个元素里面
      environmentsElement(root.evalNode("environments"));
      databaseIdProviderElement(root.evalNode("databaseIdProvider"));
      //8.处理     <typeHandlers></typeHandlers> 类型处理器
      typeHandlerElement(root.evalNode("typeHandlers"));
      //9 处理mappers 映射文件
      mapperElement(root.evalNode("mappers"));
    } catch (Exception e) {
      throw new BuilderException("Error parsing SQL Mapper Configuration. Cause: " + e, e);
    }
  }

这里我们看到，parseConfiguration方法对于mybatis配置文件中的所有项目都做了解析。我大致说一下每个步骤做了啥，具体的细节水友自己去断点看

propertiesElement(root.evalNode(“properties”)) : 解析，加载db.properties中的配置项目，然后会把properties设置到Configuration的variables存储起来
Properties settings = settingsAsProperties(root.evalNode(“settings”)); 处理元素，转换为Properties ，然后通过 settingsElement(settings); 方法把settings中的配置保存到Configfiguration。见org.apache.ibatis.builder.xml.XMLConfigBuilder#settingsElement
typeAliasesElement(root.evalNode(“typeAliases”)); ：处理别名配置，如果是通过<package>方式配置别名，会把配置的实体类的class添加到Configuration对象的TypeAliasRegistry别名注册器中，TypeAliasRegistry内部维护了一个new HashMap<String, Class<?>>() ，就是以类的简单名字小写为key,以实体类的class为值来映射别名到HashMap。见org.apache.ibatis.type.TypeAliasRegistry
如果是通过<typeAlias type="" 方式直接配置别名，那么就会注册到 BaseBuilder的TypeAliasRegistry中。
在Configuration对象的构造器中默认映射了很多的内置类型的别名。
pluginElement(root.evalNode(“plugins”)); 处理插件配置，该方法会解析拦截器配置比如<plugin interceptor="cn.whale.interceptor.MyInterceptor" ></plugin>,然后使用反射创建实例，保存到Configuration的InterceptorChain interceptorChain 拦截器执行链中，这里使用到了责任链模式。拦截器我们后面单独写一篇文章来说。
objectFactoryElement(root.evalNode(“objectFactory”)); 对象工厂处理解析，默认情况Mybaits在映射结果的时候会使用 DefaultObjectFactory 工厂利用反射来实例化实体类，你可以通过 <objectFactory type=""></objectFactory> 配置来创建自定义的实例化工厂。指定自己的实例化方式。该工厂类也是保存到configuration对象的ObjectFactory objectFactory 字段上。
environmentsElement(root.evalNode(“environments”)); 环境处理，<environments default="development">中主要包括事务 <transactionManager type="JDBC"/> 和 <dataSource type="POOLED">数据源的配置。environmentsElement方法中会根据type=JDBC 从TypeAliasRegistry中找到一个JdbcTransactionFactory事务工厂，使用反射创建实例，根据type="POOLED"找到一个PooledDataSource，使用反射创建实例，最后创建一个 Environment 环境对象，把 JdbcTransactionFactory 事务工厂和PooledDataSource连接池保存到Environment中
typeHandlerElement(root.evalNode(“typeHandlers”)); 处理类型处理器<typeHandlers></typeHandlers>，typeHandler是用来处理数据库的类型到Java的类型转换的，在 TypeHandlerRegistry的构造器中初始化了内置的很多的类型处理器，比如：VARCHAR类型转换为String就需要用到内置的 StringTypeHandler 处理器。当然我们也可以定义我们自己的类型处理器。

mapperElement(root.evalNode(“mappers”)); 处理mapper映射文件，比如：<mapper resource="mapper/StudentMapper.xml"/>，方法内部会构建 XMLMapperBuilder 去解析xml文件,见org.apache.ibatis.builder.xml.XMLMapperBuilder#parse

  public void parse() {
      //解析 cache ， cache，parameterMap，resultMap，sql，select|insert|update|delete
      //把SQL元素解析后封装成一个MappedStatement，存储到Configuration中的Map<String, MappedStatement>中
      if (!configuration.isResourceLoaded(resource)) {
        configurationElement(parser.evalNode("/mapper"));
        configuration.addLoadedResource(resource);
        //绑定Mapper接口
        bindMapperForNamespace();
      }
  
      parsePendingResultMaps();
      parsePendingCacheRefs();
      parsePendingStatements();
}

configurationElement方法底层会解析到mapper.xml文件，包括： cache，parameterMap，resultMap，sql，select | insert | update | delete等元素的解析。然后把SQL语句封装成MappedStatement，以 namespace.id 为 key把MappedStatement映射到Configuration中的Map<String, MappedStatement>中。
bindMapperForNamespace();方法中，会根据namespace找到mapper映射器接口，然后添加到 MapperRegistry中。

 private void bindMapperForNamespace() {
  String namespace = builderAssistant.getCurrentNamespace();
  if (namespace != null) {
    Class<?> boundType = null;
    try {
      boundType = Resources.classForName(namespace);
    } catch (ClassNotFoundException e) {
      //ignore, bound type is not required
    }
    if (boundType != null) {
      if (!configuration.hasMapper(boundType)) {
        // Spring may not know the real resource name so we set a flag
        // to prevent loading again this resource from the mapper interface
        // look at MapperAnnotationBuilder#loadXmlResource
        configuration.addLoadedResource("namespace:" + namespace);
        configuration.addMapper(boundType);
      }
    }
  }
}

MapperRegistry中维护了一个HashMap<Class<?>, MapperProxyFactory<?>>() ，key是mapper接口的class 类型，Value是一个MapperProxyFactory工厂，工厂中维护了mapper接口和接口中的方法如下

public class MapperProxyFactory<T> {
  //mapper接口
private final Class<T> mapperInterface;
//接口中的方法
private final Map<Method, MapperMethod> methodCache = new ConcurrentHashMap<Method, MapperMethod>();

源码解析-SqlSession的创建

接下来我们分析 sqlSessionFactory.openSession(); ，该方法是通过SqlSessionFactory创建SqlSession见：org.apache.ibatis.session.defaults.DefaultSqlSessionFactory#openSession()

@Override
  public SqlSession openSession() {
    return openSessionFromDataSource(configuration.getDefaultExecutorType(), null, false);
  }

这里重configuration中获取默认的executor类型默认是simple，事务的提交方式指定为手动提交，然后交给 openSessionFromDataSource 去处理

// execType ：执行器的类型  ； autoCommit ：事务提交方式为手动提交
private SqlSession openSessionFromDataSource(ExecutorType execType, TransactionIsolationLevel level, boolean autoCommit) {
    Transaction tx = null;
    try {
      //1.从Configuration拿到配置对象，配置对象中包括 JdbcTranscationFactory 和 PooledDataSource
      final Environment environment = configuration.getEnvironment();
      //从environment总获取事务工厂
      final TransactionFactory transactionFactory = getTransactionFactoryFromEnvironment(environment);
      //2.通过事务工厂transactionFactory创建Transaction事务对象，默认实现是JdbcTransaction
      //JdbcTransaction中包括了Connection连接对象；DataSource 数据源；autoCommmit提交方式为false
      tx = transactionFactory.newTransaction(environment.getDataSource(), level, autoCommit);
      //3.根据execType创建执行器，默认是SimpleExecutor，
      //SimpleExecutor继承了BaseExecutor，其中中维护了Transcation对象和PerpetualCache一级缓存一级configuration
      //SimpleExecutor被包装到 CachingExecutor 总，这里使用了装饰者模式
      //然后会把Executor添加到Configuration的interceptorChain拦截器链中
      final Executor executor = configuration.newExecutor(tx, execType);
      //4.创建SqlSession ,默认实现是DefaultSqlSession
      return new DefaultSqlSession(configuration, executor, autoCommit);
    } catch (Exception e) {
      //5.发生异常，关闭事务
      closeTransaction(tx); // may have fetched a connection so lets call close()
      throw ExceptionFactory.wrapException("Error opening session.  Cause: " + e, e);
    } finally {
      ErrorContext.instance().reset();
    }
  }

总结一下上面的方法的核心业务

从Configuration拿到Environment对象，该对象中包括 JdbcTranscationFactory事务工厂和 PooledDataSource 连接池
从Environment中获取事务工厂TransactionFactory ，通过事务工厂transactionFactory创建Transaction事务对象，默认实现是JdbcTransaction；JdbcTransaction中包括了Connection连接对象、DataSource 数据源、autoCommmit提交方式为false。JdbcTransaction中提供了事务的提交，回滚，关闭等方法。

然后根据execType创建执行器，默认是SimpleExecutor，SimpleExecutor继承了BaseExecutor，BaseExecutor维护了Transcation对象和PerpetualCache一级缓存、以及Configuration。
如果配置了 cacheEnabled=ture，会用装饰器模式对 executor 进行包装，SimpleExecutor被包装到 CachingExecutor 中，这里使用了装饰者模式然后会把Executor添加到Configuration的interceptorChain拦截器链中

public Executor newExecutor(Transaction transaction, ExecutorType executorType) {
      executorType = executorType == null ? defaultExecutorType : executorType;
      executorType = executorType == null ? ExecutorType.SIMPLE : executorType;
      Executor executor;
      //1.根据类型创建Executor
      if (ExecutorType.BATCH == executorType) {
        executor = new BatchExecutor(this, transaction);
      } else if (ExecutorType.REUSE == executorType) {
        executor = new ReuseExecutor(this, transaction);
      } else {
        executor = new SimpleExecutor(this, transaction);
      }
     
      if (cacheEnabled) {
       //2.如果开启了一级缓存，默认是true，把SimpleExecutor交给Cachin gExecutor ，装饰者模式
        executor = new CachingExecutor(executor);
      }
      //3.把executor加入Configuration的interceptorChain拦截器链中
      executor = (Executor) interceptorChain.pluginAll(executor);
      return executor;
}

Executor的继承体系如下
在这里插入图片描述

创建SqlSession ,默认实现是DefaultSqlSession，其中维护了Configuration对象，Executor，autoCommit为false
在catch中关闭事务closeTransaction ，底层会调用connection.close关闭事务

这里要单独说一下三个Executor的区别

SimpleExecutor：每执行一次 SQL就创建一个 Statement 对象，用完立刻关闭 Statement 对象。
ReuseExecutor：它能够实现Statement的复用，执行 SQL，会先把SQL 作为 key 查找 Statement 对象，存在就使用，不存在就创建，用完后把Statement放置于 Map 内不关闭，供下一次使用。
BatchExecutor：执行 Update SQL（没有 select，不支持 select），将所有 SQL都添加到批处理中（addBatch()），等待统一执行（executeBatch()），它缓存了多个 Statement 对象，每个 Statement 对象都是 addBatch()完毕后，等待逐一执行 executeBatch()批处理。与 JDBC 批处理相同。

总结

我们来总结一下Mybatis的初始化流程

SqlSessionFactoryBuilder 加载 mybatis-config.xml配置文件，通过XMLConfigBuilder将配置解析为Configuration，并创建一个SqlSessionFactory。

对于<properties> 会解析为Properties并存储到Configuration的variables
对于<settings> 会解析为Properties并设置到Configuration，比如：延迟加载配置，二级缓存配置等
对于<typeAliases> 会解析解析类的class注册到Configuration的TypeAliasRegistry中，其中维护了一个new HashMap<String, Class<?>>(),TypeAliasRegistry默认以为了内置的别名。
对于<plugins> 插件会注册到Configuration中的InterceptorChain拦截器链中，其中维护了List<Interceptor>
对于 <objectFactory> 对象工厂则会覆盖Configuration中默认的DefaultObjectFactory，它是用来处理结果时，实例化实体类的工厂。
对于<environments> 会解析出 transactionManager 和 dataSource ，事务使用的是JdbcTranscationFactoy。dataSource使用的是PooledDataSource。然后把JdbcTranscationFactory和PooledDataSource保存到Environment对象中，设置给Congifuration。
对于<typeHandlers> 会解析配置的typeHandler的class注册到TypeHandlerRegistry，其中维护了一个ConcurrentHashMap来存储typeHandler。
对于<mapper > mapper.xml映射文件会解析其中的 cache，parameterMap，resultMap，sql，select | insert | update | delete等元素的解析。然后把SQL语句封装成MappedStatement，以 namespace.id 为 key把MappedStatement映射到Configuration中的Map<String, MappedStatement>中。

然后会根据namespace找到mapper映射器接口，然后添加到 MapperRegistry中。MapperRegistry中维护了一个HashMap<Class<?>, MapperProxyFactory<?>>() ，key是mapper接口的class 类型，Value是一个MapperProxyFactory工厂