你知道 MyBatis 分页插件的原理吗？

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作者：祖大俊

原文：my.oschina.net/zudajun/blog/745232

PageHelper是一款好用的开源免费的Mybatis第三方物理分页插件，其实我并不想加上好用两个字，但是为了表扬插件作者开源免费的崇高精神，我毫不犹豫的加上了好用一词作为赞美。

原本以为分页插件，应该是很简单的，然而PageHelper比我想象的要复杂许多，它做的很强大，也很彻底，强大到使用者可能并不需要这么多功能，彻底到一参可以两用。但是，我认为，作为分页插件，完成物理分页任务是根本，其它的很多智能并不是必要的，保持它够傻够憨，专业术语叫stupid，简单就是美。

我们将简单介绍PageHelper的基本使用和配置参数的含义，重点分析PageHelper作为Mybatis分页插件的实现原理。

1. PageHelper的maven依赖及插件配置

<dependency>
    <groupId>com.github.pagehelper</groupId>
    <artifactId>pagehelper</artifactId>
    <version>4.1.6</version>
</dependency>

PageHelper除了本身的jar包外，它还依赖了一个叫jsqlparser的jar包，使用时，我们不需要单独指定jsqlparser的maven依赖，maven的间接依赖会帮我们引入。

<!-- com.github.pagehelper为PageHelper类所在包名 -->
<plugin interceptor="com.github.pagehelper.PageHelper">
    <property name="dialect" value="mysql" />
    <!-- 该参数默认为false -->
    <!-- 设置为true时，会将RowBounds第一个参数offset当成pageNum页码使用 -->
    <!-- 和startPage中的pageNum效果一样 -->
    <property name="offsetAsPageNum" value="false" />
    <!-- 该参数默认为false -->
    <!-- 设置为true时，使用RowBounds分页会进行count查询 -->
    <property name="rowBoundsWithCount" value="true" />
•
    <!-- 设置为true时，如果pageSize=0或者RowBounds.limit = 0就会查询出全部的结果 -->
    <!-- （相当于没有执行分页查询，但是返回结果仍然是Page类型） <property name="pageSizeZero" value="true"/> -->
•
    <!-- 3.3.0版本可用 - 分页参数合理化，默认false禁用 -->
    <!-- 启用合理化时，如果pageNum<1会查询第一页，如果pageNum>pages会查询最后一页 -->
    <!-- 禁用合理化时，如果pageNum<1或pageNum>pages会返回空数据 -->
    <property name="reasonable" value="true" />
    <!-- 3.5.0版本可用 - 为了支持startPage(Object params)方法 -->
    <!-- 增加了一个`params`参数来配置参数映射，用于从Map或ServletRequest中取值 -->
    <!-- 可以配置pageNum,pageSize,count,pageSizeZero,reasonable,不配置映射的用默认值 -->
    <!-- 不理解该含义的前提下，不要随便复制该配置 <property name="params" value="pageNum=start;pageSize=limit;"/> -->
</plugin>

上面是PageHelper官方给的配置和注释，虽然写的很多，不过确实描述的很明白。

dialect：标识是哪一种数据库，设计上必须。

offsetAsPageNum：将RowBounds第一个参数offset当成pageNum页码使用，这就是上面说的一参两用，个人觉得完全没必要，offset = pageSize * pageNum就搞定了，何必混用参数呢？

rowBoundsWithCount：设置为true时，使用RowBounds分页会进行count查询，个人觉得完全没必要，实际开发中，每一个列表分页查询，都配备一个count数量查询即可。

reasonable：value=true时，pageNum小于1会查询第一页，如果pageNum大于pageSize会查询最后一页 ，个人认为，参数校验在进入Mybatis业务体系之前，就应该完成了，不可能到达Mybatis业务体系内参数还带有非法的值。

这么一来，我们只需要记住 dialect = mysql 一个参数即可，其实，还有下面几个相关参数可以配置。

autoDialect：true or false，是否自动检测dialect。

autoRuntimeDialect：true or false，多数据源时，是否自动检测dialect。

closeConn：true or false，检测完dialect后，是否关闭Connection连接。

上面这3个智能参数，不到万不得已，我们不应该在系统中使用，我们只需要一个dialect = mysql 或者 dialect = oracle就够了，如果系统中需要使用，还是得问问自己，是否真的非用不可。

2. PageHelper源码分析

@Intercepts(@Signature(type = Executor.class, method = "query", args = {MappedStatement.class, Object.class, RowBounds.class, ResultHandler.class}))
public class PageHelper implements Interceptor {
    //sql工具类
    private SqlUtil sqlUtil;
    //属性参数信息
    private Properties properties;
    //配置对象方式
    private SqlUtilConfig sqlUtilConfig;
    //自动获取dialect,如果没有setProperties或setSqlUtilConfig，也可以正常进行
    private boolean autoDialect = true;
    //运行时自动获取dialect
    private boolean autoRuntimeDialect;
    //多数据源时，获取jdbcurl后是否关闭数据源
    private boolean closeConn = true;
    //缓存
    private Map<String, SqlUtil> urlSqlUtilMap = new ConcurrentHashMap<String, SqlUtil>();
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// ...
}

上面是官方源码以及源码所带的注释，我们再补充一下。

SqlUtil：数据库类型专用sql工具类，一个数据库url对应一个SqlUtil实例，SqlUtil内有一个Parser对象，如果是mysql，它是MysqlParser，如果是oracle，它是OracleParser，这个Parser对象是SqlUtil不同实例的主要存在价值。执行count查询、设置Parser对象、执行分页查询、保存Page分页对象等功能，均由SqlUtil来完成。

SqlUtilConfig：Spring Boot中使用，忽略。

autoRuntimeDialect：多个数据源切换时，比如mysql和oracle数据源同时存在，就不能简单指定dialect，这个时候就需要运行时自动检测当前的dialect。

Map<String, SqlUtil> urlSqlUtilMap：它就用来缓存autoRuntimeDialect自动检测结果的，key是数据库的url，value是SqlUtil。由于这种自动检测只需要执行1次，所以做了缓存。

ReentrantLock lock：这个lock对象是比较有意思的现象，urlSqlUtilMap明明是一个同步ConcurrentHashMap，又搞了一个lock出来同步ConcurrentHashMap做什么呢？是否是画蛇添足？在《Java并发编程实战》一书中有详细论述，简单的说，ConcurrentHashMap可以保证put或者remove方法一定是线程安全的，但它不能保证put、get、remove的组合操作是线程安全的，为了保证组合操作也是线程安全的，所以使用了lock。

com.github.pagehelper.PageHelper.java源码。

// Mybatis拦截器方法 
   public Object intercept(Invocation invocation) throws Throwable {
        if (autoRuntimeDialect) {
            // 多数据源
            SqlUtil sqlUtil = getSqlUtil(invocation);
            return sqlUtil.processPage(invocation);
        } else {
            // 单数据源
            if (autoDialect) {
                initSqlUtil(invocation);
            }
            // 指定了dialect
            return sqlUtil.processPage(invocation);
        }
    }
    public synchronized void initSqlUtil(Invocation invocation) {
        if (this.sqlUtil == null) {
            this.sqlUtil = getSqlUtil(invocation);
            if (!autoRuntimeDialect) {
                properties = null;
                sqlUtilConfig = null;
            }
            autoDialect = false;
        }
    }
    public void setProperties(Properties p) {
        checkVersion();
        //多数据源时，获取jdbcurl后是否关闭数据源
        String closeConn = p.getProperty("closeConn");
        //解决#97
        if(StringUtil.isNotEmpty(closeConn)){
            this.closeConn = Boolean.parseBoolean(closeConn);
        }
        //初始化SqlUtil的PARAMS
        SqlUtil.setParams(p.getProperty("params"));
        //数据库方言
        String dialect = p.getProperty("dialect");
        String runtimeDialect = p.getProperty("autoRuntimeDialect");
        if (StringUtil.isNotEmpty(runtimeDialect) && runtimeDialect.equalsIgnoreCase("TRUE")) {
            this.autoRuntimeDialect = true;
            this.autoDialect = false;
            this.properties = p;
        } else if (StringUtil.isEmpty(dialect)) {
            autoDialect = true;
            this.properties = p;
        } else {
            autoDialect = false;
            sqlUtil = new SqlUtil(dialect);
            sqlUtil.setProperties(p);
        }
    }
•
    public SqlUtil getSqlUtil(Invocation invocation) {
        MappedStatement ms = (MappedStatement) invocation.getArgs()[0];
        //改为对dataSource做缓存
        DataSource dataSource = ms.getConfiguration().getEnvironment().getDataSource();
        String url = getUrl(dataSource);
        if (urlSqlUtilMap.containsKey(url)) {
            return urlSqlUtilMap.get(url);
        }
        try {
            lock.lock();
            if (urlSqlUtilMap.containsKey(url)) {
                return urlSqlUtilMap.get(url);
            }
            if (StringUtil.isEmpty(url)) {
                throw new RuntimeException("无法自动获取jdbcUrl，请在分页插件中配置dialect参数!");
            }
            String dialect = Dialect.fromJdbcUrl(url);
            if (dialect == null) {
                throw new RuntimeException("无法自动获取数据库类型，请通过dialect参数指定!");
            }
            SqlUtil sqlUtil = new SqlUtil(dialect);
            if (this.properties != null) {
                sqlUtil.setProperties(properties);
            } else if (this.sqlUtilConfig != null) {
                sqlUtil.setSqlUtilConfig(this.sqlUtilConfig);
            }
            urlSqlUtilMap.put(url, sqlUtil);
            return sqlUtil;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

autoRuntimeDialect：多数据源，会创建多个SqlUtil。

autoDialect：单数据源，只会创建1个SqlUtil。单数据源时，也可以当做多数据源来使用。

指定了dialect：只会创建1个SqlUtil。

3. PageSqlSource

public abstract class PageSqlSource implements SqlSource {
 /**
     * 获取正常的BoundSql
     *
     * @param parameterObject
     * @return
     */
    protected abstract BoundSql getDefaultBoundSql(Object parameterObject);
•
    /**
     * 获取Count查询的BoundSql
     * @param parameterObject
     * @return
     */
    protected abstract BoundSql getCountBoundSql(Object parameterObject);
•
    /**
     * 获取分页查询的BoundSql
     * @param parameterObject
     * @return
     */
    protected abstract BoundSql getPageBoundSql(Object parameterObject);
•
    /**
     * 获取BoundSql
     * @param parameterObject
     * @return
     */
    @Override
    public BoundSql getBoundSql(Object parameterObject) {
        Boolean count = getCount();
        if (count == null) {
            return getDefaultBoundSql(parameterObject);
        } else if (count) {
            return getCountBoundSql(parameterObject);
        } else {
            return getPageBoundSql(parameterObject);
        }
    }
}

getDefaultBoundSql：获取原始的未经改造的BoundSql。

getCountBoundSql：不需要写count查询，插件根据分页查询sql，智能的为你生成的count查询BoundSql。

getPageBoundSql：获取分页查询的BoundSql。

举例：

DefaultBoundSql：
select stud_id as studId , name, email, dob, phone 
from students
CountBoundSql：
select count(0) from students --由PageHelper智能完成
PageBoundSql：
select stud_id as studId , name, email, dob, phone 
from students limit ?, ?

public class PageStaticSqlSource extends PageSqlSource {
    private String sql;
    private List<ParameterMapping> parameterMappings;
    private Configuration configuration;
    private SqlSource original;
•
    @Override
    protected BoundSql getDefaultBoundSql(Object parameterObject) {
        String tempSql = sql;
        String orderBy = PageHelper.getOrderBy();
        if (orderBy != null) {
            tempSql = OrderByParser.converToOrderBySql(sql, orderBy);
        }
        return new BoundSql(configuration, tempSql, parameterMappings, parameterObject);
    }
•
    @Override
    protected BoundSql getCountBoundSql(Object parameterObject) {
        // localParser指的就是MysqlParser或者OracleParser
        // localParser.get().getCountSql(sql)，可以根据原始的sql，生成一个count查询的sql
        return new BoundSql(configuration, localParser.get().getCountSql(sql), parameterMappings, parameterObject);
    }
•
    @Override
    protected BoundSql getPageBoundSql(Object parameterObject) {
        String tempSql = sql;
        String orderBy = PageHelper.getOrderBy();
        if (orderBy != null) {
            tempSql = OrderByParser.converToOrderBySql(sql, orderBy);
        }
        // getPageSql可以根据原始的sql，生成一个带有分页参数信息的sql，比如 limit ?, ?
        tempSql = localParser.get().getPageSql(tempSql);
        // 由于sql增加了分页参数的？号占位符，getPageParameterMapping()就是在原有List<ParameterMapping>基础上，增加两个分页参数对应的ParameterMapping对象，为分页参数赋值使用
        return new BoundSql(configuration, tempSql, localParser.get().getPageParameterMapping(configuration, original.getBoundSql(parameterObject)), parameterObject);
    }
}

假设List<ParameterMapping>原来的size=2，添加分页参数后，其size=4，具体增加多少个，看分页参数的？号数量。

其他PageSqlSource，原理和PageStaticSqlSource一模一样。

解析sql，并增加分页参数占位符，或者生成count查询的sql，都依靠Parser来完成。

4. com.github.pagehelper.parser.Parser

public class MysqlParser extends AbstractParser {
    @Override
    public String getPageSql(String sql) {
        StringBuilder sqlBuilder = new StringBuilder(sql.length() + 14);
        sqlBuilder.append(sql);
        sqlBuilder.append(" limit ?,?");
        return sqlBuilder.toString();
    }
•
    @Override
    public Map<String, Object> setPageParameter(MappedStatement ms, Object parameterObject, BoundSql boundSql, Page<?> page) {
        Map<String, Object> paramMap = super.setPageParameter(ms, parameterObject, boundSql, page);
        paramMap.put(PAGEPARAMETER_FIRST, page.getStartRow());
        paramMap.put(PAGEPARAMETER_SECOND, page.getPageSize());
        return paramMap;
    }
}

我们可以清楚的看到，MysqlParser是如何添加分页占位符和分页参数的

public abstract class AbstractParser implements Parser, Constant {
    public String getCountSql(final String sql) {
        return sqlParser.getSmartCountSql(sql);
    }
}

生成count sql，则是前文提到的jsqlparser工具包来完成的，是另外一个开源的sql解析工具包。

5. SqlUtil.doProcessPage()分页查询

 // PageSqlSource装饰原SqlSource   
public void processMappedStatement(MappedStatement ms) throws Throwable {
        SqlSource sqlSource = ms.getSqlSource();
        MetaObject msObject = SystemMetaObject.forObject(ms);
        SqlSource pageSqlSource;
        if (sqlSource instanceof StaticSqlSource) {
            pageSqlSource = new PageStaticSqlSource((StaticSqlSource) sqlSource);
        } else if (sqlSource instanceof RawSqlSource) {
            pageSqlSource = new PageRawSqlSource((RawSqlSource) sqlSource);
        } else if (sqlSource instanceof ProviderSqlSource) {
            pageSqlSource = new PageProviderSqlSource((ProviderSqlSource) sqlSource);
        } else if (sqlSource instanceof DynamicSqlSource) {
            pageSqlSource = new PageDynamicSqlSource((DynamicSqlSource) sqlSource);
        } else {
            throw new RuntimeException("无法处理该类型[" + sqlSource.getClass() + "]的SqlSource");
        }
        msObject.setValue("sqlSource", pageSqlSource);
        //由于count查询需要修改返回值，因此这里要创建一个Count查询的MS
        msCountMap.put(ms.getId(), MSUtils.newCountMappedStatement(ms));
    }
•
// 执行分页查询
private Page doProcessPage(Invocation invocation, Page page, Object[] args) throws Throwable {
        //保存RowBounds状态
        RowBounds rowBounds = (RowBounds) args[2];
        //获取原始的ms
        MappedStatement ms = (MappedStatement) args[0];
        //判断并处理为PageSqlSource
        if (!isPageSqlSource(ms)) {
            processMappedStatement(ms);
        }
        //设置当前的parser，后面每次使用前都会set，ThreadLocal的值不会产生不良影响
        ((PageSqlSource)ms.getSqlSource()).setParser(parser);
        try {
            //忽略RowBounds-否则会进行Mybatis自带的内存分页
            args[2] = RowBounds.DEFAULT;
            //如果只进行排序 或 pageSizeZero的判断
            if (isQueryOnly(page)) {
                return doQueryOnly(page, invocation);
            }
•
            //简单的通过total的值来判断是否进行count查询
            if (page.isCount()) {
                page.setCountSignal(Boolean.TRUE);
                //替换MS
                args[0] = msCountMap.get(ms.getId());
                //查询总数
                Object result = invocation.proceed();
                //还原ms
                args[0] = ms;
                //设置总数
                page.setTotal((Integer) ((List) result).get(0));
                if (page.getTotal() == 0) {
                    return page;
                }
            } else {
                page.setTotal(-1l);
            }
            //pageSize>0的时候执行分页查询，pageSize<=0的时候不执行相当于可能只返回了一个count
            if (page.getPageSize() > 0 &&
                    ((rowBounds == RowBounds.DEFAULT && page.getPageNum() > 0)
                            || rowBounds != RowBounds.DEFAULT)) {
                //将参数中的MappedStatement替换为新的qs
                page.setCountSignal(null);
                BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(args[1]);
                args[1] = parser.setPageParameter(ms, args[1], boundSql, page);
                page.setCountSignal(Boolean.FALSE);
                //执行分页查询
                Object result = invocation.proceed();
                //得到处理结果
                page.addAll((List) result);
            }
        } finally {
            ((PageSqlSource)ms.getSqlSource()).removeParser();
        }
•
        //返回结果
        return page;
    }

源码中注意关键的四点即可：

1、msCountMap.put(ms.getId(), MSUtils.newCountMappedStatement(ms))，
创建count查询的MappedStatement对象，并缓存于msCountMap。
2、如果count=true，则执行count查询，结果total值保存于page对象中，继续执行分页查询。
3、执行分页查询，将查询结果保存于page对象中，page是一个ArrayList对象。
4、args[2] = RowBounds.DEFAULT，改变Mybatis原有分页行为；
args[1] = parser.setPageParameter(ms, args[1], boundSql, page)，改变原有参数列表（增加分页参数）。

6. PageHelper的两种使用方式

第一种、直接通过RowBounds参数完成分页查询 。

List<Student> list = studentMapper.find(new RowBounds(0, 10));
Page page = ((Page) list;

第二种、PageHelper.startPage()静态方法

 //获取第1页，10条内容，默认查询总数count
    PageHelper.startPage(1, 10);
//紧跟着的第一个select方法会被分页
    List<Country> list = studentMapper.find();
    Page page = ((Page) list;

注：返回结果list，已经是Page对象，Page对象是一个ArrayList。

原理：使用ThreadLocal来传递和保存Page对象，每次查询，都需要单独设置PageHelper.startPage()方法。

public class SqlUtil implements Constant {
    private static final ThreadLocal<Page> LOCAL_PAGE = new ThreadLocal<Page>();
}

本文中经常提到的count查询，其实是PageHelper帮助我们生成的一个MappedStatement内存对象，它可以免去我们在XXXMapper.xml内单独声明一个sql count查询，我们只需要写一个sql分页业务查询即可。

PageHelper使用建议（性能最好）：

1、明确指定dialect

2、明确编写sql分页业务和与它对应的count查询，别图省事。

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