Mybatis 使用的 9 种设计模式，真是太有用了（一）

• 1、Builder模式
• 2、工厂模式
• 3、单例模式
• 4、代理模式
• 5、组合模式

虽然我们都知道有 23 个设计模式，但是大多停留在概念层面，真实开发中很少遇到，Mybatis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，能够更深入的理解设计模式。

Mybatis至少遇到了以下的设计模式的使用：

1. Builder模式，例如SqlSessionFactoryBuilder、XMLConfigBuilder、XMLMapperBuilder、XMLStatementBuilder、CacheBuilder；
2. 工厂模式，例如SqlSessionFactory、ObjectFactory、MapperProxyFactory；
3. 单例模式，例如ErrorContext和LogFactory；
4. 代理模式，Mybatis实现的核心，比如MapperProxy、ConnectionLogger，用的jdk的动态代理；还有executor.loader包使用了cglib或者javassist达到延迟加载的效果；
5. 组合模式，例如SqlNode和各个子类ChooseSqlNode等；
6. 模板方法模式，例如BaseExecutor和SimpleExecutor，还有BaseTypeHandler和所有的子类例如IntegerTypeHandler；
7. 适配器模式，例如Log的Mybatis接口和它对jdbc、log4j等各种日志框架的适配实现；
8. 装饰者模式，例如Cache包中的cache.decorators子包中等各个装饰者的实现；
9. 迭代器模式，例如迭代器模式PropertyTokenizer；

接下来挨个模式进行解读，先介绍模式自身的知识，然后解读在Mybatis中怎样应用了该模式。

1、Builder模式

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。

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。

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。

对于builder的具体类，方法都大都用build*开头，比如SqlSessionFactoryBuilder为例，它包含以下方法：

即根据不同的输入参数来构建SqlSessionFactory这个工厂对象。

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2、工厂模式

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，它属于类创建型模式。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。

SqlSession可以认为是一个Mybatis工作的核心的接口，通过这个接口可以执行执行SQL语句、获取Mappers、管理事务。类似于连接MySQL的Connection对象。

可以看到，该Factory的openSession方法重载了很多个，分别支持autoCommit、Executor、Transaction等参数的输入，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：

private SqlSession openSessionFromDataSource(ExecutorType execType, TransactionIsolationLevel level,
   boolean autoCommit) {
  Transaction tx = null;
  try {
   final Environment environment = configuration.getEnvironment();
   final TransactionFactory transactionFactory = getTransactionFactoryFromEnvironment(environment);
   tx = transactionFactory.newTransaction(environment.getDataSource(), level, autoCommit);
   final Executor executor = configuration.newExecutor(tx, execType);
   return new DefaultSqlSession(configuration, executor, autoCommit);
  } catch (Exception e) {
   closeTransaction(tx); // may have fetched a connection so lets call
         // close()
   throw ExceptionFactory.wrapException("Error opening session.  Cause: " + e, e);
  } finally {
   ErrorContext.instance().reset();
  }
 }

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、是否autoCommit三个参数构建了SqlSession。

在这里其实也可以看到端倪，SqlSession的执行，其实是委托给对应的Executor来进行的。

而对于LogFactory，它的实现代码：

public final class LogFactory {
 private static Constructor<? extends Log> logConstructor;
 private LogFactory() {
  // disable construction
 }
 public static Log getLog(Class<?> aClass) {
  return getLog(aClass.getName());
 }

这里有个特别的地方，是Log变量的的类型是Constructor<? extends Log>，也就是说该工厂生产的不只是一个产品，而是具有Log公共接口的一系列产品，比如Log4jImpl、Slf4jImpl等很多具体的Log。

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3、单例模式

单例模式(Singleton Pattern)：单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。

单例模式的要点有三个：一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。单例模式是一种对象创建型模式。单例模式又名单件模式或单态模式。

在Mybatis中有两个地方用到单例模式，ErrorContext和LogFactory，其中ErrorContext是用在每个线程范围内的单例，用于记录该线程的执行环境错误信息，而LogFactory则是提供给整个Mybatis使用的日志工厂，用于获得针对项目配置好的日志对象。

ErrorContext的单例实现代码：

public class ErrorContext {
 private static final ThreadLocal<ErrorContext> LOCAL = new ThreadLocal<ErrorContext>();
 private ErrorContext() {
 }
 public static ErrorContext instance() {
  ErrorContext context = LOCAL.get();
  if (context == null) {
   context = new ErrorContext();
   LOCAL.set(context);
  }
  return context;
 }

构造函数是private修饰，具有一个static的局部instance变量和一个获取instance变量的方法，在获取实例的方法中，先判断是否为空如果是的话就先创建，然后返回构造好的对象。

只是这里有个有趣的地方是，LOCAL的静态实例变量使用了ThreadLocal修饰，也就是说它属于每个线程各自的数据，而在instance()方法中，先获取本线程的该实例，如果没有就创建该线程独有的ErrorContext。

4、代理模式

代理模式可以认为是Mybatis的核心使用的模式，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。

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或Surrogate，它是一种对象结构型模式。

代理模式包含如下角色：

• Subject: 抽象主题角色
• Proxy: 代理主题角色
• RealSubject: 真实主题角色

这里有两个步骤，第一个是提前创建一个Proxy，第二个是使用的时候会自动请求Proxy，然后由Proxy来执行具体事务；

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：

/**
 * @author Lasse Voss
 */
public class MapperProxyFactory<T> {
 private final Class<T> mapperInterface;
 private final Map<Method, MapperMethod> methodCache = new ConcurrentHashMap<Method, MapperMethod>();
 public MapperProxyFactory(Class<T> mapperInterface) {
  this.mapperInterface = mapperInterface;
 }
 public Class<T> getMapperInterface() {
  return mapperInterface;
 }
 public Map<Method, MapperMethod> getMethodCache() {
  return methodCache;
 }
 @SuppressWarnings("unchecked")
 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);
 }
}

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(MapperProxymapperProxy)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：

public class MapperProxy<T> implements InvocationHandler, Serializable {
 @Override
 public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
  try {
   if (Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) {
    return method.invoke(this, args);
   } else if (isDefaultMethod(method)) {
    return invokeDefaultMethod(proxy, method, args);
   }
  } catch (Throwable t) {
   throw ExceptionUtil.unwrapThrowable(t);
  }
  final MapperMethod mapperMethod = cachedMapperMethod(method);
  return mapperMethod.execute(sqlSession, args);
 }

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。

5、组合模式

组合模式组合多个对象形成树形结构以表示“整体-部分”的结构层次。

组合模式对单个对象(叶子对象)和组合对象(组合对象)具有一致性，它将对象组织到树结构中，可以用来描述整体与部分的关系。同时它也模糊了简单元素(叶子对象)和复杂元素(容器对象)的概念，使得客户能够像处理简单元素一样来处理复杂元素，从而使客户程序能够与复杂元素的内部结构解耦。

在使用组合模式中需要注意一点也是组合模式最关键的地方：叶子对象和组合对象实现相同的接口。这就是组合模式能够将叶子节点和对象节点进行一致处理的原因。

Mybatis支持动态SQL的强大功能，比如下面的这个SQL：

<update id="update" parameterType="org.format.dynamicproxy.mybatis.bean.User">
    UPDATE users
    <trim prefix="SET" prefixOverrides=",">
        <if test="name != null and name != ''">
            name = #{name}
        </if>
        <if test="age != null and age != ''">
            , age = #{age}
        </if>
        <if test="birthday != null and birthday != ''">
            , birthday = #{birthday}
        </if>
    </trim>
    where id = ${id}
</update>

在这里面使用到了trim、if等动态元素，可以根据条件来生成不同情况下的SQL；

在DynamicSqlSource.getBoundSql方法里，调用了rootSqlNode.apply(context)方法，apply方法是所有的动态节点都实现的接口：

public interface SqlNode {
 boolean apply(DynamicContext context);
}

对于实现该SqlSource接口的所有节点，就是整个组合模式树的各个节点：

组合模式的简单之处在于，所有的子节点都是同一类节点，可以递归的向下执行，比如对于TextSqlNode，因为它是最底层的叶子节点，所以直接将对应的内容append到SQL语句中：

@Override
 public boolean apply(DynamicContext context) {
  GenericTokenParser parser = createParser(new BindingTokenParser(context, injectionFilter));
  context.appendSql(parser.parse(text));
  return true;
 }

但是对于IfSqlNode，就需要先做判断，如果判断通过，仍然会调用子元素的SqlNode，即contents.apply方法，实现递归的解析。

@Override
 public boolean apply(DynamicContext context) {
  if (evaluator.evaluateBoolean(test, context.getBindings())) {
   contents.apply(context);
   return true;
  }
  return false;
 }