MyBatis 源码解析（一）：初始化和动态代理

简介

MyBatis 是 Java 开发中非常流行的 ORM 框架，其封装了 JDBC 并且解决了 Java 对象与输入参数和结果集的映射，同时又能够让用户方便地手写 SQL 语句。MyBatis 的行为类似于以下几行代码：

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, usr, password);
PraparedStatement st = conn.prepareStatement(sql);
st.setInt(0, 1);
st.execute();
ResultSet rs = st.getResultSet();
while (rs.next()) {
    String result = rs.getString(colname);
}

上面是 JDBC 的使用流程，MyBatis 其实就是对上面的代码进行分解包装。本文将对 MyBatis 的代码进行分析，探究其中的逻辑。

基本用法

首先从 MyBatis 的基本用法开始，下面是 MyBatis 官网的入门示例：

String resource = "org/mybatis/example/mybatis-config.xml";
InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

其中 mabatis-config.xml 是 MyBatis 的核心配置文件，其中包括数据源、事务管理器、别名以及 SQL 对应的 Mapper 文件等，如下所示：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE configuration
  PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Config 3.0//EN"
  "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-config.dtd">
<configuration>
  <environments default="development">
    <environment id="development">
      <transactionManager type="JDBC"/>
      <dataSource type="POOLED">
        <property name="driver" value="${driver}"/>
        <property name="url" value="${url}"/>
        <property name="username" value="${username}"/>
        <property name="password" value="${password}"/>
      </dataSource>
    </environment>
  </environments>
  <mappers>
    <mapper resource="org/mybatis/example/BlogMapper.xml"/>
  </mappers>
</configuration>

有了 SqlSessionFactory 后就可以创建 SqlSession 来调用 select 以及 update 等方法请求数据了:

try {
  BlogMapper mapper = session.getMapper(BlogMapper.class);
  Blog blog = mapper.selectBlog(101);
} finally {
  session.close();
}

配置文件解析

我们按照上面的代码流程开始分析源码，首先是配置文件的解析：SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream) ，SqlSessionFactoryBuilder 显然是为了构建 SqlSessionFactory，而且是从配置文件的输入流构建，代码如下：

public SqlSessionFactory build(InputStream inputStream, String environment, Properties properties) {
    try {
      // 创建 XMLConfigBuilder
      XMLConfigBuilder parser = new XMLConfigBuilder(inputStream, environment, properties);
      // parse.parse() 进行解析
      return build(parser.parse());
    } catch (Exception e) {
      throw ExceptionFactory.wrapException("Error building SqlSession.", e);
    } finally {
      ErrorContext.instance().reset();
      try {
        inputStream.close();
      } catch (IOException e) {
        // Intentionally ignore. Prefer previous error.
      }
    }
  }

首先是创建了一个 XMLConfigBuilder 对象，它是用来解析 Config 文件的。XMLConfigBuilder 继承自 BaseBuilder，BaseBuilder 中有个 Configuration 类型的变量，这个类需要重点关注，Config 文件中解析出来的所有信息都保存在这个变量中。

创建了 XMLConfigBuilder 后调用了其 parse 方法：

public Configuration parse() {
    if (parsed) {
      throw new BuilderException("Each XMLConfigBuilder can only be used once.");
    }
    parsed = true;
    // 在这个函数中解析
    parseConfiguration(parser.evalNode("/configuration"));
    return configuration;
  }

这里主要逻辑在 parseConfiguration 中：

private void parseConfiguration(XNode root) {
    try {
      // 解析 properties
      propertiesElement(root.evalNode("properties")); //issue #117 read properties first
      // 解析 type alias
      typeAliasesElement(root.evalNode("typeAliases"));
      pluginElement(root.evalNode("plugins"));
      objectFactoryElement(root.evalNode("objectFactory"));
      objectWrapperFactoryElement(root.evalNode("objectWrapperFactory"));      
      // 解析 setting
      settingsElement(root.evalNode("settings"));
      // 解析 environment 
      environmentsElement(root.evalNode("environments")); // read it after objectFactory and objectWrapperFactory issue #631
      databaseIdProviderElement(root.evalNode("databaseIdProvider"));
      typeHandlerElement(root.evalNode("typeHandlers"));
      // 解析 mapper
      mapperElement(root.evalNode("mappers"));
    } catch (Exception e) {
      throw new BuilderException("Error parsing SQL Mapper Configuration. Cause: " + e, e);
    }
  }

这里解析了 config 文件中所有的标签，包括 properties、settings 以及 mappers 等，下面挑几个看一下。

settings

settings 是对 MyBatis 的一些配置项，包括缓存的开启以及是否使用驼峰转换(mapUnderscoreToCamelCase)等，代码如下：

private void settingsElement(XNode context) throws Exception {
   if (context != null) {
   // 将配置项保存到 Properties 中
     Properties props = context.getChildrenAsProperties();
     // Check that all settings are known to the configuration class
     MetaClass metaConfig = MetaClass.forClass(Configuration.class);
     for (Object key : props.keySet()) {
       if (!metaConfig.hasSetter(String.valueOf(key))) {
         throw new BuilderException("The setting " + key + " is not known.  Make sure you spelled it correctly (case sensitive).");
       }
     }
     configuration.setAutoMappingBehavior(AutoMappingBehavior.valueOf(props.getProperty("autoMappingBehavior", "PARTIAL")));
     // 默认开启缓存
     configuration.setCacheEnabled(booleanValueOf(props.getProperty("cacheEnabled"), true));
     configuration.setProxyFactory((ProxyFactory) createInstance(props.getProperty("proxyFactory")));      
     configuration.setLazyLoadingEnabled(booleanValueOf(props.getProperty("lazyLoadingEnabled"), false));
     configuration.setAggressiveLazyLoading(booleanValueOf(props.getProperty("aggressiveLazyLoading"), true));
     configuration.setMultipleResultSetsEnabled(booleanValueOf(props.getProperty("multipleResultSetsEnabled"), true));
     configuration.setUseColumnLabel(booleanValueOf(props.getProperty("useColumnLabel"), true));
     configuration.setUseGeneratedKeys(booleanValueOf(props.getProperty("useGeneratedKeys"), false));
     configuration.setDefaultExecutorType(ExecutorType.valueOf(props.getProperty("defaultExecutorType", "SIMPLE")));
     configuration.setDefaultStatementTimeout(integerValueOf(props.getProperty("defaultStatementTimeout"), null));
     configuration.setMapUnderscoreToCamelCase(booleanValueOf(props.getProperty("mapUnderscoreToCamelCase"), false));
     configuration.setSafeRowBoundsEnabled(booleanValueOf(props.getProperty("safeRowBoundsEnabled"), false));
     configuration.setLocalCacheScope(LocalCacheScope.valueOf(props.getProperty("localCacheScope", "SESSION")));
     configuration.setJdbcTypeForNull(JdbcType.valueOf(props.getProperty("jdbcTypeForNull", "OTHER")));
     configuration.setLazyLoadTriggerMethods(stringSetValueOf(props.getProperty("lazyLoadTriggerMethods"), "equals,clone,hashCode,toString"));
     configuration.setSafeResultHandlerEnabled(booleanValueOf(props.getProperty("safeResultHandlerEnabled"), true));
     configuration.setDefaultScriptingLanguage(resolveClass(props.getProperty("defaultScriptingLanguage")));
     configuration.setCallSettersOnNulls(booleanValueOf(props.getProperty("callSettersOnNulls"), false));
     configuration.setLogPrefix(props.getProperty("logPrefix"));
     configuration.setLogImpl(resolveClass(props.getProperty("logImpl")));
   }
 }

可以看出，settings 的子节点保存在 properties 中，然后校验是否有不合法的子节点，最后提取出其中的属性保存到 Configuration 中，上面提到这个类专门用于保存 Config 文件解析出的信息。

从上面也可以看到 MyBatis 的一些默认属性，例如一级缓存如果没有配置，那么默认是开启的。

environments

environments 包含了数据源(dataSource) 和事务管理器(transactionManager) 的配置，代码如下：

private void environmentsElement(XNode context) throws Exception {
    if (context != null) {
      if (environment == null) {
        environment = context.getStringAttribute("default");
      }
      for (XNode child : context.getChildren()) {
        String id = child.getStringAttribute("id");
        if (isSpecifiedEnvironment(id)) {
          // 解析 transactionManager
          TransactionFactory txFactory = transactionManagerElement(child.evalNode("transactionManager"));
          // 解析 dataSource
          DataSourceFactory dsFactory = dataSourceElement(child.evalNode("dataSource"));
          DataSource dataSource = dsFactory.getDataSource();
          Environment.Builder environmentBuilder = new Environment.Builder(id)
              .transactionFactory(txFactory)
              .dataSource(dataSource);
          // 设置 environment 到 configuration
          configuration.setEnvironment(environmentBuilder.build());
        }
      }
    }
  }

private TransactionFactory transactionManagerElement(XNode context) throws Exception {
    if (context != null) {
      String type = context.getStringAttribute("type");
      Properties props = context.getChildrenAsProperties();
      // 通过反射实例化
      TransactionFactory factory = (TransactionFactory) resolveClass(type).newInstance();
      factory.setProperties(props);
      return factory;
    }
    throw new BuilderException("Environment declaration requires a TransactionFactory.");
  }

  private DataSourceFactory dataSourceElement(XNode context) throws Exception {
    if (context != null) {
      String type = context.getStringAttribute("type");
      Properties props = context.getChildrenAsProperties();
      // 通过反射实例化
      DataSourceFactory factory = (DataSourceFactory) resolveClass(type).newInstance();
      factory.setProperties(props);
      return factory;
    }
    throw new BuilderException("Environment declaration requires a DataSourceFactory.");
  }

其中主要是两部分，第一部分解析 transactionManager，第二部分解析 dataSource。从 transactionManagerElement 和 dataSourceElement 中可以看出通过对应 Class 文件的 newInstance 实例化出对应的工厂对象。最终解析出的 transactionManager 和 dataSource 依然是设置到 Configuration 中。

mappers

mappers 对应了具体的 SQL Mapper 文件，也是我们要分析的重点。

mappers 标签可以多种子标签，上面的示例中是 mapper 配合 resource：

<mappers>
    <mapper resource="org/mybatis/example/BlogMapper.xml"/>
  </mappers>

我们下面看一下此种形式在源码中的解析：

private void mapperElement(XNode parent) throws Exception {
    if (parent != null) {
      for (XNode child : parent.getChildren()) {
        if ("package".equals(child.getName())) {
          String mapperPackage = child.getStringAttribute("name");
          configuration.addMappers(mapperPackage);
        } else {
          String resource = child.getStringAttribute("resource");
          String url = child.getStringAttribute("url");
          String mapperClass = child.getStringAttribute("class");
          // 这个分支解析 resource 形式的标签
          if (resource != null && url == null && mapperClass == null) {
            ErrorContext.instance().resource(resource);
            InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
            // 创建 XMLMapperBuilder 
            XMLMapperBuilder mapperParser = new XMLMapperBuilder(inputStream, configuration, resource, configuration.getSqlFragments());
            // 进行解析
            mapperParser.parse();
          } else if (resource == null && url != null && mapperClass == null) {
            ErrorContext.instance().resource(url);
            InputStream inputStream = Resources.getUrlAsStream(url);
            XMLMapperBuilder mapperParser = new XMLMapperBuilder(inputStream, configuration, url, configuration.getSqlFragments());
            mapperParser.parse();
          } else if (resource == null && url == null && mapperClass != null) {
            Class<?> mapperInterface = Resources.classForName(mapperClass);
            configuration.addMapper(mapperInterface);
          } else {
            throw new BuilderException("A mapper element may only specify a url, resource or class, but not more than one.");
          }
        }
      }
    }
  }

resource 标签解析的对应分支是 (resource != null && url == null && mapperClass == null)，其中创建了一个 XMLMapperBuilder 对象然后调用 parse 方法进行解析:

public void parse() {
    if (!configuration.isResourceLoaded(resource)) {
      // 解析 mapper 下面的标签，包括 namespace、cache、parameterMap、resultMap 等
      configurationElement(parser.evalNode("/mapper"));
      configuration.addLoadedResource(resource);
      bindMapperForNamespace();
    }

    parsePendingResultMaps();
    parsePendingChacheRefs();
    parsePendingStatements();
  }

 private void configurationElement(XNode context) {
    try {
      // namespace 对应 Mapper 对应接口的全名（包名 + 类名）
      String namespace = context.getStringAttribute("namespace");
      builderAssistant.setCurrentNamespace(namespace);
      cacheRefElement(context.evalNode("cache-ref"));
      cacheElement(context.evalNode("cache"));
      // 解析生成 ParameterMap
      parameterMapElement(context.evalNodes("/mapper/parameterMap"));
      // 解析生成 ResultMap
      resultMapElements(context.evalNodes("/mapper/resultMap"));
      sqlElement(context.evalNodes("/mapper/sql"));
      // 每一个 sql 语句生成一个 MappedStatement
      buildStatementFromContext(context.evalNodes("select|insert|update|delete"));
    } catch (Exception e) {
      throw new RuntimeException("Error parsing Mapper XML. Cause: " + e, e);
    }
  }

configurationElement 用于解析具体的子标签，如 namespace、cache、parameterMap、resultMap 以及 select|insert|update|delete 等。

namespace 对应了 Mapper 接口类的包名 + 类名，通过 namespace 可以唯一定位一个 Class 文件，解析的 namespace 保存在 builderAssistant 中，后面会用到。

parameterMap 和 resultMap 解析会生成 parameterMap 和 resultMap 对象。每个 SQL 语句解析会生成 MappedStatement。

在上面的 parse 方法中，解析完标签后调用了 bindMapperForNamespace，这个实现了加载 namespace 对应的 Class，并且为每个 Class 创建了代理类工厂对象(MapperProxyFactory)。

MapperProxyFactory

MapperProxyFactory 用于为 Mapper 接口类创建代理对象，代理对象指的是
BlogMapper mapper = session.getMapper(BlogMapper.class) 生成的对象。

下面从 bindMapperForNamespace 开始：

private void bindMapperForNamespace() {
    String namespace = builderAssistant.getCurrentNamespace();
    if (namespace != null) {
      Class<?> boundType = null;
      try {
        // 加载类
        boundType = Resources.classForName(namespace);
      } catch (ClassNotFoundException e) {
        //ignore, bound type is not required
      }
      if (boundType != null) {
        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);
          // 添加 mapper 和 MapperProxyFactory
          configuration.addMapper(boundType);
        }
      }
    }
  }

其中先从 builderAssistant 取出 namespace，然后加载对应的 Class(boundType = Resources.classForName(namespace))。最后调用 configuration.addMapper(boundType) 添加到 Configuration 中。 configuration.addMapper(boundType) 很关键，看代码：

public <T> void addMapper(Class<T> type) {
    if (type.isInterface()) {
      if (hasMapper(type)) {
        throw new BindingException("Type " + type + " is already known to the MapperRegistry.");
      }
      boolean loadCompleted = false;
      try {
        // 添加到  Map<Class<?>, MapperProxyFactory<?>> 中
        knownMappers.put(type, new MapperProxyFactory<T>(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 {
        if (!loadCompleted) {
          knownMappers.remove(type);
        }
      }
    }
  }

关键的一行是 knownMappers.put(type, new MapperProxyFactory<T>(type))，其中 knownMappers 的类型是 Map<Class<?>, MapperProxyFactory<?>>，即 key 是 Class，value 是 MapperProxyFactory。这里的 MapperProxyFactory 即是动态代理对象的工厂，下面是其 newInstance 方法的代码：

protected T newInstance(MapperProxy<T> mapperProxy) {
    return (T) Proxy.newProxyInstance(mapperInterface.getClassLoader(), new Class[] { mapperInterface }, mapperProxy);
  }

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

从中可以看出，这里用的是 Java 的动态代理，Proxy.newProxyInstance 方法生成指定接口的代理对象，这个方法的第三个参数是用于方法拦截的对象，这里是 MapperProxy 的实例。

由此可以知道，具体的执行 SQL 语句的操作是由这个类拦截并且执行的，看看这个类的 invoke 方法：

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    if (Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) {
      return method.invoke(this, args);
    }
    final MapperMethod mapperMethod = cachedMapperMethod(method);
    return mapperMethod.execute(sqlSession, args);
  }

如果是 Object 类中声明的方法，则直接执行，否则调用 MapperMethod 的 execute，其中便是 JDBC 相关的逻辑了。限于篇幅，具体内容留到下一篇文章再看。

在分析完配置文件的解析后，再回到 XMLConfigBuilder 中：

public SqlSessionFactory build(InputStream inputStream, String environment, Properties properties) {
    try {
      XMLConfigBuilder parser = new XMLConfigBuilder(inputStream, environment, properties);
      // 构建 SqlSessionFactory
      return build(parser.parse());
    } catch (Exception e) {
      throw ExceptionFactory.wrapException("Error building SqlSession.", e);
    } finally {
      ErrorContext.instance().reset();
      try {
        inputStream.close();
      } catch (IOException e) {
        // Intentionally ignore. Prefer previous error.
      }
    }
  }

在 parser.parse() 执行完后，生成一个 Configuration 对象，最后调用 build 构建 SqlSessionFactory，代码如下：

public SqlSessionFactory build(Configuration config) {
    return new DefaultSqlSessionFactory(config);
  }

可以看到，最终创建的是 DefaultSqlSessionFactory，这个类内部持有 Configuration，并且提供了多个重载的 openSession 方法用于创建 SqlSession 。

到这里，初始化部分就结束了。

总结

MyBatis 的初始化流程主要是解析配置文件，将相关信息保存在 Configuration 中，同时对每个 namespace 代表的 Class 生成代理对象工厂。最后，利用 Configuration 生成了一个 DefaultSqlSessionFactory，通过这个对象可以创建 SqlSession 执行 SQL 请求，相关内容将在下一篇（MyBatis 源码解析（二）：SqlSession 执行流程）分析。

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