三步搞定!手写Mybatis框架

来源:my.oschina.net/liughDevelop/blog/1631006 整编:Java技术栈(公众号ID:javastack)

继上一篇手写SpringMVC之后《从0开始手写一个 SpringMVC 框架,向高手进阶!》,我最近趁热打铁,研究了一下Mybatis。MyBatis框架的核心功能其实不难,无非就是动态代理和jdbc的操作,难的是写出来可扩展,高内聚,低耦合的规范的代码。

本文完成的Mybatis功能比较简单,代码还有许多需要改进的地方,大家可以结合Mybatis源码去动手完善。

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Mybatis框架流程简介

在手写自己的Mybatis框架之前,我们先来了解一下Mybatis,它的源码中使用了大量的设计模式,阅读源码并观察设计模式在其中的应用,才能够更深入的理解源码(ref:Mybatis源码解读-设计模式总结)。

我们对上图进行分析总结:

1、mybatis的配置文件有2类

  • mybatisconfig.xml,配置文件的名称不是固定的,配置了全局的参数的配置,全局只能有一个配置文件。
  • Mapper.xml 配置多个statemement,也就是多个sql,整个mybatis框架中可以有多个Mappe.xml配置文件。

2、通过mybatis配置文件得到SqlSessionFactory

3、通过SqlSessionFactory得到SqlSession,用SqlSession就可以操作数据了。

4、SqlSession通过底层的Executor(执行器),执行器有2类实现:

  • 基本实现
  • 带有缓存功能的实现

5、MappedStatement是通过Mapper.xml中定义statement生成的对象。

6、参数输入执行并输出结果集,无需手动判断参数类型和参数下标位置,且自动将结果集映射为Java对象

  • HashMap,KV格式的数据类型
  • Java的基本数据类型
  • POJO,java的对象

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梳理自己的Mybatis的设计思路

根据上文Mybatis流程,我简化了下,分为以下步骤:

1.读取xml文件,建立连接

从图中可以看出,MyConfiguration负责与人交互。待读取xml后,将属性和连接数据库的操作封装在MyConfiguration对象中供后面的组件调用。本文将使用dom4j来读取xml文件,它具有性能优异和非常方便使用的特点。推荐阅读:Spring Boot 集成 Mybatis 实现双数据源

2.创建SqlSession,搭建Configuration和Executor之间的桥梁

我们经常在使用框架时看到Session,Session到底是什么呢?一个Session仅拥有一个对应的数据库连接。类似于一个前段请求Request,它可以直接调用exec(SQL)来执行SQL语句。

从流程图中的箭头可以看出,MySqlSession的成员变量中必须得有MyExecutor和MyConfiguration去集中做调配,箭头就像是一种关联关系。我们自己的MySqlSession将有一个getMapper方法,然后使用动态代理生成对象后,就可以做数据库的操作了。推荐阅读:Mybatis传递多个参数的4种方式

3.创建Executor,封装JDBC操作数据库

Executor是一个执行器,负责SQL语句的生成和查询缓存(缓存还没完成)的维护,也就是jdbc的代码将在这里完成,不过本文只实现了单表,有兴趣的同学可以尝试完成多表。

4.创建MapperProxy,使用动态代理生成Mapper对象

我们只是希望对指定的接口生成一个对象,使得执行它的时候能运行一句sql罢了,而接口无法直接调用方法,所以这里使用动态代理生成对象,在执行时还是回到MySqlSession中调用查询,最终由MyExecutor做JDBC查询。这样设计是为了单一职责,可扩展性更强。推荐阅读:从0 开始手写一个Tomcat,7步搞定!

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实现自己的Mybatis

工程文件及目录:

首先,新建一个maven项目,在pom.xml中导入以下依赖:

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <groupId>com.liugh</groupId>
  <artifactId>liugh-mybatis</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <packaging>jar</packaging>
  
  <properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
    <java.version>1.8</java.version>
  </properties>
  
  <dependencies>
       <!-- 读取xml文件 -->
    <dependency>
      <groupId>dom4j</groupId>
      <artifactId>dom4j</artifactId>
      <version>1.6.1</version>
    </dependency>
    
    <!-- MySQL -->
    <dependency>
      <groupId>mysql</groupId>
      <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
      <version>5.1.29</version>
    </dependency>
    </dependencies>
</project>

创建我们的数据库xml配置文件:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<database>
  <property name="driverClassName">com.mysql.jdbc.Driver</property>
  <property name="url">jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&amp;characterEncoding=utf8</property>
  <property name="username">root</property>
  <property name="password">123456</property>
</database>

然后在数据库创建test库,执行如下SQL语句:

CREATE TABLE `user` (
  `id` varchar(64) NOT NULL,
  `password` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `username` varchar(255) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `test`.`user` (`id`, `password`, `username`) VALUES ('1', '123456', 'liugh');

创建User实体类,和UserMapper接口和对应的xml文件:

package com.liugh.bean;

public class User {
    private String id;
    private String username;
    private String password;
    //省略get set toString方法...
}
package com.liugh.mapper;

import com.liugh.bean.User;

public interface UserMapper {
  
  public User getUserById(String id);  
}
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<mapper nameSpace="com.liugh.mapper.UserMapper">
    <select id="getUserById" resultType ="com.liugh.bean.User">
        select * from user where id = ?
    </select>
</mapper>

基本操作配置完成,接下来我们开始实现MyConfiguration:

package com.liugh.sqlSession;

import java.io.InputStream;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import org.dom4j.Document;
import org.dom4j.DocumentException;
import org.dom4j.Element;
import org.dom4j.io.SAXReader;
import com.liugh.config.Function;
import com.liugh.config.MapperBean;


/**
 * 读取与解析配置信息,并返回处理后的Environment
 */
public class MyConfiguration {
  private static ClassLoader loader = ClassLoader.getSystemClassLoader();

  /**
   * 读取xml信息并处理
   */
  public  Connection build(String resource){
      try {
          InputStream stream = loader.getResourceAsStream(resource);
      SAXReader reader = new SAXReader();
      Document document = reader.read(stream);
      Element root = document.getRootElement();
      return evalDataSource(root);
    } catch (Exception e) {
      throw new RuntimeException("error occured while evaling xml " + resource);
    }
  }
  
  private  Connection evalDataSource(Element node) throws ClassNotFoundException {
        if (!node.getName().equals("database")) {
          throw new RuntimeException("root should be <database>");
        }
    String driverClassName = null;
    String url = null;
    String username = null;
    String password = null;
    //获取属性节点
    for (Object item : node.elements("property")) {
      Element i = (Element) item;      
      String value = getValue(i);
      String name = i.attributeValue("name");
      if (name == null || value == null) {
        throw new RuntimeException("[database]: <property> should contain name and value");
      }
      //赋值
      switch (name) {
        case "url" : url = value; break;
        case "username" : username = value; break;
        case "password" : password = value; break;
        case "driverClassName" : driverClassName = value; break; 
        default : throw new RuntimeException("[database]: <property> unknown name"); 
      }
    }
    
     Class.forName(driverClassName); 
     Connection connection = null;
    try {
      //建立数据库链接
      connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
    } catch (SQLException e) {
      // TODO Auto-generated catch block
      e.printStackTrace();
    }
    return connection;
  }
  
  //获取property属性的值,如果有value值,则读取 没有设置value,则读取内容
  private  String getValue(Element node) {
    return node.hasContent() ? node.getText() : node.attributeValue("value");
  }
  
  
  
    @SuppressWarnings("rawtypes")
    public  MapperBean readMapper(String path){
        MapperBean mapper = new MapperBean();
        try{
          InputStream stream = loader.getResourceAsStream(path);
       SAXReader reader = new SAXReader();
       Document document = reader.read(stream);
       Element root = document.getRootElement();
            mapper.setInterfaceName(root.attributeValue("nameSpace").trim()); //把mapper节点的nameSpace值存为接口名
            List<Function> list = new ArrayList<Function>(); //用来存储方法的List
            for(Iterator rootIter = root.elementIterator();rootIter.hasNext();) {//遍历根节点下所有子节点
                Function fun = new Function();    //用来存储一条方法的信息
                Element e = (Element) rootIter.next(); 
                String sqltype = e.getName().trim();
                String funcName = e.attributeValue("id").trim();
                String sql = e.getText().trim();
                String resultType = e.attributeValue("resultType").trim();
                fun.setSqltype(sqltype);
                fun.setFuncName(funcName);
                Object newInstance=null;
        try {
          newInstance = Class.forName(resultType).newInstance();
        } catch (InstantiationException e1) {
          e1.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e1) {
          e1.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e1) {
          e1.printStackTrace();
        }
                fun.setResultType(newInstance);
                fun.setSql(sql);
                list.add(fun);
            }
            mapper.setList(list);
            
        } catch (DocumentException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return mapper;
    }
}

用面向对象的思想设计读取xml配置后:

package com.liugh.config;

import java.util.List;
public class MapperBean {

    private String interfaceName; //接口名
    private List<Function> list; //接口下所有方法
    //省略 get  set方法...

}

Function对象包括sql的类型、方法名、sql语句、返回类型和参数类型。

package com.liugh.config;

public class Function {
   private String sqltype;  
    private String funcName;  
    private String sql;       
    private Object resultType;  
    private String parameterType; 
  //省略 get set方法
}

接下来实现我们的MySqlSession,首先的成员变量里得有Excutor和MyConfiguration,代码的精髓就在getMapper的方法里。

package com.liugh.sqlSession;

import java.lang.reflect.Proxy;

public class MySqlsession {
  
  private Excutor excutor= new MyExcutor();  
  
  private MyConfiguration myConfiguration = new MyConfiguration();
  
    public <T> T selectOne(String statement,Object parameter){  
        return excutor.query(statement, parameter);  
    }  
        
    @SuppressWarnings("unchecked")
   public <T> T getMapper(Class<T> clas){ 
      //动态代理调用
        return (T)Proxy.newProxyInstance(clas.getClassLoader(),new Class[]{clas},
            new MyMapperProxy(myConfiguration,this));  
    }  

}

紧接着创建Excutor和实现类:

package com.liugh.sqlSession;

public interface Excutor {
  public <T> T query(String statement,Object parameter);  
}

MyExcutor中封装了JDBC的操作:

package com.liugh.sqlSession;

import java.sql.Connection;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import com.liugh.bean.User;


public class MyExcutor implements Excutor{
  
  private MyConfiguration xmlConfiguration = new MyConfiguration();
  
   @Override  
      public <T> T query(String sql, Object parameter) {  
          Connection connection=getConnection();  
          ResultSet set =null;
          PreparedStatement pre =null;
          try {  
              pre = connection.prepareStatement(sql); 
              //设置参数
              pre.setString(1, parameter.toString());
              set = pre.executeQuery();  
              User u=new User();  
              //遍历结果集
              while(set.next()){  
                  u.setId(set.getString(1));
                  u.setUsername(set.getString(2)); 
                  u.setPassword(set.getString(3));
              }  
              return (T) u;  
          } catch (SQLException e) {  
              e.printStackTrace();  
          } finally{
                 try{  
                     if(set!=null){  
                       set.close();  
                     }if(pre!=null){  
                       pre.close();  
                     }if(connection!=null){  
                       connection.close();  
                     }  
                 }catch(Exception e2){  
                     e2.printStackTrace();  
                 }  
             }   
          return null;  
      }  
    
      private Connection getConnection() {  
          try {  
              Connection connection =xmlConfiguration.build("config.xml");
              return connection;  
          } catch (Exception e) {  
              e.printStackTrace();  
          }  
          return null;  
      }  
}

MyMapperProxy代理类完成xml方法和真实方法对应,执行查询:

package com.liugh.sqlSession;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.List;
import com.liugh.config.Function;
import com.liugh.config.MapperBean;

public class MyMapperProxy implements InvocationHandler{
  
  private  MySqlsession mySqlsession;  
  
  private MyConfiguration myConfiguration;
     
    public MyMapperProxy(MyConfiguration myConfiguration,MySqlsession mySqlsession) {  
        this.myConfiguration=myConfiguration;  
        this.mySqlsession=mySqlsession;  
    }  

  @Override
  public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    MapperBean readMapper = myConfiguration.readMapper("UserMapper.xml");
    //是否是xml文件对应的接口
    if(!method.getDeclaringClass().getName().equals(readMapper.getInterfaceName())){
      return null;  
    }
    List<Function> list = readMapper.getList();
    if(null != list || 0 != list.size()){
      for (Function function : list) {
      //id是否和接口方法名一样
       if(method.getName().equals(function.getFuncName())){  
                return mySqlsession.selectOne(function.getSql(), String.valueOf(args[0]));  
            }  
      }
    }
       return null;  
  }
}

到这里,就完成了自己的Mybatis框架,我们测试一下:

package com.liugh;

import com.liugh.bean.User;
import com.liugh.mapper.UserMapper;
import com.liugh.sqlSession.MySqlsession;

public class TestMybatis {
  
    public static void main(String[] args) {  
        MySqlsession sqlsession=new MySqlsession();  
        UserMapper mapper = sqlsession.getMapper(UserMapper.class);  
        User user = mapper.getUserById("1");  
        System.out.println(user);
    } 
}

执行结果:

查询一个不存在的用户试试:

到这里我们就大功告成了!

END

原文发布于微信公众号 - Java研发军团(ityuancheng)

原文发表时间:2019-01-30

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