【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

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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<>();

    @Override
    public void putObject(Object key, Object value) {
        cache.put(key, value);
    }

    @Override
    public 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 {
    @Override
    public 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;
    }

    @Override
    public 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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