详解MyBatis中Executor执行SQL语句的过程

半夏之沫
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前言

在详解MyBatis的SqlSession获取流程文章中已经知道，MyBatis中获取SqlSession时会创建执行器Executor并存放在SqlSession中，通过SqlSession可以获取映射接口的动态代理对象，动态代理对象的生成可以参考详解MyBatis加载映射文件和动态代理，可以用下图进行概括。

Mybatis-动态代理执行流程图

所以，映射接口的动态代理对象实际执行方法时，执行的请求最终会由MapperMethod的execute() 方法完成。从MapperMethod的execute() 方法开始，后续执行流程，可以用下图进行示意。

Mybatis-一级缓存查询执行总结图

本篇文章将以MapperMethod的execute() 方法作为起点，对MyBatis中的一次实际执行请求进行说明，并结合源码对执行器Executor的原理进行阐释。

本篇文章不会对MyBatis中的缓存进行说明，关于MyBatis中的一级缓存和二级缓存相关内容，会在后续的文章中单独进行分析，为了屏蔽MyBatis中的二级缓存的干扰，需要在MyBatis的配置文件中添加如下配置以禁用二级缓存。

<settings>
    <setting name="cacheEnabled" value="false"/>
</settings>

MyBatis版本：3.5.6

正文

本节将以一个实际的查询例子，以单步跟踪并结合源码的方法，对MyBatis的一次实际执行请求进行说明。给定映射接口如下所示。

public interface BookMapper {

    Book selectBookById(int id);

}

给定映射文件如下所示。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE mapper PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN"
        "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="com.mybatis.learn.dao.BookMapper">
    <resultMap id="bookResultMap" type="com.mybatis.learn.entity.Book">
        <result property="bookName" column="b_name"/>
        <result property="bookPrice" column="b_price"/>
    </resultMap>

    <select id="selectBookById" resultMap="bookResultMap">
        SELECT
            b.id, 
            b.b_name, 
            b.b_price
        FROM book b
        WHERE b.id=#{id}
    </select>
</mapper>

MyBatis的执行代码如下所示。

public class MybatisTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder()
                .build(Resources.getResourceAsStream(resource));
        // 获取SqlSession
        SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
        // 获取映射接口的动态代理对象
        BookMapper bookMapper = sqlSession.getMapper(BookMapper.class);
        // 执行一次查询操作
        System.out.println(bookMapper.selectBookById(1));
    }

}

基于上述的映射接口，映射文件和执行代码，最终执行查询操作时，会调用到MapperMethod的execute() 方法并进入查询的逻辑分支，这部分源码如下所示。

public Object execute(SqlSession sqlSession, Object[] args) {
    Object result;
    switch (command.getType()) {
        // ......
        case SELECT:
            // 根据实际执行的方法的返回值的情况进入不同的逻辑分支
            if (method.returnsVoid() && method.hasResultHandler()) {
                // 无返回值情况
                executeWithResultHandler(sqlSession, args);
                result = null;
            } else if (method.returnsMany()) {
                // 返回值为集合的情况
                result = executeForMany(sqlSession, args);
            } else if (method.returnsMap()) {
                // 返回值为map的情况
                result = executeForMap(sqlSession, args);
            } else if (method.returnsCursor()) {
                // 返回值为迭代器的情况
                result = executeForCursor(sqlSession, args);
            } else {
                // 上述情况之外的情况
                // 将方法的入参转换为Sql语句的参数
                Object param = method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
                // 调用DefaultSqlSession的selectOne()方法执行查询操作
                result = sqlSession.selectOne(command.getName(), param);
                if (method.returnsOptional()
                        && (result == null || !method.getReturnType().equals(result.getClass()))) {
                    result = Optional.ofNullable(result);
                }
            }
            break;
        // ......
    }
    // ......
    return result;
}

已知映射接口中的每个方法都会对应一个MapperMethod，MapperMethod中的SqlCommand会指示该方法对应的MappedStatement信息和类型信息（SELECT，UPDATE等），MapperMethod中的MethodSignature会存储该方法的参数信息和返回值信息，所以在上述的MapperMethod的execute() 方法中，首先根据SqlCommand的指示的类型进入不同的逻辑分支，本示例中会进入SELECT的逻辑分支，然后又会根据MethodSignature中指示的方法返回值情况进入不同的查询分支，本示例中的方法返回值既不是集合，map或迭代器，也不是空，所以会进入查询一条数据的查询分支。

在MapperMethod中的execute() 方法中会调用到DefaultSqlSession的selectOne() 方法执行查询操作，该方法实现如下所示。

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

@Override
public <T> T selectOne(String statement, Object parameter) {
    // 查询操作会由selectList()完成
    List<T> list = this.selectList(statement, parameter);
    if (list.size() == 1) {
        // 查询结果只有一个时，返回查询结果
        return list.get(0);
    } else if (list.size() > 1) {
        // 查询结果大于一个时，报错
        throw new TooManyResultsException(
            "Expected one result (or null) to be returned by selectOne(), but found: " + list.size());
    } else {
        return null;
    }
}

DefaultSqlSession的selectOne() 方法中会将查询请求交由DefaultSqlSession的selectList() 方法完成，如果selectList() 方法返回的结果集合中只有一个返回值，就将这个返回值返回，如果多于一个返回值，就报错。DefaultSqlSession的selectList() 方法如下所示。

@Override
public <E> List<E> selectList(String statement, Object parameter, RowBounds rowBounds) {
    try {
        // 从Configuration中的mappedStatements缓存中获取MappedStatement
        MappedStatement ms = configuration.getMappedStatement(statement);
        // 调用Executor的query()方法执行查询操作
        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();
    }
}

在DefaultSqlSession的selectList() 方法中，会先根据statement参数值在Configuration中的mappedStatements缓存中获取MappedStatement，statement参数值其实就是MapperMethod中的SqlCommand的name字段，是MappedStatement在mappedStatements缓存中的唯一标识。获取到MappedStatement后，就会调用Executor的query() 方法执行查询操作，因为禁用了二级缓存，所以这里的Executor实际上为SimpleExecutor。本示例中单步跟踪到这里时，数据如下所示。

Executor的query()方法单步跟踪图

SimpleExecutor的类图如下所示。

SimpleExecutor类图

SimpleExecutor和BaseExecutor之间使用了模板设计模式，调用SimpleExecutor的query() 方法时会调用到BaseExecutor的query() 方法，如下所示。

@Override
public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, 
                       ResultHandler resultHandler) throws SQLException {
    // 获取Sql语句
    BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(parameter);
    // 生成CacheKey
    CacheKey key = createCacheKey(ms, parameter, rowBounds, boundSql);
    // 调用重载的query()方法
    return query(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
}

继续看BaseExecutor中的重载的query() 方法，如下所示。

@Override
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++;
        // 先从一级缓存中根据CacheKey命中查询结果
        list = resultHandler == null ? (List<E>) localCache.getObject(key) : null;
        if (list != null) {
            // 成功命中，则返回缓存中的查询结果
            handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);
        } else {
            // 未命中，则直接查数据库
            list = queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
        }
    } finally {
        queryStack--;
    }
    if (queryStack == 0) {
        for (BaseExecutor.DeferredLoad deferredLoad : deferredLoads) {
            deferredLoad.load();
        }
        deferredLoads.clear();
        if (configuration.getLocalCacheScope() == LocalCacheScope.STATEMENT) {
            clearLocalCache();
        }
    }
    return list;
}

上述的query() 方法大部分逻辑是在为MyBatis中的一级缓存服务，这里暂时不分析，除开缓存的逻辑，上述query() 方法做的事情可以概括为：

  1. 先从缓存中获取查询结果；
  2. 获取到则返回缓存中的查询结果；
  3. 否则直接查询数据库。

下面分析直接查询数据库的逻辑，queryFromDatabase() 方法的实现如下所示。

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 {
        // 调用doQuery()进行查询操作
        list = doQuery(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
    } finally {
        localCache.removeObject(key);
    }
    // 将查询结果添加到一级缓存中
    localCache.putObject(key, list);
    if (ms.getStatementType() == StatementType.CALLABLE) {
        localOutputParameterCache.putObject(key, parameter);
    }
    // 返回查询结果
    return list;
}

上述queryFromDatabase() 方法中，会调用BaseExecutor定义的抽象方法doQuery() 进行查询，本示例中，doQuery() 方法由SimpleExecutor进行了实现，如下所示。

@Override
public <E> List<E> doQuery(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, 
        ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) throws SQLException {
    Statement stmt = null;
    try {
        Configuration configuration = ms.getConfiguration();
        // 创建RoutingStatementHandler
        StatementHandler handler = configuration.newStatementHandler(
                wrapper, ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
        // 实例化Statement
        stmt = prepareStatement(handler, ms.getStatementLog());
        // 执行查询
        return handler.query(stmt, resultHandler);
    } finally {
        closeStatement(stmt);
    }
}

上述的doQuery() 方法中，做了三件事情：

  1. 第一件事情是创建RoutingStatementHandler；
  2. 第二件事情是实例化Statement；
  3. 第三件事情是执行查询。

第一件事情：创建RoutingStatementHandler

实际上RoutingStatementHandler正如其名字所示，仅仅只是做一个路由转发的作用，在创建RoutingStatementHandler时，会根据映射文件中CURD标签上的statementType属性决定创建什么类型的StatementHandler并赋值给RoutingStatementHandler中的delegate字段，后续对RoutingStatementHandler的所有操作均会被其转发给delegate。

此外在初始化SimpleStatementHandler，PreparedStatementHandler和CallableStatementHandler时还会一并初始化ParameterHandler和ResultSetHandler。

映射文件中CURD标签上的statementType属性与StatementHandler的对应关系如下。

statementType属性对应的StatementHandler作用
STATEMENTSimpleStatementHandler直接操作SQL，不进行预编译
PREPAREDPreparedStatementHandler预编译SQL
CALLABLECallableStatementHandler执行存储过程

RoutingStatementHandler与SimpleStatementHandler，PreparedStatementHandler和CallableStatementHandler的关系可以用下图示意。

StatementHandler关系图

在创建RoutingStatementHandler之后，还会为RoutingStatementHandler植入插件逻辑。Configuration的newStatementHandler() 方法实现如下。

public StatementHandler newStatementHandler(Executor executor, MappedStatement mappedStatement, 
            Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) {
    // 创建RoutingStatementHandler
    StatementHandler statementHandler = new RoutingStatementHandler(
                executor, mappedStatement, parameterObject, rowBounds, resultHandler, boundSql);
    // 为RoutingStatementHandler植入插件逻辑
    statementHandler = (StatementHandler) interceptorChain.pluginAll(statementHandler);
    return statementHandler;
}

第二件事情：实例化Statement

prepareStatement() 方法实现如下所示。

private Statement prepareStatement(StatementHandler handler, Log statementLog) 
                throws SQLException {
    Statement stmt;
    // 获取到Connection对象并为Connection对象生成动态代理对象
    Connection connection = getConnection(statementLog);
    // 通过Connection对象的动态代理对象实例化Statement
    stmt = handler.prepare(connection, transaction.getTimeout());
    handler.parameterize(stmt);
    return stmt;
}

prepareStatement() 方法中首先会从Transaction中将数据库连接对象Connection对象获取出来并为其生成动态代理对象以实现日志打印功能的增强，然后会通过Connection的动态代理对象实例化Statement，最后会处理Statement中的占位符，比如将PreparedStatement中的?替换为实际的参数值。

第三件事情：执行查询

本篇文章的示例中，映射文件的CURD标签没有对statementType属性进行设置，因此查询的操作最终会被RoutingStatementHandler路由转发给PreparedStatementHandler的query() 方法，如下所示。

@Override
public <E> List<E> query(Statement statement, ResultHandler resultHandler) 
            throws SQLException {
    PreparedStatement ps = (PreparedStatement) statement;
    // 调用到JDBC的逻辑了
    ps.execute();
    // 调用ResultSetHandler处理查询结果
    return resultSetHandler.handleResultSets(ps);
}

如上所示，在PreparedStatementHandler的query() 方法中就会调用到JDBC的逻辑向数据库进行查询，最后还会使用已经初始化好并植入了插件逻辑的ResultSetHandler处理查询结果并返回。

至此，对MyBatis的一次实际执行请求的说明到此为止，本篇文章中的示例以查询为例，增删改大体类似，故不再赘述。

总结

MyBatis中的执行器Executor会在创建SqlSession时一并被创建出来并被存放于SqlSession中，如果禁用了二级缓存，则Executor实际为SimpleExecutor，否则为CachingExecutor。

MyBatis中的一次实际执行，会由所执行方法对应的MapperMethod的execute() 方法完成。在execute() 方法中，会根据执行操作的类型（增改删查）调用SqlSession中的相应的方法，例如insert()，update()，delete() 和select() 等。MapperMethod在这其中的作用就是MapperMethod关联着本次执行方法所对应的SQL语句以及入参和出参等信息。

在SqlSession的insert()，update()，delete() 和select() 等方法中，SqlSession会将与数据库的操作交由执行器Executor来完成。无论是在SimpleExecutor还是CachingExecutor中，如果抛开缓存相关的逻辑，这些Executor均会先根据映射文件中CURD标签的statementType字段创建相应的StatementHandler，创建StatementHandler的过程中还会一并将处理参数和处理结果的ParameterHandler和ResultSetHandler创建出来，创建好StatementHandler之后，会基于StatementHandler实例化Statement，最后在StatementHandler中基于实例化好的Statement完成和数据库的交互，基于创建好的ResultSetHandler处理交互结果并将结果返回。

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