自己手写一个Mybatis框架(简化)

Java面试 2020-10-17

继上一篇手写SpringMVC之后，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。

一、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：

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。

通过mybatis配置文件得到SqlSessionFactory

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

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

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

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

二、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。

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。

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。

三、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>

<dependency>
<groupId>dom4j</groupId>
<artifactId>dom4j</artifactId>
<version>1.6.1</version>
</dependency>


<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&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！

我是个普通的程序猿，水平有限，文章难免有错误，欢迎牺牲自己宝贵时间的读者，就本文内容直抒己见，我的目的仅仅是希望对读者有所帮助。源码地址：https://github.com/qq53182347/liugh-mybatis

扩展阅读

手写实现一个HashMap

手写一个迷你版的Tomcat

手写一个迷你版SpringMVC框架

JavaScript入门写一个表单校验功能

手写spring+springmvc+mybatis框架篇【springIOC容器】

来源：https://my.oschina.net/liughDevelop/blog/1631006

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