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From zero to HERO

从零搭建Spring Boot脚手架（4）：手写Mybatis通用Mapper

spring boot 2020/08/07

1. 前言

今天继续搭建我们的kono Spring Boot脚手架，上一文把国内最流行的ORM框架Mybatis也集成了进去。但是很多时候我们希望有一些开箱即用的通用Mapper来简化我们的开发。我自己尝试实现了一个，接下来我分享一下思路。昨天晚上才写的，谨慎用于实际生产开发，但是可以借鉴思路。

Gitee: https://gitee.com/felord/kono day03 分支

GitHub: https://github.com/NotFound403/kono day03 分支

2. 思路来源

最近在看一些关于Spring Data JDBC的东西，发现它很不错。其中CrudRepository非常神奇，只要ORM接口继承了它就被自动加入Spring IoC，同时也具有了一些基础的数据库操作接口。我就在想能不能把它跟Mybatis结合一下。

其实Spring Data JDBC本身是支持Mybatis的。但是我尝试整合它们之后发现，要做的事情很多，而且需要遵守很多规约，比如MybatisContext的参数上下文，接口名称前缀都有比较严格的约定，学习使用成本比较高，不如单独使用Spring Data JDBC爽。但是我还是想要那种通用的CRUD功能啊，所以就开始尝试自己简单搞一个。

3. 一些尝试

最开始能想到的有几个思路但是最终都没有成功。这里也分享一下，有时候失败也是非常值得借鉴的。

3.1 Mybatis plugin

使用Mybatis的插件功能开发插件，但是研究了半天发现不可行，最大的问题就是Mapper生命周期的问题。

在项目启动的时候Mapper注册到配置中，同时对应的SQL也会被注册到MappedStatement对象中。当执行Mapper的方法时会通过代理来根据名称空间（Namespace）来加载对应的MappedStatement来获取SQL并执行。

而插件的生命周期是在MappedStatement已经注册的前提下才开始，根本衔接不上。

3.2 代码生成器

这个完全可行，但是造轮子的成本高了一些，而且成熟的很多，实际生产开发中我们找一个就是了，个人造轮子时间精力成本比较高，也没有必要。

3.3 模拟MappedStatement注册

最后还是按照这个方向走，找一个合适的切入点把对应通用Mapper的MappedStatement注册进去。接下来会详细介绍我是如何实现的。

4. Spring 注册Mapper的机制

在最开始没有Spring Boot的时候，大都是这么注册Mapper的。

  <bean id="baseMapper" class="org.mybatis.spring.mapper.MapperFactoryBean" abstract="true" lazy-init="true">
     <property name="sqlSessionFactory" ref="sqlSessionFactory" />
   </bean>
   <bean id="oneMapper" parent="baseMapper">
     <property name="mapperInterface" value="my.package.MyMapperInterface" />
   </bean>
   <bean id="anotherMapper" parent="baseMapper">
     <property name="mapperInterface" value="my.package.MyAnotherMapperInterface" />
  </bean>

通过MapperFactoryBean每一个Mybatis Mapper被初始化并注入了Spring IoC容器。所以这个地方来进行通用Mapper的注入是可行的，而且侵入性更小一些。那么它是如何生效的呢？我在大家熟悉的@MapperScan中找到了它的身影。下面摘自其源码：

/**
 * Specifies a custom MapperFactoryBean to return a mybatis proxy as spring bean.
 *
 * @return the class of {@code MapperFactoryBean}
 */
Class<? extends MapperFactoryBean> factoryBean() default MapperFactoryBean.class;

也就是说通常@MapperScan会将特定包下的所有Mapper使用MapperFactoryBean批量初始化并注入Spring IoC。

5. 实现通用Mapper

明白了Spring 注册Mapper的机制之后就可以开始实现通用Mapper了。

5.1 通用Mapper接口

这里借鉴Spring Data项目中的CrudRepository<T,ID>**的风格，编写了一个Mapper**的父接口CrudMapper<T, PK>，包含了四种基本的单表操作。

/**
 * 所有的Mapper接口都会继承{@code CrudMapper<T, PK>}.
 *
 * @param <T>  实体类泛型
 * @param <PK> 主键泛型 
 * @author felord.cn
 * @since 14 :00
 */
public interface CrudMapper<T, PK> {

    int insert(T entity);

    int updateById(T entity);

    int deleteById(PK id);

    T findById(PK id);
}

后面的逻辑都会围绕这个接口展开。当具体的Mapper继承这个接口后，实体类泛型 T 和主键泛型PK就已经确定了。我们需要拿到T的具体类型并把其成员属性封装为SQL，并定制MappedStatement。

5.2 Mapper的元数据解析封装

为了简化代码，实体类做了一些常见的规约：

  • 实体类名称的下划线风格就是对应的表名，例如 UserInfo的数据库表名就是user_info。
  • 实体类属性的下划线风格就是对应数据库表的字段名称。而且实体内所有的属性都有对应的数据库字段，其实可以实现忽略。
  • 如果对应Mapper.xml存在对应的SQL，该配置忽略。

因为主键属性必须有显式的标识才能获得，所以声明了一个主键标记注解：

/**
 * Demarcates an identifier.
 *
 * @author felord.cn
 */
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(value = { FIELD, METHOD, ANNOTATION_TYPE })
public @interface PrimaryKey {
}

然后我们声明一个数据库实体时这样就行了：

/**
 * @author felord.cn
 * @since 15:43
 **/
@Data
public class UserInfo implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = -8938650956516110149L;
    @PrimaryKey
    private Long userId;
    private String name;
    private Integer age;
}

然后就可以这样编写对用的Mapper了。

public interface UserInfoMapper extends CrudMapper<UserInfo,String> {}

下面就要封装一个解析这个接口的工具类CrudMapperProvider了。它的作用就是解析UserInfoMapper这些Mapper，封装MappedStatement。为了便于理解我通过举例对解析Mapper的过程进行说明。

public CrudMapperProvider(Class<? extends CrudMapper<?, ?>> mapperInterface) {
    // 拿到 具体的Mapper 接口  如 UserInfoMapper
    this.mapperInterface = mapperInterface;
    Type[] genericInterfaces = mapperInterface.getGenericInterfaces();
    // 从Mapper 接口中获取 CrudMapper<UserInfo,String>
    Type mapperGenericInterface = genericInterfaces[0];
    // 参数化类型
    ParameterizedType genericType = (ParameterizedType) mapperGenericInterface;

      // 参数化类型的目的是为了解析出 [UserInfo,String]
    Type[] actualTypeArguments = genericType.getActualTypeArguments();
    // 这样就拿到实体类型 UserInfo
    this.entityType = (Class<?>) actualTypeArguments[0];
    // 拿到主键类型 String
    this.primaryKeyType = (Class<?>) actualTypeArguments[1];
    // 获取所有实体类属性  本来打算采用内省方式获取
    Field[] declaredFields = this.entityType.getDeclaredFields();

    // 解析主键
    this.identifer = Stream.of(declaredFields)
            .filter(field -> field.isAnnotationPresent(PrimaryKey.class))
            .findAny()
            .map(Field::getName)
            .orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException(String.format("no @PrimaryKey found in %s", this.entityType.getName())));

    // 解析属性名并封装为下划线字段 排除了静态属性  其它没有深入 后续有需要可声明一个忽略注解用来忽略字段
    this.columnFields = Stream.of(declaredFields)
            .filter(field -> !Modifier.isStatic(field.getModifiers()))
            .collect(Collectors.toList());
    // 解析表名
    this.table = camelCaseToMapUnderscore(entityType.getSimpleName()).replaceFirst("_", "");
}

拿到这些元数据之后就是生成四种SQL了。我们期望的SQL，以UserInfoMapper为例是这样的：

#  findById
SELECT user_id, name, age FROM user_info WHERE (user_id = #{userId})
#  insert
INSERT INTO user_info (user_id, name, age) VALUES (#{userId}, #{name}, #{age})
#  deleteById 
DELETE FROM user_info WHERE (user_id = #{userId})
#  updateById
UPDATE user_info SET  name = #{name}, age = #{age} WHERE (user_id = #{userId})

Mybatis提供了很好的SQL工具类来生成这些SQL：

 String findSQL = new SQL()
                .SELECT(COLUMNS)
                .FROM(table)
                .WHERE(CONDITION)
                .toString();

String insertSQL = new SQL()
                .INSERT_INTO(table)
                .INTO_COLUMNS(COLUMNS)
                .INTO_VALUES(VALUES)
                .toString();

String deleteSQL = new SQL()
                .DELETE_FROM(table)
                .WHERE(CONDITION).toString(); 

String updateSQL = new SQL().UPDATE(table)
                .SET(SETS)
                .WHERE(CONDITION).toString();

我们只需要把前面通过反射获取的元数据来实现SQL的动态创建就可以了。以insert方法为例:

/**
 * Insert.
 *
 * @param configuration the configuration
 */
private void insert(Configuration configuration) {
    String insertId = mapperInterface.getName().concat(".").concat("insert");
     // xml配置中已经注册就跳过  xml中的优先级最高
    if (existStatement(configuration,insertId)){
        return;
    }
    // 生成数据库的字段列表
    String[] COLUMNS = columnFields.stream()
            .map(Field::getName)
            .map(CrudMapperProvider::camelCaseToMapUnderscore)
            .toArray(String[]::new);
    // 对应的值 用 #{} 包裹
    String[] VALUES = columnFields.stream()
            .map(Field::getName)
            .map(name -> String.format("#{%s}", name))
            .toArray(String[]::new);

    String insertSQL = new SQL()
            .INSERT_INTO(table)
            .INTO_COLUMNS(COLUMNS)
            .INTO_VALUES(VALUES)
            .toString();

    Map<String, Object> additionalParameters = new HashMap<>();
    // 注册
    doAddMappedStatement(configuration, insertId, insertSQL, SqlCommandType.INSERT, entityType, additionalParameters);
}

这里还有一个很重要的东西，每一个MappedStatement都有一个全局唯一的标识，Mybatis的默认规则是Mapper的全限定名用标点符号 . 拼接上对应的方法名称。例如 cn.felord.kono.mapperClientUserRoleMapper.findById。这些实现之后就是定义自己的MapperFactoryBean了。

5.3 自定义MapperFactoryBean

一个最佳的切入点是在Mapper注册后进行MappedStatement的注册。我们可以继承MapperFactoryBean重写其checkDaoConfig方法利用CrudMapperProvider来注册MappedStatement。

    @Override
    protected void checkDaoConfig() {
        notNull(super.getSqlSessionTemplate(), "Property 'sqlSessionFactory' or 'sqlSessionTemplate' are required");
        Class<T> mapperInterface = super.getMapperInterface();
        notNull(mapperInterface, "Property 'mapperInterface' is required");

        Configuration configuration = getSqlSession().getConfiguration();

        if (isAddToConfig()) {
            try {
                // 判断Mapper 是否注册
                if (!configuration.hasMapper(mapperInterface)) {
                    configuration.addMapper(mapperInterface);
                }
                // 只有继承了CrudMapper 再进行切入
                if (CrudMapper.class.isAssignableFrom(mapperInterface)) {
                    // 一个注册SQL映射的时机
                    CrudMapperProvider crudMapperProvider = new CrudMapperProvider(mapperInterface);
                    // 注册 MappedStatement
                    crudMapperProvider.addMappedStatements(configuration);
                }
            } catch (Exception e) {
                logger.error("Error while adding the mapper '" + mapperInterface + "' to configuration.", e);
                throw new IllegalArgumentException(e);
            } finally {
                ErrorContext.instance().reset();
            }
        }
    }

5.4 启用通用Mapper

因为我们覆盖了默认的MapperFactoryBean所以我们要显式声明启用自定义的MybatisMapperFactoryBean，如下：

@MapperScan(basePackages = {"cn.felord.kono.mapper"},factoryBean = MybatisMapperFactoryBean.class)

然后一个通用Mapper功能就实现了。

5.5 项目位置

这只是自己的一次小尝试，我已经单独把这个功能抽出来了，有兴趣可自行参考研究。

6. 总结

成功的关键在于对Mybatis中一些概念生命周期的把控。其实大多数框架如果需要魔改时都遵循了这一个思路：把流程搞清楚，找一个合适的切入点把自定义逻辑嵌进去。本次DEMO不会合并的主分支，因为这只是一次尝试，还不足以运用于实践，你可以选择其它知名的框架来做这些事情。多多关注并支持：码农小胖哥 分享更多开发中的事情。

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