从 0 开始手写一个 Mybatis 框架，三步搞定！

作者: 凯睿看世界 | 来源:发表于2019-05-29 14:01 被阅读51次

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

image.png

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： image
- 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：

image.png

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：

image.png

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：

image.png

查询一个不存在的用户试试：

image.png

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

从 0 开始手写一个 Mybatis 框架，三步搞定！

一、Mybatis框架流程简介

二、梳理自己的Mybatis的设计思路

1.读取xml文件，建立连接

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

3.创建Executor，封装JDBC操作数据库

4.创建MapperProxy，使用动态代理生成Mapper对象

三、实现自己的Mybatis

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