MyBatis 源码分析 - 插件机制

1.简介

一般情况下，开源框架都会提供插件或其他形式的拓展点，供开发者自行拓展。这样的好处是显而易见的，一是增加了框架的灵活性。二是开发者可以结合实际需求，对框架进行拓展，使其能够更好的工作。以 MyBatis 为例，我们可基于 MyBatis 插件机制实现分页、分表，监控等功能。由于插件和业务无关，业务也无法感知插件的存在。因此可以无感植入插件，在无形中增强功能。

开发 MyBatis 插件需要对 MyBatis 比较深了解才行，一般来说最好能够掌握 MyBatis 的源码，门槛相对较高。本篇文章在分析完 MyBatis 插件机制后，会手写一个简单的分页插件，以帮助大家更好的掌握 MyBatis 插件的编写。

2. 插件机制原理

我们在编写插件时，除了需要让插件类实现 Interceptor 接口，还需要通过注解标注该插件的拦截点。所谓拦截点指的是插件所能拦截的方法，MyBatis 所允许拦截的方法如下：

• Executor (update, query, flushStatements, commit, rollback, getTransaction, close, isClosed)
• ParameterHandler (getParameterObject, setParameters)
• ResultSetHandler (handleResultSets, handleOutputParameters)
• StatementHandler (prepare, parameterize, batch, update, query)

如果我们想要拦截 Executor 的 query 方法，那么可以这样定义插件。

@Intercepts({
    @Signature(
        type = Executor.class,
        method = "query",
        args ={MappedStatement.class, Object.class, RowBounds.class, ResultHandler.class}
    )
})
public class ExamplePlugin implements Interceptor {
    // 省略逻辑
}

除此之外，我们还需将插件配置到相关文件中。这样 MyBatis 在启动时可以加载插件，并保存插件实例到相关对象（InterceptorChain，拦截器链）中。待准备工作做完后，MyBatis 处于就绪状态。我们在执行 SQL 时，需要先通过 DefaultSqlSessionFactory 创建 SqlSession 。Executor 实例会在创建 SqlSession 的过程中被创建，Executor 实例创建完毕后，MyBatis 会通过 JDK 动态代理为实例生成代理类。这样，插件逻辑即可在 Executor 相关方法被调用前执行。

以上就是 MyBatis 插件机制的基本原理。接下来，我们来看一下原理背后对应的源码是怎样的。

3. 源码分析

3.1 植入插件逻辑

本节，我将以 Executor 为例，分析 MyBatis 是如何为 Executor 实例植入插件逻辑的。Executor 实例是在开启 SqlSession 时被创建的，因此，下面我们从源头进行分析。先来看一下 SqlSession 开启的过程。

// -☆- DefaultSqlSessionFactory
public SqlSession openSession() {
    return openSessionFromDataSource(configuration.getDefaultExecutorType(), null, false);
}

private SqlSession openSessionFromDataSource(ExecutorType execType, TransactionIsolationLevel level, boolean autoCommit) {
    Transaction tx = null;
    try {
        // 省略部分逻辑
        
        // 创建 Executor
        final Executor executor = configuration.newExecutor(tx, execType);
        return new DefaultSqlSession(configuration, executor, autoCommit);
    } 
    catch (Exception e) {...} 
    finally {...}
}

Executor 的创建过程封装在 Configuration 中，我们跟进去看看看。

// -☆- Configuration
public Executor newExecutor(Transaction transaction, ExecutorType executorType) {
    executorType = executorType == null ? defaultExecutorType : executorType;
    executorType = executorType == null ? ExecutorType.SIMPLE : executorType;
    Executor executor;
    
    // 根据 executorType 创建相应的 Executor 实例
    if (ExecutorType.BATCH == executorType) {...} 
    else if (ExecutorType.REUSE == executorType) {...} 
    else {
        executor = new SimpleExecutor(this, transaction);
    }
    if (cacheEnabled) {
        executor = new CachingExecutor(executor);
    }
    
    // 植入插件
    executor = (Executor) interceptorChain.pluginAll(executor);
    return executor;
}

如上，newExecutor 方法在创建好 Executor 实例后，紧接着通过拦截器链 interceptorChain 为 Executor 实例植入代理逻辑。那下面我们看一下 InterceptorChain 的代码是怎样的。

public class InterceptorChain {

    private final List<Interceptor> interceptors = new ArrayList<Interceptor>();

    public Object pluginAll(Object target) {
        // 遍历拦截器集合
        for (Interceptor interceptor : interceptors) {
            // 调用拦截器的 plugin 方法植入相应的插件逻辑
            target = interceptor.plugin(target);
        }
        return target;
    }
    
    /** 添加插件实例到 interceptors 集合中 */
    public void addInterceptor(Interceptor interceptor) {
        interceptors.add(interceptor);
    }

    /** 获取插件列表 */
    public List<Interceptor> getInterceptors() {
        return Collections.unmodifiableList(interceptors);
    }
}

以上是 InterceptorChain 的全部代码，比较简单。它的 pluginAll 方法会调用具体插件的 plugin 方法植入相应的插件逻辑。如果有多个插件，则会多次调用 plugin 方法，最终生成一个层层嵌套的代理类。形如下面：

当 Executor 的某个方法被调用的时候，插件逻辑会先行执行。执行顺序由外而内，比如上图的执行顺序为 plugin3 → plugin2 → Plugin1 → Executor。

plugin 方法是由具体的插件类实现，不过该方法代码一般比较固定，所以下面找个示例分析一下。

// -☆- ExamplePlugin
public Object plugin(Object target) {
    return Plugin.wrap(target, this);
}

// -☆- Plugin
public static Object wrap(Object target, Interceptor interceptor) {
    /*
     * 获取插件类 @Signature 注解内容，并生成相应的映射结构。形如下面：
     * {
     *     Executor.class : [query, update, commit],
     *     ParameterHandler.class : [getParameterObject, setParameters]
     * }
     */
    Map<Class<?>, Set<Method>> signatureMap = getSignatureMap(interceptor);
    Class<?> type = target.getClass();
    // 获取目标类实现的接口
    Class<?>[] interfaces = getAllInterfaces(type, signatureMap);
    if (interfaces.length > 0) {
        // 通过 JDK 动态代理为目标类生成代理类
        return Proxy.newProxyInstance(
            type.getClassLoader(),
            interfaces,
            new Plugin(target, interceptor, signatureMap));
    }
    return target;
}

如上，plugin 方法在内部调用了 Plugin 类的 wrap 方法，用于为目标对象生成代理。Plugin 类实现了 InvocationHandler 接口，因此它可以作为参数传给 Proxy 的 newProxyInstance 方法。

到这里，关于插件植入的逻辑就分析完了。接下来，我们来看看插件逻辑是怎样执行的。

3.2 执行插件逻辑

Plugin 实现了 InvocationHandler 接口，因此它的 invoke 方法会拦截所有的方法调用。invoke 方法会对所拦截的方法进行检测，以决定是否执行插件逻辑。该方法的逻辑如下：

// -☆- Plugin
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    try {
        /*
         * 获取被拦截方法列表，比如：
         *    signatureMap.get(Executor.class)，可能返回 [query, update, commit]
         */
        Set<Method> methods = signatureMap.get(method.getDeclaringClass());
        // 检测方法列表是否包含被拦截的方法
        if (methods != null && methods.contains(method)) {
            // 执行插件逻辑
            return interceptor.intercept(new Invocation(target, method, args));
        }
        // 执行被拦截的方法
        return method.invoke(target, args);
    } catch (Exception e) {
        throw ExceptionUtil.unwrapThrowable(e);
    }
}

invoke 方法的代码比较少，逻辑不难理解。首先，invoke 方法会检测被拦截方法是否配置在插件的 @Signature 注解中，若是，则执行插件逻辑，否则执行被拦截方法。插件逻辑封装在 intercept 中，该方法的参数类型为 Invocation。Invocation 主要用于存储目标类，方法以及方法参数列表。下面简单看一下该类的定义。

public class Invocation {

    private final Object target;
    private final Method method;
    private final Object[] args;

    public Invocation(Object target, Method method, Object[] args) {
        this.target = target;
        this.method = method;
        this.args = args;
    }

    // 省略部分代码

    public Object proceed() throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        // 调用被拦截的方法
        return method.invoke(target, args);
    }
}

关于插件的执行逻辑就分析到这，整个过程不难理解，大家简单看看即可。

4. 实现一个分页插件

为了更好的向大家介绍 MyBatis 的插件机制，下面我将手写一个针对 MySQL 的分页插件。Talk is cheap. Show code.

@Intercepts({
    @Signature(
        type = Executor.class,    // 目标类
        method = "query",    // 目标方法
        args ={MappedStatement.class, Object.class, RowBounds.class, ResultHandler.class}
    )
})
public class MySqlPagingPlugin implements Interceptor {

    private static final Integer MAPPED_STATEMENT_INDEX = 0;
    private static final Integer PARAMETER_INDEX = 1;
    private static final Integer ROW_BOUNDS_INDEX = 2;

    @Override
    public Object intercept(Invocation invocation) throws Throwable {
        Object[] args = invocation.getArgs();
        RowBounds rb = (RowBounds) args[ROW_BOUNDS_INDEX];
        // 无需分页
        if (rb == RowBounds.DEFAULT) {
            return invocation.proceed();
        }
        
        // 将原 RowBounds 参数设为 RowBounds.DEFAULT，关闭 MyBatis 内置的分页机制
        args[ROW_BOUNDS_INDEX] = RowBounds.DEFAULT;

        MappedStatement ms = (MappedStatement) args[MAPPED_STATEMENT_INDEX];
        BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(args[PARAMETER_INDEX]);

        // 获取 SQL 语句，拼接 limit 语句
        String sql = boundSql.getSql();
        String limit = String.format("LIMIT %d,%d", rb.getOffset(), rb.getLimit());
        sql = sql + " " + limit;

        // 创建一个 StaticSqlSource，并将拼接好的 sql 传入
        SqlSource sqlSource = new StaticSqlSource(ms.getConfiguration(), sql, boundSql.getParameterMappings());

        // 通过反射获取并设置 MappedStatement 的 sqlSource 字段
        Field field = MappedStatement.class.getDeclaredField("sqlSource");
        field.setAccessible(true);
        field.set(ms, sqlSource);
        
        // 执行被拦截方法
        return invocation.proceed();
    }

    @Override
    public Object plugin(Object target) {
        return Plugin.wrap(target, this);
    }

    @Override
    public void setProperties(Properties properties) {
    }
}

上面的分页插件通过 RowBounds 参数获取分页信息，并生成相应的 limit 语句。之后拼接 sql，并使用该 sql 作为参数创建 StaticSqlSource。最后通过反射替换 MappedStatement 对象中的 sqlSource 字段。以上代码中出现了一些大家不太熟悉的类，比如 BoundSql，MappedStatement 以及 StaticSqlSource，这里简单解释一下吧。BoundSql 包含了经过解析后的 sql 语句，以及使用者运行时传入的参数，这些参数最终会被设置到 sql 中。MappedStatement 与映射文件中的 <select>，<insert> 等节点对应，包含了节点的配置信息，比如 id，fetchSize 以及 SqlSource。StaticSqlSource 是 SqlSource 实现类之一，包含完全解析后的 sql 语句。所谓完全解析是指 sql 语句中不包含 ${xxx} 或 #{xxx} 等占位符，以及其他一些未解析的动态节点，比如 <if>，<where> 等。关于这些类就介绍这么多，如果大家还是不怎么理解的话，可以看看我之前写的文章。接下里，写点测试代码验证一下插件是否可以正常运行。先来看一下 Dao 接口与映射文件的定义：

public interface StudentDao {
    List<Student> findByPaging(@Param("id") Integer id, RowBounds rb);
}

<mapper namespace="xyz.coolblog.dao6.StudentDao">
    <select id="findByPaging" resultType="xyz.coolblog.model5.Student">
        SELECT
            `id`, `name`, `age`
        FROM
            student
        WHERE
            id > #{id}
    </select>
</mapper>

测试代码如下：

public class PluginTest {

    private SqlSessionFactory sqlSessionFactory;

    @Before
    public void prepare() throws IOException {
        String resource = "mybatis-plugin-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        inputStream.close();
    }

    @Test
    public void testPlugin() {
        SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();
        try {
            StudentDao studentDao = session.getMapper(StudentDao.class);
            studentDao.findByPaging(1, new RowBounds(20, 10));
        } finally {
            session.close();
        }
    }
}

上面代码运行之后，会打印如下日志。

在上面的输出中，SQL 语句中包含了 LIMIT 字样，这说明插件生效了。

5. 总结

到此，关于 MyBatis 插件机制就分析完了。总体来说，MyBatis 插件机制比较简单。但实现一个插件却较为复杂，需要对 MyBatis 比较了解才行。因此，若想写出高效的插件，还需深入学习源码才行。

好了，本篇文章就先到这了。感谢大家的阅读。

附录：MyBatis 源码分析系列文章列表

更新时间	标题
2018-09-11	MyBatis 源码分析系列文章合集
2018-07-16	MyBatis 源码分析系列文章导读
2018-07-20	MyBatis 源码分析 - 配置文件解析过程
2018-07-30	MyBatis 源码分析 - 映射文件解析过程
2018-08-17	MyBatis 源码分析 - SQL 的执行过程
2018-08-19	MyBatis 源码分析 - 内置数据源
2018-08-25	MyBatis 源码分析 - 缓存原理
2018-08-26	MyBatis 源码分析 - 插件机制

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作者：田小波
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