架构师进阶之路——1、持久化框架（一）

墨蓝 2023-01-21 11:20 191阅读 0赞

**目录**

一、为什么要用MyBatis

1、Mybatis简介

2、持久化框架对比

二、Mybatis架构原理

1、架构设计

2、主要构件及其相互关系

1）Mybatis主要构件描述

2）Mybatis主要构件结构

三、Mybatis缓存原理

1、Mybatis缓存简介

2、一级缓存

1）简介

2）缓存生命周期流程图

2、二级缓存

3、缓存问题

1）一级缓存

2）二级缓存

四、Mybatis中设计模式应用

1、Builder构建者模式

1）背景

2）Mybatis中的应用

2、工厂模式

1）背景

2）Mybatis中的应用

3、代理模式

1）背景

五、阅读框架的反思

六、参考资料

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# 一、为什么要用MyBatis #

## 1、Mybatis简介 ##

MyBatis是一款优秀的基于ORM的半自动轻量级持久层框架，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。MyBatis避免了几乎所有的JDBC代码和手动设置参数以及获取结果集。MyBatis可以使用简单的XML或注解来配置和映射原生类型、接口和Java的POJO (Plain Old Java Objects,普通老式Java对象) 为数据库中的记录 。

## 2、持久化框架对比 ##

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <th> 方式 </th> 
 <th> 优点 </th> 
 <th> 缺点 </th> 
 <th> 场景 </th> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Hibernate </td> 
 <td> 不再需要编写SQL就可以通过映射关系来操作数据库；提升开发效率 </td> 
 <td> 当多表关联超过3个时Hibermate的级联会损失很多性能；灵活性太差 </td> 
 <td> 适合性能要求不太苛刻的系统，不适合需要大量复杂查询的系统 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> SpringJDBC </td> 
 <td> 内嵌Spring框架中、支持AOP；提供了统一的异常处理，框架处理了异常；事务管理 </td> 
 <td> 只是对原生JDBC进行一层非常薄的封装，没有缓存 </td> 
 <td> 需要在代码中嵌入SQL语句，适用中小型项目 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Mybatis </td> 
 <td> 灵活性更好，满足定制SQL和性能优化的需求 </td> 
 <td> 编写SQL和映射规则，工作量相对大 </td> 
 <td> 性能要求高、响应快、灵活的系统；sql修改、优化比较方便 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 二、Mybatis架构原理 #

## 1、架构设计 ##

我们把Mybatis的功能架构分为三层:

(1) API接口层:提供给外部使用的接口 API，开发人员通过这些本地API来操纵数据库。接口层一接收到

调用请求就会调用数据处理层来完成具体的数据处理。 MyBatis和数据库的交互有两种方式:

a. 使用传统的MyBatis提供的API ;

b. 使用Mapper代理的方式

(2) 数据处理层:负责具体的SQL查找、SQL解析、SQL执行和执行结果映射处理等。它主要的目的是根据调用的请求完成一次数据库操作。

(3) 基础支撑层:负责最基础的功能支撑，包括连接管理、事务管理、配置加载和缓存处理，这些都是 共 用的东西，将他们抽取出来作为最基础的组件。为上层的数据处理层提供最基础的支撑

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## 2、主要构件及其相互关系 ##

### 1）Mybatis主要构件描述 ###

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <th> 构件 </th> 
 <th> 描述 </th> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> SqlSession </td> 
 <td> 作为MyBatis工作的主要顶层API，表示和数据库交互的会话，完成必要数据库增删改查功能 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Executor </td> 
 <td> MyBatis执行器，是MyBatis调度的核心，负责SQL语句的生成和查询缓存的维护 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> StatementHandler </td> 
 <td> 封装了JDBC Statement操作，负责对JDBC statement的操作，如设置参数、将Statement结果集转换成List集合。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ParameterHandler </td> 
 <td> 负责对用户传递的参数转换成JDBC Statement所需要的参数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ResultSetHandler </td> 
 <td> 负责将JDBC返回的ResultSet结果集对象转换成List类型的集合; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> TypeHandler </td> 
 <td> 负责java数据类型和jdbc数据类型之间的映射和转换 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> MappedStatement </td> 
 <td> MappedStatement维护了一条&lt;select | update | delete | insert&gt;节点的封装 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ResultMap </td> 
 <td> 保存&lt;select | update | delete | insert&gt;中配置的结果集类型 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> SqlSource </td> 
 <td> 负责根据用户传递的parameterObject，动态地生成SQL语句，将信息封 装到BoundSql对象中，并返回 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> BoundSql </td> 
 <td> 表示动态生成的SQL语句以及相应的参数信息 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 2）Mybatis主要构件结构 ###

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# 三、Mybatis缓存原理 #

## 1、Mybatis缓存简介 ##

缓存就是内存中的数据，常常来自对数据库查询结果的保存，使用缓存，我们可以避免频繁的与数据库进行交互，进而提高响应速度。

mybatis也提供了对缓存的支持，分为一级缓存与二级缓存，可以通过下图来理解

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3OTA5NTA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

2）二级缓存是mapper级别的缓存，多个SqlSession去操作同一个Mapper的sql语句，多个SqlSession可以共用二级缓存，二级缓存是跨SqlSession的。

## 2、一级缓存 ##

### 1）简介 ###

一级缓存是SqlSession级别的缓存，默认开启。在操作数据库时需要构造SqlSession对象，在对象中有一个数据结构（HashMap）用于存储缓存数据结构。不同的SqlSession之间的缓存数据区域（HashMap）是互不影响的。

### 2）缓存生命周期流程图 ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3OTA5NTA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

## 2、二级缓存 ##

二级缓存的原理和一级缓存原理一样，第一次查询，会将数据放入缓存中，然后第二次查询则会直接去缓存中取。但是一级缓存是基于sqlSession的，而二级缓存是基于mapper文件的namespace的，也就是说多个sqlSession可以共享一个mapper中的二级缓存区域，并且如果两个mapper的namespace相同，即使是两个mapper,那么这两个mapper中执行sql查询到的数据也将存在相同的二级缓存区域中

需要注意：二级缓存存的不是对象而是数据，一级缓存存的是对象(同一个地址)而不是数据

一级缓存从BaseExecutor开始分析，而二级缓存需要从CachingExecutor分析，生命周期流程图和一级缓存基本一致。

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## 3、缓存问题 ##

通过上面对于缓存的介绍，我们发现Mybatis缓存都是本地缓存，在分布式的情况下会出现缓存一致性问题。例如一级缓存都是默认开启的为什么没有出现这类问题呢？

### 1）一级缓存 ###

前面所提到的，一级缓存是SqlSession级别的缓存，默认开启。

**SqlSessioin是什么？**

每个线程都应该有它自己的 SqlSession 实例。SqlSession 的实例不是线程安全的，因此是不能被共享的，所以它的最佳的范围是请求或方法范围。绝对不能将 SqlSession 实例的引用放在一个类的静态域，甚至一个类的实例变量也不行。也绝不能将 SqlSession 实例的引用放在任何类型的管理范围中，比如 Serlvet 架构中的 HttpSession。如果你现在正在使用一种 Web 框架，要考虑 SqlSession 放在一个和 HTTP 请求对象相似的范围中。换句话说，每次收到的 HTTP 请求，就可以打开一个 SqlSession，返回一个响应，就关闭它。这个关闭操作是很重要的，你应该把这个关闭操作放到 finally 块中以确保每次都能执行关闭。

所以结论：如果多个请求同一个事务中，那么多个请求都在共用一个SqlSession，反之每个请求都会创建一个SqlSession。

### 2）二级缓存 ###

二级缓存是基于mapper文件的namespace的缓存，所以在分布式的情况下会很可能会缓存一致性问题。所以官方给的方案是手动开始。

# 四、Mybatis中设计模式应用 #

## 1、Builder构建者模式 ##

### 1）背景 ###

Builder模式的定义是"将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表 示。”，它属于创建类模式，一般来说，如果一个对象的构建比较复杂，超出了构造函数所能包含的范 围，就可以使用工厂模式和Builder模式，相对于工厂模式会产出一个完整的产品，Builder应用于更加 复杂的对象的构建，甚至只会构建产品的一个部分，直白来说，就是使用多个简单的对象一步一步构建 成一个复杂的对象。

### 2）Mybatis中的应用 ###

SqlSessionFactory 的构建过程:

Mybatis的初始化工作非常复杂，不是只用一个构造函数就能搞定的。所以使用了建造者模式，使用了大量的Builder，进行分层构造，核心对象Configuration使用了XmlConfigBuilder来进行构造

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在Mybatis环境的初始化过程中，SqlSessionFactoryBuilder会调用XMLConfigBuilder读取所有的 MybatisMapConfig.xml 和所有的 \*Mapper.xml 文件，构建 Mybatis 运行的核心对象 Configuration 对 象，然后将该Configuration对象作为参数构建一个SqlSessionFactory对象。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3OTA5NTA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

其中 XMLConfigBuilder 在构建 Configuration 对象时，也会调用 XMLMapperBuilder 用于读取 \*Mapper 文件，而XMLMapperBuilder会使用XMLStatementBuilder来读取和build所有的SQL语句。

在这个过程中，有一个相似的特点，就是这些Builder会读取文件或者配置，然后做大量的XpathParser 解析、配置或语法的解析、反射生成对象、存入结果缓存等步骤，这么多的工作都不是一个构造函数所 能包括的，因此大量采用了 Builder模式来解决

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SqlSessionFactoryBuilder类根据不同的输入参数来构建SqlSessionFactory这个工厂对象

## 2、工厂模式 ##

### 1）背景 ###

在Mybatis中比如SqlSessionFactory使用的是工厂模式，该工厂没有那么复杂的逻辑，是一个简单工厂模式。

简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：又称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于创建型模式。

在简单工厂模式中，可以根据参数的不同返回不同类的实例。简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

### 2）Mybatis中的应用 ###

Mybatis中执行Sql语句、获取Mappers、管理事务的核心接口SqlSession的创建过程使用到了工厂模式。

如SqlSessionFactory用来负责SqlSession的创建

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可以看到，该Factory的openSession ()方法重载了很多个，来构建核心的SqlSession对象。 在DefaultSqlSessionFactory的默认工厂实现里，有一个方法可以看出工厂怎么产出一个产品:

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3OTA5NTA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]

这是一个openSession调用的底层方法，该方法先从configuration读取对应的环境配置，然后初始化 TransactionFactory 获得一个 Transaction 对象，然后通过 Transaction 获取一个 Executor 对象，最后通过configuration、Executor、autoCommit三个参数构建了 SqlSession。

## 3、代理模式 ##

### 1）背景 ###

代理模式(Proxy Pattern)：给某一个对象提供一个代理，并由代理对象控制对原对象的引用。代理模式的英文叫做Proxy，它是一种对象结构型模式。

2）Mybatis中的应用

代理模式可以认为是Mybatis的核心使用模式，正是由于这个模式，我们只需要编写Mapper.java接口，不需要实现，由Mybatis后台帮我们完成具体SQL的执行。 当我们使用Configuration的getMapper方法时，会调用mapperRegistry.getMapper方法，而该方法又会调用 mapperProxyFactory.newInstance(sqlSession)来生成一个具体的代理:

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在这里，先通过T newInstance(SqlSession sqlSession)方法会得到一个MapperProxy对象，然后调用T newInstance(MapperProxy mapperProxy)生成代理对象然后返回。而查看MapperProxy的代码，可以看到如下内容:

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3OTA5NTA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 11][]

非常典型的，该MapperProxy类实现了InvocationHandler接口，并且实现了该接口的invoke方法。通过这种方式，我们只需要编写Mapper.java接口类，当真正执行一个Mapper接口的时候，就会转发给 MapperProxy.invoke方法，而该方法则会调用后续的 sqlSession.cud>executor.execute>prepareStatement 等一系列方法，完成 SQL 的执行和返回

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# 五、阅读框架的反思 #

知其然也要知其所以然，一门技术只是会用那只是入门，只有熟练了，了解了其中原理才有用。用了一门技术遇到问题后，如何去快速解决，解决的思路是什么，一般解决问题的能力能直接体现你的综合能力。因为有的棘手问题不是短时间能解决或者说不是能顺利解决的，你需要利用你的技术广度和深度再加上你以往解决问题的经验。

我们虽成为不了北乔峰，但可以学习南慕容，最后要成为杨过。

自己要会造轮子先要学会别人怎么造轮子，天龙八部中南北两大高手，北乔峰是天资很好靠名师指点最后成为江湖顶级高手，南慕容是靠学习各大帮派的武功也成为了高手，射雕英雄传中杨过从蛤蟆功开始学起，中间经过神雕指点成为江湖高手，最后自己悟出黯然销魂掌终成一代大侠。

向乔峰一样天资聪明，武功根基良好的人并不多，大部分都是资质一般，要靠后天勤学苦练，在学习中不断悟道，总有一天也能有成。

学习源码也是一样，看一遍看不懂很正常，看一遍有一遍的理解，看不懂就在看一遍，直到看懂为止，看的过程要多思考，子曰：“学而不思则罔，思而不学则殆”，这个地方为什么要这样设计，如果是你应该怎么设计，怎么才是更好的设计，学习别人的设计思想，你可以实现一个优秀的框架。在阅读优秀框架源码的过程，我们吸收其中的设计模式和架构模式，对比平日里自己的设计方式，站在巨人的肩膀上思考，一步步提升境界。

术生道，道生术，术中有道，道中有术，道术相连才能生生不息

这里的术指的是架构设计模式，道指的是架构思想，两者是相辅相成的，通过学习前人的经验，行成思考、对比，然后去实践你的架构设计，不断的在实践中理解、思考架构设计思想，在将得到的架构思想再去实践，你用架构师的思想去思考问题解决问题你就是架构师，没有更好的架构，只有合适的架构，好的代码不是写出来的，如同娃娃学步一样，先学先看，然后在改再改，一步步尝试走出来的，架构也不是一层不变，好的架构是演变而来。要想成为一个好的架构师，学习和实践是我们一直坚持要做的事情，学无止境，学海无涯。

# 六、参考资料 #

[《深入浅出MyBatis技术原理与实战》书籍][MyBatis]

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[MyBatis]: https://item.jd.com/11825727171.html