二.吃透Mybatis源码-Mybatis执行流程

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前言

上一篇文章我们分析了一下Mybatis的初始化流程，跟踪了一下Mybatis的配置解析过程，SqlSessionFactory和SqlSession的创建过程，这篇文章我们来分析一下SqlSession的执行流程

Mybatis的执行流程

下面这个图是在上一章《Mybatis初始化》有分析过的Mybatis的执行流程

Mybatis执行流程如下

1. 初始化阶段，加载配置文件
2. 根据配置文件，创建SqlSessionFactoryBuider，执行build方法来创建SqlSessionFactory，build方法会解析配置文件，然后封装到一个Configuration对象中。Configuration会保存在创建的SqlSessionFactory
3. 通过SqlSessionFactory来创建SqlSesion，底层会创建一个Executor执行器保存在SqlSession中
4. 然后就是SqlSesson的执行了，SqlSession会调用 executor 执行器去执行
5. 执行器中会创建一个StatementHandler，调用StatementHandler去执行Statement语句，当然执行Statement语句前涉及到参数的处理
6. 执行完成之后使用ResultSetHandler映射结果为实体对象并返回

我们将接着分析sqlSession.selectOne("cn.whale.mapper.StudentMapper.selectAll",1L); 的执行流程。见：org.apache.ibatis.session.defaults.DefaultSqlSession#selectOne(java.lang.String, java.lang.Object)

   @Override
  public <T> T selectOne(String statement) {
   
   
    return this.<T>selectOne(statement, null);
  }

  @Override
  public <T> T selectOne(String statement, Object parameter) {
   
   
    //1.调用selectList方法查询
    List<T> list = this.<T>selectList(statement, parameter);
    if (list.size() == 1) {
   
   
      //2.拿到结果返回
      return list.get(0);
    } else if (list.size() > 1) {
   
   
      throw new TooManyResultsException("Expected one result (or null) to be returned by selectOne(), but found: " + list.size());
    } else {
   
   
      return null;
    }
  }

这里我们看到， selectOne 方法 使用的是 selectList来查询结果，接着看selectList,见：org.apache.ibatis.session.defaults.DefaultSqlSession#selectList(java.lang.String, java.lang.Object)

@Override
  public <E> List<E> selectList(String statement, Object parameter) {
   
   
    return this.selectList(statement, parameter, RowBounds.DEFAULT);
  }

  @Override
  public <E> List<E> selectList(String statement, Object parameter, RowBounds rowBounds) {
   
   
    try {
   
   
      //1.从配置中拿到MappedStatement ，其中维护了SQL，mapper接口映射器，二级缓存cache,ParameterMap参数，ResultMap结果映射等等。
      MappedStatement ms = configuration.getMappedStatement(statement);
      //调用执行器执行 MappedStatement 
      //wrapCollection(parameter)处理参数，如果是集合会用一个map以collection为key存储。如果是数组会用一个map以array为key存储
      //紧接着代码会执行到CachingExecutor#query 方法，这里使用了装饰模式
      return executor.query(ms, wrapCollection(parameter), rowBounds, Executor.NO_RESULT_HANDLER);
    } catch (Exception e) {
   
   
      throw ExceptionFactory.wrapException("Error querying database.  Cause: " + e, e);
    } finally {
   
   
      ErrorContext.instance().reset();
    }
  }

上面代码首先从configuration中拿到了MappedStatement ，MappedStatement其中维护了SQL，mapper接口映射器，二级缓存cache,ParameterMap参数，ResultMap结果映射等等。

然后会通过wrapCollection(parameter)对集合或者数组参数做处理，如果是集合会用一个map以collection为key存储。如果是数组会用一个map以array为key存储，这就是为什么我们可以在mapper.xml直接使用'collection'或者‘array’取集合或数组了。

处理好参数后就会走到CachingExecutor#query 方法，我们之前就分析过，执行器默认使用的是SimpleExecutor，而SimpleExecutor有装饰到CachingExecutor中，这里使用了装饰模式。代码来到org.apache.ibatis.executor.CachingExecutor#query

@Override
  public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler) throws SQLException {
   
   
      //1.从MappedStatement中拿到BoundSql，其中包括SQL和参数
    BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(parameterObject);
    //2.为缓存创建key,以namespace+statementid 加 分页数据 加 SQL 一起作为缓存的key 
    CacheKey key = createCacheKey(ms, parameterObject, rowBounds, boundSql);
    //3.执行查询
    return query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
  }

这个方法里面做了三个事情

1. 从MappedStatement中拿到BoundSql，BoundSql其中包括未替换占位符？的SQL和 参数，parameterObject就是参数，以及类型处理器typeHandler，下面是截图
   
   看一下 BoundSql的源码

    public class BoundSql {
        
        
      //SQL 如：select * from student where id = ?
      private final String sql;
      private final List<ParameterMapping> parameterMappings;
      //参数
      private final Object parameterObject;
      private final Map<String, Object> additionalParameters;
      private final MetaObject metaParameters;
   
      public BoundSql(Configuration configuration, String sql, List<ParameterMapping> parameterMappings, Object parameterObject) {
        
        
        this.sql = sql;
        this.parameterMappings = parameterMappings;
        this.parameterObject = parameterObject;
        this.additionalParameters = new HashMap<String, Object>();
        this.metaParameters = configuration.newMetaObject(additionalParameters);
      }
   

1. 创建缓存key，一级缓存和二级缓存的key构架方式都是一样的，下面是创建key的代码,见org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor#createCacheKey

        @Override
      public CacheKey createCacheKey(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, BoundSql boundSql) {
        
        
            if (closed) {
        
        
              throw new ExecutorException("Executor was closed.");
            }
            CacheKey cacheKey = new CacheKey();
            //1.SQL的ID,如  ； cn.whale.mapper.StudentMapper.selectById
            cacheKey.update(ms.getId());
            //2.分页开始位置： 0
            cacheKey.update(rowBounds.getOffset());
            //3.分页查询条数，默认 2147483647 （Integer.MAX_VALUE;）
            cacheKey.update(rowBounds.getLimit());
            //4.SQL如：select id,username from student where id = ?
            cacheKey.update(boundSql.getSql());
           List<ParameterMapping> parameterMappings = boundSql.getParameterMappings();
            TypeHandlerRegistry typeHandlerRegistry = ms.getConfiguration().getTypeHandlerRegistry();
            // mimic DefaultParameterHandler logic
            for (ParameterMapping parameterMapping : parameterMappings) {
        
        
              if (parameterMapping.getMode() != ParameterMode.OUT) {
        
        
                Object value;
                String propertyName = parameterMapping.getProperty();
                if (boundSql.hasAdditionalParameter(propertyName)) {
        
        
                  value = boundSql.getAdditionalParameter(propertyName);
                } else if (parameterObject == null) {
        
        
                  value = null;
                } else if (typeHandlerRegistry.hasTypeHandler(parameterObject.getClass())) {
        
        
                  value = parameterObject;
                } else {
        
        
                  MetaObject metaObject = configuration.newMetaObject(parameterObject);
                  value = metaObject.getValue(propertyName);
                }
                  //5.参数也作为缓存key的一部分  
                cacheKey.update(value);
              }
            }
            if (configuration.getEnvironment() != null) {
        
        
              // issue #176
              cacheKey.update(configuration.getEnvironment().getId());
            }
            return cacheKey;
          }
   

   所以缓存的key是 statementId ； 分页 ；SQL ，参数值 一起组成的，也就是说只要是同一SQL，分页条件也相同，参数也相同的话，就可以命中缓存。

2. 第三个动作就是执行query方法了，

接下来我们继续分析query方法，此时的代码还是在CachingExecutor中，见：org.apache.ibatis.executor.CachingExecutor#query

@Override
  public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql)
      throws SQLException {
   
   
      //1.拿到缓存，这个是二级缓存，如果在mapper.xml 中配置了 <cache/> 就会创建Cache对象
    Cache cache = ms.getCache();
    if (cache != null) {
   
   
      //下面在走二级缓存流程
      flushCacheIfRequired(ms);
      if (ms.isUseCache() && resultHandler == null) {
   
   
        ensureNoOutParams(ms, boundSql);
        //2.从缓存中拿值，二级缓存通过tcm，也就是TransactionalCacheManager来管理的
        @SuppressWarnings("unchecked")
        List<E> list = (List<E>) tcm.getObject(cache, key);
        if (list == null) {
   
   
           //3.如果二级缓存中没有，就会走数据库查询
          list = delegate.<E> query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
          //查到之后放入二级缓存
          tcm.putObject(cache, key, list); // issue #578 and #116
        }
        return list;
      }
    }
    //4.如果没有开启二级缓存，直接走数据库查询
    return delegate.<E> query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
  }

这个方法主要涉及到二级缓存的查询，如果我们开启了二级缓存，且在mapper.xml中配置了<cache/> Mybatis就会创建一个Cache对象。即查询的时候就会走二级缓存中去尝试拿数据。如果有直接返回，如果没有会从数据库查询，然后放入二级画出来。需要说明的是二级缓存是通过 TransactionalCacheManager 来管理的。
二级缓存我们先不管，继续跟踪query方法，即代码来到了org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor#query

public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {
   
   
    ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing a query").object(ms.getId());
    if (closed) {
   
   
      throw new ExecutorException("Executor was closed.");
    }
    if (queryStack == 0 && ms.isFlushCacheRequired()) {
   
   
      clearLocalCache();
    }
    List<E> list;
    try {
   
   
      queryStack++;
      //1.这里会先从一级缓存获取数据，一级缓存在BaseExecutor.PerpetualCache 中
      list = resultHandler == null ? (List<E>) localCache.getObject(key) : null;
      if (list != null) {
   
   
        handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);
      } else {
   
   
        //2.如果一级缓存没有获取到数据库，就走数据库查询
        list = queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
      }
    } finally {
   
   
      queryStack--;
    }
    if (queryStack == 0) {
   
   
      for (DeferredLoad deferredLoad : deferredLoads) {
   
   
        deferredLoad.load();
      }
      // issue #601
      deferredLoads.clear();
      if (configuration.getLocalCacheScope() == LocalCacheScope.STATEMENT) {
   
   
        // issue #482
        clearLocalCache();
      }
    }
    return list;
  }

上面方法会走一级缓存查询，一级缓存在BaseExecutor.PerpetualCache 中以HashMap<Object, Object> 结构存储的默认开启，如果一级缓存没有就走数据库查询，此时代码来到org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor#queryFromDatabase

private <E> List<E> queryFromDatabase(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {
   
   
    List<E> list;

    localCache.putObject(key, EXECUTION_PLACEHOLDER);
    try {
   
   
    //1.走数据库查询
      list = doQuery(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
    } finally {
   
   
      localCache.removeObject(key);
    }
    //2.把数据查询出来的数据库写入一级缓存
    localCache.putObject(key, list);
    if (ms.getStatementType() == StatementType.CALLABLE) {
   
   
      localOutputParameterCache.putObject(key, parameter);
    }
    return list;
  }

上面代码走数据库查询数据，然后把数据写入一级缓存，最后返回数据。这里我们跟深一点，继续来到org.apache.ibatis.executor.SimpleExecutor#doQuery方法中，我们来看一下到底是怎么从数据库查询的

@Override
  public <E> List<E> doQuery(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) throws SQLException {
   
   
    Statement stmt = null;
    try {
   
   
    //1.从MappedStatement中拿到coniguration对象
      Configuration configuration = ms.getConfiguration();
      //2.创建StatementHandler ，StatementHandler也会加入Configuration总的 interceptorChain拦截器链
      StatementHandler handler = configuration.newStatementHandler(wrapper, ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
      //3.创建一个Statement，方法中会从Transaction总拿到Connection，通过Connection创建一个PrepareStatement
      stmt = prepareStatement(handler, ms.getStatementLog());
      //4.调用StatementHandler去执行Statement语句
      return handler.<E>query(stmt, resultHandler);
    } finally {
   
   
      closeStatement(stmt);
    }
  }

上面方法先是通过Connection创建一个PrepareStatement，然后调用StatementHandler#query去执行PrepareStatement，最终代码会来到：org.apache.ibatis.executor.statement.PreparedStatementHandler#query

 @Override
  public <E> List<E> query(Statement statement, ResultHandler resultHandler) throws SQLException {
   
   
    PreparedStatement ps = (PreparedStatement) statement;
    //1.执行语句，调用 PreparedStatement 的execute方法
    ps.execute();
    return resultSetHandler.<E> handleResultSets(ps);
  }

到这里就差不多了，代码最后回调用PreparedStatement#execute方法去执行，执行的结果会保存到PreparedStatement中，然后通过ResultSetHandler去处理结果集,默认实现为DefaultResultSetHandler,代码来到org.apache.ibatis.executor.resultset.DefaultResultSetHandler#handleResultSets

public List<Object> handleResultSets(Statement stmt) throws SQLException {
   
   
    ErrorContext.instance().activity("handling results").object(mappedStatement.getId());

    final List<Object> multipleResults = new ArrayList<Object>();

    int resultSetCount = 0;
    //1.把statement中的结果集交给 ResultSetWrapper中
    ResultSetWrapper rsw = getFirstResultSet(stmt);
    //2.从mappedStatement中拿到ResultMap，也就是我们在mapper.xml总定义的<resultMap/>结果集映射器
    List<ResultMap> resultMaps = mappedStatement.getResultMaps();
    int resultMapCount = resultMaps.size();
    validateResultMapsCount(rsw, resultMapCount);
    while (rsw != null && resultMapCount > resultSetCount) {
   
   
      ResultMap resultMap = resultMaps.get(resultSetCount);
      //3.处理结果集映射
      handleResultSet(rsw, resultMap, multipleResults, null);
      rsw = getNextResultSet(stmt);
      cleanUpAfterHandlingResultSet();
      resultSetCount++;
    }

    String[] resultSets = mappedStatement.getResultSets();
    if (resultSets != null) {
   
   
      while (rsw != null && resultSetCount < resultSets.length) {
   
   
        ResultMapping parentMapping = nextResultMaps.get(resultSets[resultSetCount]);
        if (parentMapping != null) {
   
   
          String nestedResultMapId = parentMapping.getNestedResultMapId();
          ResultMap resultMap = configuration.getResultMap(nestedResultMapId);
          handleResultSet(rsw, resultMap, null, parentMapping);
        }
        rsw = getNextResultSet(stmt);
        cleanUpAfterHandlingResultSet();
        resultSetCount++;
      }
    }

    return collapseSingleResultList(multipleResults);
  }

上面代码会先从mappedStatement中拿到ResultMap，也就是我们在mapper.xml总定义的结果集映射器，然后调用handleResultSet方法处理结果，方法底层默认回使用DefaultResultHandler结果处理器来处理。

在DefaultResultHandler方法中会拿到ResultMap说指定的type也就是<resultMap id="resultMap" type="cn.whale.domian.Student"> 使用 ObjectFactory 对象工厂利用反射通过无参构造器创建对应的实体类实例。
然后会拿到根据ResultMap结果映射的每一个column , 使用对应的TypeHandler从结果集中取出对应的值，使用反射赋值给对象的实例。到此结果集映射成对象完毕。最后返回结果。最后关闭Statement。

总结

文章也是挺长了，我们来总结一下Mybatis的执行流程

1. 当我们执行SqlSession的select方法时，会从Configuration中拿到MappedStatement(包括SQL,参数映射，结果集映射等)。然后调用executor去执行query方法
2. 接着代码来到executor执行器，它会先创建CacheKey缓存的key，缓存的key是 statementId ； 分页 ；SQL ，参数值 一起组成的，也就是说只要是同一SQL，分页条件也相同，参数也相同的话，就可以命中缓存。
3. 如果有开启二级缓存的话，会尝试执行二级缓存，有就返回，没有就从数据库查询，然后再把结果添加到二级缓存。二级缓存在TransactionalCacheManager中管理起来的。
4. 假设没有二级缓存，尝试从数据库查询此刻会尝试从一级缓存查询数据，有就返回，没有就从数据库查询。一级缓存在SqlSession中的BaseExecutor.PerpetualCache 中，所以是先执行二级缓存再执行一级缓存。
5. 如果还是没有命中缓存，就会通过Connection创建一个PrepareStatement，然后调用StatementHandler#query去执行PrepareStatement。
6. 紧接着StatementHandler方法底层会调用PrepareStatement#execute查询结果，然后调用ResultSetHandler处理结果。
7. ResultSetHandler会先拿到结果集，然后找到配置的ResultMap。根据ResultMap中配置的type也就是实体类的权限定名，使用ObjectFactory对象工厂使用反射创建对象实例。
8. 再接着就会拿到ResultMap总映射的列，找到对应的TypeHanlder拿到值，使用反射赋值给对象实例。最后返回对象列表。

最后我花了一个流程图

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