SQL执行器的定义和实现

一、前言

为什么，要读框架源码?

因为手里的业务工程代码太拉胯了!通常作为业务研发，所开发出来的代码，大部分都是一连串的流程化处理，缺少功能逻辑的解耦，有着迭代频繁但可迭代性差的特点。所以这样的代码通常只能学习业务逻辑，却很难吸收到大型系统设计和功能逻辑实现的成功经验，往往都是失败的教训。

而所有系统的设计和实现，核心都在于如何解耦，如果解耦不清晰最后直接倒置的就是再继续迭代功能时，会让整个系统的实现越来越臃肿，稳定性越来越差。而关于解耦的实践在各类框架的源码中都有非常不错的设计实现，所以阅读这部分源码，就是在吸收成功的经验。把解耦的思想逐步运用到实际的业务开发中，才会让我们写出更加优秀的代码结构。

二、目标

在上一章节我们实现了有/无连接池的数据源，可以在调用执行SQL的时候，通过我们实现池化技术完成数据库的操作。

那么关于池化数据源的调用、执行和结果封装，目前我们还都只是在 DefaultSqlSession 中进行发起 如图 7-1 所示。那么这样的把代码流程写死的方式肯定不合适于我们扩展使用，也不利于 SqlSession 中每一个新增定义的方法对池化数据源的调用。

图 7-1 DefaultSqlSession 调用数据源

  • 解耦 DefaultSqlSession#selectOne 方法中关于对数据源的调用、执行和结果封装，提供新的功能模块替代这部分硬编码的逻辑处理。
  • 只有提供了单独的执行方法入口，我们才能更好的扩展和应对这部分内容里的需求变化，包括了各类入参、结果封装、执行器类型、批处理等，来满足不同样式的用户需求，也就是配置到 Mapper.xml 中的具体信息。

三、设计

从我们对 ORM 框架渐进式的开发过程上，可以分出的执行动作包括，解析配置、代理对象、映射方法等，直至我们前面章节对数据源的包装和使用，只不过我们把数据源的操作硬捆绑到了 DefaultSqlSession 的执行方法上了。

那么现在为了解耦这块的处理，则需要单独提出一块执行器的服务功能，之后将执行器的功能随着 DefaultSqlSession 创建时传入执行器功能，之后具体的方法调用就可以调用执行器来处理了，从而解耦这部分功能模块。如图 7-2 所示。

图 7-2 引入执行器解耦设计

  • 首先我们要提取出执行器的接口，定义出执行方法、事务获取和相应提交、回滚、关闭的定义，同时由于执行器是一种标准的执行过程，所以可以由抽象类进行实现，对过程内容进行模板模式的过程包装。在包装过程中定义抽象类，由具体的子类来实现。这一部分在下文的代码中会体现到 SimpleExecutor 简单执行器实现中。
  • 之后是对 SQL 的处理，我们都知道在使用 JDBC 执行 SQL 的时候，分为了简单处理和预处理，预处理中包括准备语句、参数化传递、执行查询，以及最后的结果封装和返回。所以我们这里也需要把 JDBC 这部分的步骤，分为结构化的类过程来实现，便于功能的拓展。具体代码主要体现在语句处理器 StatementHandler 的接口实现中。

四、实现

1. 工程结构

mybatis-step-06
└── src
    ├── main
    │   └── java
    │       └── cn.bugstack.mybatis
    │           ├── binding
    │           │   ├── MapperMethod.java
    │           │   ├── MapperProxy.java
    │           │   ├── MapperProxyFactory.java
    │           │   └── MapperRegistry.java
    │           ├── builder
    │           ├── datasource
    │           ├── executor
    │           │   ├── resultset
    │           │   │   ├── DefaultResultSetHandler.java
    │           │   │   └── ResultSetHandler.java
    │           │   ├── statement
    │           │   │   ├── baseStatementHandler.java
    │           │   │   ├── PreparedStatementHandler.java
    │           │   │   ├── SimpleStatementHandler.java
    │           │   │   └── StatementHandler.java
    │           │   ├── baseExecutor.java
    │           │   ├── Executor.java
    │           │   └── SimpleExecutor.java
    │           ├── io
    │           ├── mapping
    │           ├── session
    │           │   ├── defaults
    │           │   │   ├── DefaultSqlSession.java
    │           │   │   └── DefaultSqlSessionFactory.java
    │           │   ├── Configuration.java    
    │           │   ├── ResultHandler.java 
    │           │   ├── SqlSession.java
    │           │   ├── SqlSessionFactory.java
    │           │   ├── SqlSessionFactoryBuilder.java
    │           │   └── TransactionIsolationLevel.java
    │           ├── transaction
    │           └── type
    └── test
        ├── java
        │   └── cn.bugstack.mybatis.test.dao
        │       ├── dao
        │       │   └── IUserDao.java
        │       ├── po
        │       │   └── User.java
        │       └── ApiTest.java
        └── resources
            ├── mapper
            │   └──User_Mapper.xml
            └── mybatis-config-datasource.xml

SQL方法执行器核心类关系，如图 7-3 所示

图 7-3 SQL方法执行器核心类关系

  • 以 Executor 接口定义为执行器入口，确定出事务和操作和 SQL 执行的统一标准接口。并以执行器接口定义实现抽象类，也就是用抽象类处理统一共用的事务和执行SQL的标准流程，也就是这里定义的执行 SQL 的抽象接口由子类实现。
  • 在具体的简单 SQL 执行器实现类中，处理 doQuery 方法的具体操作过程。这个过程中则会引入进来 SQL 语句处理器的创建，创建过程仍有 configuration 配置项提供。你会发现很多这样的生成处理，都来自于配置项
  • 当执行器开发完成以后，接下来就是交给 DefaultSqlSessionFactory 开启 openSession 的时候随着构造函数参数传递给 DefaultSqlSession 中，这样在执行 DefaultSqlSession#selectOne 的时候就可以调用执行器进行处理了。也就由此完成解耦操作了。

2. 执行器的定义和实现

执行器分为接口、抽象类、简单执行器实现类三部分，通常在框架的源码中对于一些标准流程的处理，都会有抽象类的存在。它负责提供共性功能逻辑，以及对接口方法的执行过程进行定义和处理，并体统抽象接口交由子类实现。这种设计模式也被定义为模板模式。

2.1 Executor

源码详见：cn.bugstack.mybatis.executor.Executor

public interface Executor {

    ResultHandler NO_RESULT_HANDLER = null;

    <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql);

    Transaction getTransaction();

    void commit(boolean required) throws SQLException;

    void rollback(boolean required) throws SQLException;

    void close(boolean forceRollback);

}
  • 在执行器中定义的接口包括事务相关的处理方法和执行SQL查询的操作，随着后续功能的迭代还会继续补充其他的方法。

2.2 baseExecutor 抽象基类

源码详见：cn.bugstack.mybatis.executor.baseExecutor

public abstract class baseExecutor implements Executor {

    protected Configuration configuration;
    protected Transaction transaction;
    protected Executor wrapper;

    private boolean closed;

    protected baseExecutor(Configuration configuration, Transaction transaction) {
        this.configuration = configuration;
        this.transaction = transaction;
        this.wrapper = this;
    }

    @Override
    public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) {
        if (closed) {
            throw new RuntimeException("Executor was closed.");
        }
        return doQuery(ms, parameter, resultHandler, boundSql);
    }

    protected abstract <E> List<E> doQuery(MappedStatement ms, Object parameter, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql);

    @Override
    public void commit(boolean required) throws SQLException {
        if (closed) {
            throw new RuntimeException("Cannot commit, transaction is already closed");
        }
        if (required) {
            transaction.commit();
        }
    }

}
  • 在抽象基类中封装了执行器的全部接口，这样具体的子类继承抽象类后，就不用在处理这些共性的方法。与此同时在 query 查询方法中，封装一些必要的流程处理，如果检测关闭等，在 Mybatis 源码中还有一些缓存的操作，这里暂时剔除掉，以核心流程为主。读者伙伴在学习的过程中可以与源码进行对照学习。

2.3 SimpleExecutor 简单执行器实现

源码详见：cn.bugstack.mybatis.executor.SimpleExecutor

public class SimpleExecutor extends baseExecutor {

    public SimpleExecutor(Configuration configuration, Transaction transaction) {
        super(configuration, transaction);
    }

    @Override
    protected <E> List<E> doQuery(MappedStatement ms, Object parameter, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) {
        try {
            Configuration configuration = ms.getConfiguration();
            StatementHandler handler = configuration.newStatementHandler(this, ms, parameter, resultHandler, boundSql);
            Connection connection = transaction.getConnection();
            Statement stmt = handler.prepare(connection);
            handler.parameterize(stmt);
            return handler.query(stmt, resultHandler);
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

}
  • 简单执行器 SimpleExecutor 继承抽象基类，实现抽象方法 doQuery，在这个方法中包装数据源的获取、语句处理器的创建，以及对 Statement 的实例化和相关参数设置。最后执行 SQL 的处理和结果的返回操作。
  • 关于 StatementHandler 语句处理器的实现，接下来介绍。

3. 语句处理器

语句处理器是 SQL 执行器中依赖的部分，SQL 执行器封装事务、连接和检测环境等，而语句处理器则是准备语句、参数化传递、执行 SQL、封装结果的处理。

3.1 StatementHandler

源码详见：cn.bugstack.mybatis.executor.statement.StatementHandler

public interface StatementHandler {

    
    Statement prepare(Connection connection) throws SQLException;

    
    void parameterize(Statement statement) throws SQLException;

    
    <E> List<E> query(Statement statement, ResultHandler resultHandler) throws SQLException;

}

语句处理器的核心包括了;准备语句、参数化传递参数、执行查询的操作，这里对应的 Mybatis 源码中还包括了 update、批处理、获取参数处理器等。

3.2 baseStatementHandler 抽象基类

源码详见：cn.bugstack.mybatis.executor.statement.baseStatementHandler

public abstract class baseStatementHandler implements StatementHandler {

    protected final Configuration configuration;
    protected final Executor executor;
    protected final MappedStatement mappedStatement;

    protected final Object parameterObject;
    protected final ResultSetHandler resultSetHandler;

    protected BoundSql boundSql;

    public baseStatementHandler(Executor executor, MappedStatement mappedStatement, Object parameterObject, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) {
        this.configuration = mappedStatement.getConfiguration();
        this.executor = executor;
        this.mappedStatement = mappedStatement;
        this.boundSql = boundSql;
    
    // 参数和结果集
        this.parameterObject = parameterObject;
        this.resultSetHandler = configuration.newResultSetHandler(executor, mappedStatement, boundSql);
    }

    @Override
    public Statement prepare(Connection connection) throws SQLException {
        Statement statement = null;
        try {
            // 实例化 Statement
            statement = instantiateStatement(connection);
            // 参数设置，可以被抽取，提供配置
            statement.setQueryTimeout(350);
            statement.setFetchSize(10000);
            return statement;
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("Error preparing statement.  Cause: " + e, e);
        }
    }

    protected abstract Statement instantiateStatement(Connection connection) throws SQLException;

}
  • 在语句处理器基类中，讲参数信息、结果信息进行封装处理。不过暂时这里我们还不会做过多的参数处理，包括jdbc的字段类型转换等。这部分内容随着我们整个执行器的结构建设完毕后，再进行迭代开发。
  • 之后是对 baseStatementHandler#prepare 方法的处理，包括定义实例化抽象方法，这个方法交由各个具体的实现子类进行处理。包括;SimpleStatementHandler 简单语句处理器和 PreparedStatementHandler 预处理语句处理器。

简单语句处理器只是对 SQL 的最基本执行，没有参数的设置。

预处理语句处理器则是我们在 JDBC 中使用的最多的操作方式，PreparedStatement 设置 SQL，传递参数的设置过程。

3.3 PreparedStatementHandler 预处理语句处理器

源码详见：cn.bugstack.mybatis.executor.statement.PreparedStatementHandler

public class PreparedStatementHandler extends baseStatementHandler{

    @Override
    protected Statement instantiateStatement(Connection connection) throws SQLException {
        String sql = boundSql.getSql();
        return connection.prepareStatement(sql);
    }

    @Override
    public void parameterize(Statement statement) throws SQLException {
        PreparedStatement ps = (PreparedStatement) statement;
        ps.setLong(1, Long.parseLong(((Object[]) parameterObject)[0].toString()));
    }

    @Override
    public <E> List<E> query(Statement statement, ResultHandler resultHandler) throws SQLException {
        PreparedStatement ps = (PreparedStatement) statement;
        ps.execute();
        return resultSetHandler.<E> handleResultSets(ps);
    }

}
  • 在预处理语句处理器中包括 instantiateStatement 预处理 SQL、parameterize 设置参数，以及 query 查询的执行的操作。
  • 这里需要注意 parameterize 设置参数中还是写死的处理，后续这部分再进行完善。
  • query 方法则是执行查询和对结果的封装，结果的封装目前也是比较简单的处理，只是把我们前面章节中对象的内容摘取出来进行封装，这部分暂时没有改变。都放在后续进行完善处理。

4. 执行器创建和使用

执行器开发完成以后，则需要在串联到 DefaultSqlSession 中进行使用，那么这个串联过程就需要在 创建 DefaultSqlSession 的时候，构建出执行器并作为参数传递进去。那么这块就涉及到 DefaultSqlSessionFactory#openSession 的处理。

4.1 开启执行器

源码详见：cn.bugstack.mybatis.session.defaults.DefaultSqlSessionFactory

public class DefaultSqlSessionFactory implements SqlSessionFactory {

    private final Configuration configuration;

    public DefaultSqlSessionFactory(Configuration configuration) {
        this.configuration = configuration;
    }

    @Override
    public SqlSession openSession() {
        Transaction tx = null;
        try {
            final Environment environment = configuration.getEnvironment();
            TransactionFactory transactionFactory = environment.getTransactionFactory();
            tx = transactionFactory.newTransaction(configuration.getEnvironment().getDataSource(), TransactionIsolationLevel.READ_COMMITTED, false);
            // 创建执行器
            final Executor executor = configuration.newExecutor(tx);
            // 创建DefaultSqlSession
            return new DefaultSqlSession(configuration, executor);
        } catch (Exception e) {
            try {
                assert tx != null;
                tx.close();
            } catch (SQLException ignore) {
            }
            throw new RuntimeException("Error opening session.  Cause: " + e);
        }
    }

}
  • 在 openSession 中开启事务传递给执行器的创建，关于执行器的创建具体可以参考 configuration.newExecutor 代码，这部分没有太多复杂的逻辑。读者可以参考源码进行学习。
  • 在执行器创建完毕后，则是把参数传递给 DefaultSqlSession，这样就把整个过程串联起来了。

4.2 使用执行器

源码详见：cn.bugstack.mybatis.session.defaults.DefaultSqlSession

public class DefaultSqlSession implements SqlSession {

    private Configuration configuration;
    private Executor executor;

    public DefaultSqlSession(Configuration configuration, Executor executor) {
        this.configuration = configuration;
        this.executor = executor;
    }

    @Override
    public <T> T selectOne(String statement, Object parameter) {
        MappedStatement ms = configuration.getMappedStatement(statement);
        List<T> list = executor.query(ms, parameter, Executor.NO_RESULT_HANDLER, ms.getBoundSql());
        return list.get(0);
    }

}

好了，经过上面执行器的所有实现完成后，接下来就是解耦后的调用了。在 DefaultSqlSession#selectOne 中获取 MappedStatement 映射语句类后，则传递给执行器进行处理，那么现在这个类经过设计思想的解耦后，就变得更加赶紧整洁了，也就是易于维护和扩展了。

五、测试

1. 事先准备

1.1 创建库表

创建一个数据库名称为 mybatis 并在库中创建表 user 以及添加测试数据，如下：

CREATE TABLE
    USER
    (
        id bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增ID',
        userId VARCHAR(9) COMMENT '用户ID',
        userHead VARCHAR(16) COMMENT '用户头像',
        createTime TIMESTAMP NULL COMMENT '创建时间',
        updateTime TIMESTAMP NULL COMMENT '更新时间',
        userName VARCHAR(64),
        PRIMARY KEY (id)
    )
    ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
    
insert into user (id, userId, userHead, createTime, updateTime, userName) values (1, '10001', '1_04', '2022-04-13 00:00:00', '2022-04-13 00:00:00', '小傅哥');

1.2 配置数据源

<environments default="development">
    <environment id="development">
        <transactionManager type="JDBC"/>
        <dataSource type="POOLED">
            <property name="driver" value="com.mysql.jdbc.Driver"/>
            <property name="url" value="jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/mybatis?useUnicode=true"/>
            <property name="username" value="root"/>
            <property name="password" value="123456"/>
        </dataSource>
    </environment>
</environments>
  • 通过 mybatis-config-datasource.xml 配置数据源信息，包括：driver、url、username、password。
  • 在这里 dataSource 可以按需配置成 DRUID、UNPOOLED 和 POOLED 进行测试验证。

1.3 配置Mapper

<select id="queryUserInfoById" parameterType="java.lang.Long" resultType="cn.bugstack.mybatis.test.po.User">
    SELECT id, userId, userName, userHead
    FROM user
    where id = #{id}
</select>

这部分暂时不需要调整，目前还只是一个入参的类型的参数，后续我们全部完善这部分内容以后，则再提供更多的其他参数进行验证。

2. 单元测试

@Test
public void test_SqlSessionFactory() throws IOException {
    // 1. 从SqlSessionFactory中获取SqlSession
    SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader("mybatis-config-datasource.xml"));
    SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
   
    // 2. 获取映射器对象
    IUserDao userDao = sqlSession.getMapper(IUserDao.class);
    
    // 3. 测试验证
    User user = userDao.queryUserInfoById(1L);
    logger.info("测试结果：{}", JSON.toJSonString(user));
}
  • 在单元测试中没有什么变化，只是我们仍旧是传递一个 1L 的 long 类型参数，进行方法的调用处理。通过单元测试验证执行器的处理过程，读者在学习的过程中可以进行断点测试，学习每个过程的处理内容。

测试结果

22:16:25.770 [main] INFO  c.b.m.d.pooled.PooledDataSource - PooledDataSource forcefully closed/removed all connections.
22:16:26.076 [main] INFO  c.b.m.d.pooled.PooledDataSource - Created connection 540642172.
22:16:26.198 [main] INFO  cn.bugstack.mybatis.test.ApiTest - 测试结果：{"id":1,"userHead":"1_04","userId":"10001","userName":"小傅哥"}

Process finished with exit code 0

  • 从测试结果看我们已经可以把 DefaultSqlSession#selectOne 中的调用，换成执行器完成整个过程的处理了，解耦了这部分的逻辑操作，也能方便我们后续的扩展。

六、总结

整个章节的实现都是在处理解耦这件事情，从 DefaultSqlSession#selectOne 对数据源的处理解耦到执行器中进行操作。而执行器中又包括了对 JDBC 处理的拆解，链接、准备语句、封装参数、处理结果，所有的这些过程经过解耦后的类和方法，就都可以在以后的功能迭代中非常方便的完成扩展了。

本章节也为我们后续扩展参数的处理、结果集的封装预留出了扩展点，以及对于不同的语句处理器选择的问题，都需要在后续进行完善和补充。目前我们串联出来的是最核心的骨架结构，随着后续的渐进式开发陆续迭代完善。

对于源码的学习，读者要经历看、写、思考、应用等几个步骤的过程，才能更好的吸收这里面的思想，不只是照着CP一遍就完事了，否则也就失去了跟着学习源码的意义。

 
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