Mybatis只写Mapper接口就可以操作数据库的背后解读

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本文来源：http://r6d.cn/bxt1r

在使用Mybatis的时候大家可能都有一个疑问，为什么只写Mapper接口就能操作数据库？

它的主要实现思想是：使用动态代理生成实现类，然后配合xml的映射文件中的SQL语句来实现对数据库的访问。

Mybatis编程模型

Mybatis是在iBatis上演变而来ORM框架，所以Mybatis最终会将代码转换成iBatis编程模型，而 Mybatis 代理阶段主要是将面向接口编程模型，通过动态代理转换成ibatis编程模型。

我们不直接使用iBatis编程模型的原因是为了解耦，从下面的两种示例我们可以看出，iBatis编程模型和配置文件耦合很严重。

面向接口编程模型

@Test
// 面向接口编程模型
public void quickStart() throws Exception {
    // 2.获取sqlSession
    try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
        initH2dbMybatis(sqlSession);

        // 3.获取对应mapper
        PersonMapper mapper = sqlSession.getMapper(PersonMapper.class);
        JdkProxySourceClassUtil.writeClassToDisk(mapper.getClass().getSimpleName(), mapper.getClass());
        // 4.执行查询语句并返回结果
        Person person = mapper.selectByPrimaryKey(1L);
        System.out.println(person.toString());
    }
}

ibatis编程模型

@Test
// ibatis编程模型
public void quickStartIBatis() throws Exception {
    // 2.获取sqlSession
    try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
        initH2dbMybatis(sqlSession);
        // ibatis编程模型(与配置文件耦合严重)
        Person person = sqlSession.selectOne("com.xiaolyuh.domain.mapper.PersonMapper.selectByPrimaryKey", 1L);
        System.out.println(person.toString());
    }
}

代理模块核心类

• MapperRegistry：Mapper接口动态代理工厂（MapperProxyFactory）的注册中心
• MapperProxyFactory：Mapper接口对应的动态代理工厂类。Mapper接口和MapperProxyFactory工厂类是一一对应关系
• MapperProxy：Mapper接口的增强器，它实现了InvocationHandler接口，通过该增强的invoke方法实现了对数据库的访问
• MapperMethod：对insert, update, delete, select, flush节点方法的包装类，它通过sqlSession来完成了对数据库的操作

代理初始化

加载Mapper接口到内存

在Mybatis 源码（二）中我们会发现当配置文件解析完成的最后一步是调用org.apache.ibatis.builder.xml.XMLMapperBuilder#bindMapperForNamespace方法。该方法的主要作用是：根据 namespace 属性将Mapper接口的动态代理工厂（MapperProxyFactory）注册到 MapperRegistry 中。源码如下：

private void bindMapperForNamespace() {
  // 获取namespace属性（对应Mapper接口的全类名）
  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) {
      // 防止重复加载
      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);
        // 将Mapper接口的动态代理工厂注册到 MapperRegistry 中
        configuration.addMapper(boundType);
      }
    }
  }
}

1. 读取namespace属性，获取Mapper接口的全类名
2. 根据全类名将Mapper接口加载到内存
3. 判断是否重复加载Mapper接口
4. 调用Mybatis 配置类（configuration）的addMapper方法，完成后续步骤

注册代理工厂类

org.apache.ibatis.session.Configuration#addMapper该方法直接回去调用org.apache.ibatis.binding.MapperRegistry#addMapper方法完成注册。

public <T> void addMapper(Class<T> type) {
  // 必须是接口
  if (type.isInterface()) {
    if (hasMapper(type)) {
      // 防止重复注册
      throw new BindingException("Type " + type + " is already known to the MapperRegistry.");
    }
    boolean loadCompleted = false;
    try {
      // 根据接口类，创建MapperProxyFactory代理工厂类
      knownMappers.put(type, new MapperProxyFactory<>(type));
      // It's important that the type is added before the parser is run
      // otherwise the binding may automatically be attempted by the
      // mapper parser. If the type is already known, it won't try.
      MapperAnnotationBuilder parser = new MapperAnnotationBuilder(config, type);
      parser.parse();
      loadCompleted = true;
    } finally {
      // 如果加载出现异常需要移除对应Mapper
      if (!loadCompleted) {
        knownMappers.remove(type);
      }
    }
  }
}

1. 判断加载类型是否是接口
2. 重复注册校验，如果校验不通抛出BindingException异常
3. 根据接口类，创建MapperProxyFactory代理工厂类
4. 如果加载出现异常需要移除对应Mapper

获取代理对象

在Mybatis 源码（一）的快速开始中有如下代码，通过 sqlSession获取Mapper的代理对象：

PersonMapper mapper = sqlSession.getMapper(PersonMapper.class);

getMapper 获取代理对象

sqlSession.getMapper(PersonMapper.class)最终调用的是org.apache.ibatis.binding.MapperRegistry#getMapper方法，最后返回的是PersonMapper接口的代理对象，源码如下：

public <T> T getMapper(Class<T> type, SqlSession sqlSession) {
  // 根据类型获取对应的代理工厂
  final MapperProxyFactory<T> mapperProxyFactory = (MapperProxyFactory<T>) knownMappers.get(type);
  if (mapperProxyFactory == null) {
    throw new BindingException("Type " + type + " is not known to the MapperRegistry.");
  }
  try {
    // 根据工厂类新建一个代理对象，并返回
    return mapperProxyFactory.newInstance(sqlSession);
  } catch (Exception e) {
    throw new BindingException("Error getting mapper instance. Cause: " + e, e);
  }
}

1. 根据类型获取对应的代理工厂
2. 根据工厂类新建一个代理对象，并返回

newInstance 创建代理对象

每一个Mapper接口对应一个MapperProxyFactory工厂类。MapperProxyFactory通过JDK动态代理创建代理对象，Mapper接口的代理对象是方法级别，所以每次访问数据库都需要新创建代理对象。源码如下：

protected T newInstance(MapperProxy<T> mapperProxy) {
  // 使用JDK动态代理生成代理实例
  return (T) Proxy.newProxyInstance(mapperInterface.getClassLoader(), new Class[]{mapperInterface}, mapperProxy);
}

public T newInstance(SqlSession sqlSession) {
  // Mapper的增强器
  final MapperProxy<T> mapperProxy = new MapperProxy<>(sqlSession, mapperInterface, methodCache);
  return newInstance(mapperProxy);
}

1. 先获取Mapper对应增强器(MapperProxy)
2. 根据增强器使用JDK动态代理产生代理对象

代理类的反编译结果

import com.sun.proxy..Proxy8;
import com.xiaolyuh.domain.model.Person;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

public final class $Proxy8 extends Proxy implements Proxy8 {
    private static Method m3;
   ...

    public $Proxy8(InvocationHandler var1) throws  {
        super(var1);
    }

    ...
    public final Person selectByPrimaryKey(Long var1) throws  {
        try {
            return (Person)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});
        } catch (RuntimeException | Error var3) {
            throw var3;
        } catch (Throwable var4) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var4);
        }
    }

    static {
        try {
            m3 = Class.forName("com.sun.proxy.$Proxy8").getMethod("selectByPrimaryKey", Class.forName("java.lang.Long")); 
        } catch (NoSuchMethodException var2) {
            throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException var3) {
            throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
        }
    }
}

从代理类的反编译结果来看，都是直接调用增强器的invoke方法，进而实现对数据库的访问。

执行代理

通过上诉反编译代理对象，我们可以发现所有对数据库的访问都是在增强器org.apache.ibatis.binding.MapperProxy#invoke中实现的。

执行增强器 MapperProxy

@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
  try {
    // 如果是Object本身的方法不增强
    if (Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) {
      return method.invoke(this, args);
    }
    // 判断是否是默认方法
    else if (method.isDefault()) {
      if (privateLookupInMethod == null) {
        return invokeDefaultMethodJava8(proxy, method, args);
      } else {
        return invokeDefaultMethodJava9(proxy, method, args);
      }
    }
  } catch (Throwable t) {
    throw ExceptionUtil.unwrapThrowable(t);
  }
  // 从缓存中获取MapperMethod对象
  final MapperMethod mapperMethod = cachedMapperMethod(method);
  // 执行MapperMethod
  return mapperMethod.execute(sqlSession, args);
}

1. 如果是Object本身的方法不增强
2. 判断是否是默认方法
3. 从缓存中获取MapperMethod对象
4. 执行MapperMethod

模型转换 MapperMethod

MapperMethod封装了Mapper接口中对应方法的信息(MethodSignature)，以及对应的sql语句的信息(SqlCommand)；它是mapper接口与映射配置文件中sql语句的桥梁；MapperMethod对象不记录任何状态信息，所以它可以在多个代理对象之间共享；

• SqlCommand ：从configuration中获取方法的命名空间.方法名以及SQL语句的类型；
• MethodSignature：封装mapper接口方法的相关信息（入参，返回类型）；
• ParamNameResolver：解析mapper接口方法中的入参；

public Object execute(SqlSession sqlSession, Object[] args) {
  Object result;
  // 根据SQL类型，调用不同方法。
  // 这里我们可以看出，操作数据库都是通过 sqlSession 来实现的
  switch (command.getType()) {
    case INSERT: {
      Object param = method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
      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:
      // 根据方法返回值类型来确认调用sqlSession的哪个方法

      // 无返回值或者有结果处理器
      if (method.returnsVoid() && method.hasResultHandler()) {
        executeWithResultHandler(sqlSession, args);
        result = null;
      }
      // 返回值是否为集合类型或数组
      else if (method.returnsMany()) {
        result = executeForMany(sqlSession, args);
      }
      // 返回值是否为Map
      else if (method.returnsMap()) {
        result = executeForMap(sqlSession, args);
      }
      // 返回值是否为游标类型
      else if (method.returnsCursor()) {
        result = executeForCursor(sqlSession, args);
      }
      // 查询单条记录
      else {
        // 参数解析
        Object param = method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
        result = sqlSession.selectOne(command.getName(), param);
        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;
}

private <E> Object executeForMany(SqlSession sqlSession, Object[] args) {
  List<E> result;
  // 将方法参数转换成SqlCommand参数
  Object param = method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
  if (method.hasRowBounds()) {
    // 获取分页参数
    RowBounds rowBounds = method.extractRowBounds(args);
    result = sqlSession.selectList(command.getName(), param, rowBounds);
  } else {
    result = sqlSession.selectList(command.getName(), param);
  }
  // issue #510 Collections & arrays support
  if (!method.getReturnType().isAssignableFrom(result.getClass())) {
    if (method.getReturnType().isArray()) {
      return convertToArray(result);
    } else {
      return convertToDeclaredCollection(sqlSession.getConfiguration(), result);
    }
  }
  return result;
}

在execute方法中完成了面向接口编程模型到iBatis编程模型的转换，转换过程如下：

1. 通过MapperMethod.SqlCommand. type+MapperMethod.MethodSignature.returnType来确定需要调用SqlSession中的那个方法
2. 通过MapperMethod.SqlCommand. name来找到需要执行方法的全类名
3. 通过MapperMethod.MethodSignature.paramNameResolver来转换需要传递的参数

SqlSession

在Mybatis中SqlSession相当于一个门面，所有对数据库的操作都需要通过SqlSession接口，SqlSession中定义了所有对数据库的操作方法，如数据库读写命令、获取映射器、管理事务等，也是Mybatis中为数不多的有注释的类。

流程图

总结

通过上面的源码解析，可以发现Mybatis面向接口编程是通过JDK动态代理模式来实现的。主要执行流程是：

1. 在映射文件初始化完成后，将对应的Mapper接口的代理工厂类MapperProxyFactory注册到MapperRegistry
2. 每次操作数据库时，sqlSession通过MapperProxyFactory获取Mapper接口的代理类
3. 代理类通过增强器MapperProxy调用XML映射文件中SQL节点的封装类MapperMethod
4. 通过MapperMethod将Mybatis 面向接口的编程模型转换成iBatis编程模型（SqlSession模型）
5. 通过SqlSession完成对数据库的操作

示例源码

https://github.com/wyh-spring-ecosystem-student/spring-boot-student/tree/releases

spring-boot-student-mybatis工程

Mybatis 源码中文注释

https://github.com/xiaolyuh/mybatis

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