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【面试精讲】MyBatis设计模式及源码分析，MyBatis设计模式实现原理
目录
本文导读
一、MyBatis中运用的设计模式详解
1. 工厂模式（Factory Pattern）
2. 单例模式（Singleton Pattern）
3. 建造者模式（Builder Pattern）
4. 代理模式（Proxy Pattern）
5. 模板方法模式（Template Method Pattern）
6. 策略模式（Strategy Pattern）
7. 观察者模式（Observer Pattern）
二、MyBatis设计模式的源码实现原理
工厂模式的应用 - SqlSessionFactory
单例模式的应用 - SqlSessionFactory
代理模式的应用 - Mapper动态代理
建造者模式（Builder Pattern）
策略模式 - Strategy Pattern
观察者模式 - Observer Pattern
三、MyBatis源码解析
工厂模式 - SqlSessionFactoryBuilder
单例模式 - SqlSessionFactory
代理模式 - MapperProxyFactory
总结
博主v：XiaoMing_Java
本文导读
MyBatis是一个流行的持久层框架，它极大地简化了数据库操作，提升了开发效率。在其底层实现中，MyBatis广泛采用了各种设计模式，这些设计模式不仅增加了框架的灵活性和可维护性，也为开发人员提供了丰富的使用场景和扩展能力。本文将深入探讨MyBatis所应用的主要设计模式及其在框架中的具体应用。
一、MyBatis中运用的设计模式详解
1. 工厂模式（Factory Pattern）
工厂模式是一种创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。在MyBatis中，SqlSessionFactoryBuilder、SqlSessionFactory等关键组件的创建过程就运用到了工厂模式。尤其是SqlSessionFactory的创建，它是通过SqlSessionFactoryBuilder读取MyBatis配置文件并构建出SqlSessionFactory实例。这样做可以隔离复杂的初始化过程，使用户只需关注最终产出，而无需了解创建实例的复杂过程。
2. 单例模式（Singleton Pattern）
单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在MyBatis中，SqlSessionFactory的设计就是单例模式的经典应用。一旦通过SqlSessionFactoryBuilder创建了SqlSessionFactory实例后，该实例就会在应用程序中被复用，避免了重复创建实例带来的资源浪费。
3. 建造者模式（Builder Pattern）
建造者模式旨在将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。MyBatis中的XMLConfigBuilder、XMLMapperBuilder等类的设计采用了建造者模式。这些Builder类负责解析MyBatis的配置文件和映射文件，逐步构建出配置信息和映射信息。通过建造者模式，MyBatis将复杂的解析过程分解成一系列的步骤，使得代码更加清晰和易于维护。
4. 代理模式（Proxy Pattern）
代理模式为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。MyBatis中对Mapper接口的实现就是基于JDK动态代理机制。当调用Mapper接口的方法时，实际上是由MyBatis生成的代理类去执行。这种方式允许MyBatis在执行Mapper方法前后插入自定义逻辑，如开启事务、处理缓存等，从而大幅提升了灵活性和可扩展性。
5. 模板方法模式（Template Method Pattern）
模板方法模式定义了一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。MyBatis的BaseExecutor类就是一个模板方法模式的例证。它定义了数据库操作的基本流程，如查询、更新、提交事务等，而具体的执行逻辑则留给其子类（比如SimpleExecutor、BatchExecutor等）去实现。这样做的好处是复用了代码，同时又保留了灵活性。
6. 策略模式（Strategy Pattern）
策略模式定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以相互替换。MyBatis中的缓存策略、加载策略等正是策略模式的应用。例如，MyBatis允许用户配置不同的缓存实现（如EHCache、OSCache等），并在运行时根据配置动态选择。这种模式使得MyBatis具有很高的灵活性和扩展性。
7. 观察者模式（Observer Pattern）
观察者模式定义了一种依赖关系，当一个对象状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。在MyBatis中，Configuration对象就是一个观察者，它会监听映射文件的解析事件，并在解析完成后更新自己的状态。通过观察者模式，MyBatis能够动态响应配置信息的变化，增强了框架的动态性和灵活性。
以上便是MyBatis中常见的几种设计模式及其应用。这些设计模式的运用大大提升了MyBatis的内聚性、可扩展性和灵活性，使得MyBatis成为了Java领域广泛使用的ORM框架之一。
二、MyBatis设计模式的源码实现原理
在第一部分中，我们讨论了MyBatis使用的一些关键设计模式及其作用。现在，我们将深入探索这些设计模式在MyBatis源码中的具体实现原理。
工厂模式的应用 - SqlSessionFactory
实现原理：
SqlSessionFactory的创建是通过SqlSessionFactoryBuilder完成的。这个过程遵循了典型的工厂模式设计，SqlSessionFactoryBuilder充当工厂的角色，负责生产SqlSessionFactory对象。
public SqlSessionFactory build(Reader reader) {// 使用XMLConfigBuilder解析配置文件XMLConfigBuilder parser = new XMLConfigBuilder(reader, null, null);return build(parser.parse());
}
在上述代码中，build方法首先通过XMLConfigBuilder解析给定的配置文件，然后根据解析结果构建出一个SqlSessionFactory实例。这个过程封装了对象的创建逻辑，使得客户端代码无需直接与对象的创建细节打交道。
单例模式的应用 - SqlSessionFactory
实现原理：
在MyBatis中，通常我们会将SqlSessionFactory作为单例存在，以保证全局只有一个数据库连接池，从而节省资源。、
public class MyBatisUtil {private static SqlSessionFactory sqlSessionFactory;static {try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml")) {sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);} catch (IOException e) {throw new ExceptionInInitializerError(e);}}public static SqlSessionFactory getSqlSessionFactory() {return sqlSessionFactory;}
}
在这段代码中，利用静态初始化块加载配置并创建SqlSessionFactory，确保了其单例性。此外，通过提供一个静态方法getSqlSessionFactory来全局访问该实例，进一步体现了单例模式的特点。
代理模式的应用 - Mapper动态代理
实现原理：
MyBatis中对Mapper接口的实现是基于JDK动态代理的。当调用Mapper接口的方法时，实际上是委托给了由MyBatis动态生成的代理类。
public class MapperProxy<T> implements InvocationHandler {private final SqlSession sqlSession;private final Class<T> mapperInterface;public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {// 方法调用的处理逻辑if (Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) {return method.invoke(this, args);}// 执行SQL操作return sqlSession.selectList(mapperInterface.getCanonicalName() + "." + method.getName());}
}建造者模式（Builder Pattern）
MyBatis在处理配置文件时，使用了建造者模式。XMLConfigBuilder和XMLMapperBuilder是两个具体的例子，它们负责解析MyBatis的配置文件和映射文件。
实现原理：这段代码展示了BaseExecutor中的query方法，这是一个模板方法，它定义了执行查询的基本流程，并将具体的查询逻辑委托给doQuery方法。子类需要根据不同的需求实现doQuery方法，比如SimpleExecutor、ReuseExecutor等都有各自的实现，这正是模板方法模式的典型应用。
public class XMLConfigBuilder extends BaseBuilder {private boolean parsed;private final XPathParser parser;public XMLConfigBuilder(InputStream inputStream) {this(new XPathParser(inputStream, true, null));}public Configuration parse() {if (parsed) {throw new BuilderException("Each XMLConfigBuilder can only be used once.");}parsed = true;// 省略解析过程...return configuration;}
}
策略模式 - Strategy Pattern
MyBatis的缓存策略使用了策略模式。MyBatis允许用户选择或自定义缓存实现，这是通过将缓存行为抽象成接口，并允许动态设置具体实现来实现的。
实现原理：Cache接口定义了缓存的行为，而PerpetualCache提供了Cache接口的一个基础实现。MyBatis还支持更多缓存实现，如OSCache、Ehcache等，开发人员可以根据需要选择或自定义缓存策略，这体现了策略模式的灵活性。
public interface Cache {void putObject(Object key, Object value);Object getObject(Object key);// 更多方法...
}public class PerpetualCache implements Cache {private Map<Object, Object> cache = new HashMap<>();@Overridepublic void putObject(Object key, Object value) {cache.put(key, value);}@Overridepublic Object getObject(Object key) {return cache.get(key);}// 实现其他方法...
}
观察者模式 - Observer Pattern
MyBatis利用观察者模式来实现插件功能。插件可以在MyBatis操作数据库的关键节点被插入，比如执行查询之前。这种机制使得用户能够在不修改MyBatis核心代码的情况下，扩展其功能。
实现原理：Interceptor接口定义了插件需要实现的intercept方法。SomePlugin是一个具体的插件实现，它可以在方法调用前后执行额外的逻辑。这种方式使得MyBatis能够在运行时灵活地扩展功能，体现了观察者模式的特点。
public interface Interceptor {Object intercept(Invocation invocation) throws Throwable;// 更多方法...
}public class SomePlugin implements Interceptor {@Overridepublic Object intercept(Invocation invocation) throws Throwable {// 在执行前后添加额外的操作Object returnObject = invocation.proceed();// 在执行后处理return returnObject;}
}
三、MyBatis源码解析
深入探讨MyBatis的源码对于理解其设计模式的应用至关重要。由于篇幅限制，我们将通过几个关键组件的源码片段来揭示MyBatis是如何实现上文提到的设计模式的。请注意，下面的代码是简化版本，旨在帮助理解其核心原理。
工厂模式 - SqlSessionFactoryBuilder
MyBatis通过SqlSessionFactoryBuilder创建SqlSessionFactory的过程是工厂模式的一个典型应用。
public class SqlSessionFactoryBuilder {public SqlSessionFactory build(Reader reader) {// 解析配置文件，构建Configuration对象XMLConfigBuilder parser = new XMLConfigBuilder(reader);Configuration config = parser.parse();// 返回SqlSessionFactory实例return new DefaultSqlSessionFactory(config);}
}
单例模式 - SqlSessionFactory
虽然MyBatis不直接提供SqlSessionFactory的单例实现，但在实际应用中，开发者通常会将其实现为单例模式，以下是一个简单的示例：
public class MyBatisUtil {private static SqlSessionFactory sqlSessionFactory;static {InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml");sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);}public static SqlSessionFactory getSqlSessionFactory() {return sqlSessionFactory;}
}
代理模式 - MapperProxyFactory
MyBatis使用JDK动态代理为Mapper接口生成代理对象，以便拦截接口方法的调用。
public class MapperProxy<T> implements InvocationHandler {private final SqlSession sqlSession;private final Class<T> mapperInterface;public MapperProxy(SqlSession sqlSession, Class<T> mapperInterface) {this.sqlSession = sqlSession;this.mapperInterface = mapperInterface;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {// 省略具体实现return sqlSession.selectList(mapperInterface.getCanonicalName() + "." + method.getName());}
}public class MapperProxyFactory<T> {private final Class<T> mapperInterface;public MapperProxyFactory(Class<T> mapperInterface) {this.mapperInterface = mapperInterface;}public T newInstance(SqlSession sqlSession) {MapperProxy<T> mapperProxy = new MapperProxy<>(sqlSession, mapperInterface);return (T) Proxy.newProxyInstance(mapperInterface.getClassLoader(), new Class[]{mapperInterface}, mapperProxy);}
}
总结
每个设计模式的实现都体现了MyBatis设计的巧妙和优雅，通过这些模式的应用，MyBatis成功地将框架的灵活性、可扩展性和维护性提升到了一个新的高度。希望通过这三部分的解析，你能对MyBatis的设计和实现有一个更加深入的理解。
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博主v：XiaoMing_Java
📫作者简介：嗨，大家好，我是 小明 ，互联网大厂后端研发专家，2022博客之星TOP3 / 博客专家 / CSDN后端内容合伙人、InfoQ(极客时间)签约作者、阿里云签约博主、全网 6 万粉丝博主。
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