面试：谈谈你对MyBatis执行过程之SQL执行过程理解

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前言

在了解了MyBatis初始化加载过程后，我们也应该研究看看SQL执行过程是怎样执行？这样我们对于Mybatis的整个执行流程都熟悉了，在开发遇到问题也可以很快定位到问题。

更重要的，在面试中遇到面试官咨询Mybatis的知识点的时候，可以很顺畅的把这一套流程讲出来，面试也会觉得你已掌握Mybatis知识点了。

SQL执行过程简介

经过MyBatis初始化加载Sql执行过程所需的信息后，我们就可以通过 SqlSessionFactory 对象得到 SqlSession ,然后执行 SQL 语句了,接下来看看Sql执行具体过程，SQL大致执行流程图如下所示：

接下来我们来看看每个执行链路中的具体执行过程，

SqlSession

SqlSession 是 MyBatis 暴露给外部使用的统一接口层，通过 SqlSessionFactory 创建，且其包含和数据库打交道所有操作接口。

下面通过时序图描述 SqlSession 对象的创建流程：

在生成 SqlSession 的同时，基于 executorType 初始化好 Executor 实现类。

public Executor newExecutor(Transaction transaction, ExecutorType executorType) {
   executorType = executorType == null ? defaultExecutorType : executorType;
   executorType = executorType == null ? ExecutorType.SIMPLE : executorType;
   Executor executor;
   if (ExecutorType.BATCH == executorType) {
     executor = new BatchExecutor(this, transaction);
  } else if (ExecutorType.REUSE == executorType) {
     executor = new ReuseExecutor(this, transaction);
  } else {
     executor = new SimpleExecutor(this, transaction);
  }
   if (cacheEnabled) {
     executor = new CachingExecutor(executor);
  }
   executor = (Executor) interceptorChain.pluginAll(executor);
   return executor;
}

最顶层的SqlSession接口已生成，那我们可以来看看sql的执行过程下一步是怎样的呢？ 怎样使用代理类 MapperProxy 。

MapperProxy

MapperProxy 是 Mapper 接口与SQL 语句映射的关键，通过 MapperProxy 可以让对应的 SQL 语句跟接口进行绑定的，具体流程如下：

• MapperProxy 代理类生成流程

• MapperProxy 代理类执行操作

MapperProxy 代理类生成流程

其中， MapperRegistry 是 Configuration 的一个属性，在解析配置时候会在 MapperRegistry 中缓存了 MapperProxyFactory 的 knownMappers 变量 Map 集合。

MapperRegistry 会根据 mapper 接口类型获取已缓存的 MapperProxyFactory ， MapperProxyFactory 会基于 SqlSession 来生成 MapperProxy 代理对象，

public <T> T getMapper(Class<T> type, SqlSession sqlSession) {
       MapperProxyFactory<T> mapperProxyFactory = (MapperProxyFactory)this.knownMappers.get(type);
       if (mapperProxyFactory == null) {
           throw new BindingException("Type " + type + " is not known to the MapperRegistry.");
      } else {
           try {
               return mapperProxyFactory.newInstance(sqlSession);
          } catch (Exception var5) {
               throw new BindingException("Error getting mapper instance. Cause: " + var5, var5);
          }
      }
  }

当调用 SqlSession 接口时， MapperProxy 怎么是实现的呢？ MyBatis 的 Mapper 接口 是通过动态代理实现的，调用 Mapper 接口的任何方法都会执行 MapperProxy::invoke() 方法，

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
       try {
           //Object类型执行
           if (Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) {
               return method.invoke(this, args);
          }
//接口默认方法执行
           if (method.isDefault()) {
               if (privateLookupInMethod == null) {
                   return this.invokeDefaultMethodJava8(proxy, method, args);
              }


               return this.invokeDefaultMethodJava9(proxy, method, args);
          }
      } catch (Throwable var5) {
           throw ExceptionUtil.unwrapThrowable(var5);
      }
       MapperMethod mapperMethod = this.cachedMapperMethod(method);
       return mapperMethod.execute(this.sqlSession, args);
  }

但最终会调用到 mapperMethod::execute() 方法执行，主要是判断是 INSERT 、 UPDATE 、 DELETE 、 SELECT 语句去操作，其中如果是查询的话，还会判断返回值的类型。

public Object execute(SqlSession sqlSession, Object[] args) {
       Object result;
       Object param;
       switch(this.command.getType()) {
       case INSERT:
           param = this.method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
           result = this.rowCountResult(sqlSession.insert(this.command.getName(), param));
           break;
       case UPDATE:
           param = this.method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
           result = this.rowCountResult(sqlSession.update(this.command.getName(), param));
           break;
       case DELETE:
           param = this.method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
           result = this.rowCountResult(sqlSession.delete(this.command.getName(), param));
           break;
       case SELECT:
           if (this.method.returnsVoid() && this.method.hasResultHandler()) {
               this.executeWithResultHandler(sqlSession, args);
               result = null;
          } else if (this.method.returnsMany()) {
               result = this.executeForMany(sqlSession, args);
          } else if (this.method.returnsMap()) {
               result = this.executeForMap(sqlSession, args);
          } else if (this.method.returnsCursor()) {
               result = this.executeForCursor(sqlSession, args);
          } else {
               param = this.method.convertArgsToSqlCommandParam(args);
               result = sqlSession.selectOne(this.command.getName(), param);
               if (this.method.returnsOptional() && (result == null || !this.method.getReturnType().equals(result.getClass()))) {
                   result = Optional.ofNullable(result);
              }
          }
           break;
       case FLUSH:
           result = sqlSession.flushStatements();
           break;
       default:
           throw new BindingException("Unknown execution method for: " + this.command.getName());
      }


       if (result == null && this.method.getReturnType().isPrimitive() && !this.method.returnsVoid()) {
           throw new BindingException("Mapper method '" + this.command.getName() + " attempted to return null from a method with a primitive return type (" + this.method.getReturnType() + ").");
      } else {
           return result;
      }
  }

通过以上的分析，总结出

• Mapper 接口实际对象为代理对象 MapperProxy ；

• MapperProxy 继承 InvocationHandler ，实现 invoke 方法；

• MapperProxyFactory::newInstance() 方法，基于 JDK 动态代理的方式创建了一个 MapperProxy 的代理类；

• 最终会调用到 mapperMethod::execute() 方法执行，完成操作。

• 而且更重要一点是， MyBatis 使用的动态代理和普遍动态代理有点区别，没有实现类，只有接口，MyBatis 动态代理类图结构如下所示：

以 SELECT 为例， 调用会 SqlSession ::selectOne() 方法。继续往下执行，会执行 Executor::query() 方法。

public <E> List<E> selectList(String statement, Object parameter, RowBounds rowBounds) {
       List var5;
       try {
           MappedStatement ms = this.configuration.getMappedStatement(statement);
           var5 = this.executor.query(ms, this.wrapCollection(parameter), rowBounds, Executor.NO_RESULT_HANDLER);
      } catch (Exception var9) {
           throw ExceptionFactory.wrapException("Error querying database. Cause: " + var9, var9);
      } finally {
           ErrorContext.instance().reset();
      }


       return var5;
  }

执行到 Executor 类，那么我们来看看其究竟有什么？

E x ecutor

Executor 对象为SQL 的执行引擎，负责增删改查的具体操作，顶层接口 SqlSession 中都会有一个 Executor 对象，可以理解为 JDBC 中 Statement 的封装版。

Executor 是最顶层的是执行器，它有两个实现类，分别是 BaseExecutor 和 CachingExecutor

• BaseExecutor 是一个抽象类，实现了大部分 Executor 接口定义的功能，降低了接口实现的难度。 BaseExecutor 基于适配器设计模式之接口适配会有三个子类，分别是 SimpleExecutor 、 ReuseExecutor 和 BatchExecutor 。

  • BatchExecutor : 批处理执行器，用于执行update（没有select，JDBC批处理不支持select将多个 SQL 一次性输出到数据库,

  • ReuseExecutor : 可重用执行器， 执行 update 或 select ，以sql作为 key 查找 Statement 对象，存在就使用，不存在就创建，用完后，不关闭 Statement 对象，而是放置于 Map<String, Statement> 内，供下一次使用。简言之，就是重复使用 Statement 对象

  • SimpleExecutor : 是 MyBatis 中 默认 简单执行器，每执行一次 update 或 select ，就开启一个 Statement 对象，用完立刻关闭 Statement 对象

• CachingExecutor : 缓存执行器，为 Executor 对象增加了 二级缓存 的相关功：先从缓存中查询结果，如果存在就返回之前的结果；如果不存在，再委托给 Executor delegate 去数据库中取， delegate 可以是上面任何一个执行器。

在 Mybatis 配置文件中，可以指定默认的 ExecutorType 执行器类型，也可以手动给 DefaultSqlSessionFactory 的创建 SqlSession 的方法传递 ExecutorType 类型参数。

看完 Exector 简介之后，继续跟踪执行流程链路分析， SqlSession 中的 JDBC 操作部分最终都会委派给 Exector 实现， Executor::query() 方法,看看在 Exector 的执行是怎样的？

每次查询都会先经过 CachingExecutor 缓存执行器， 会先判断二级缓存中是否存在查询 SQL ，如果存在直接从二级缓存中获取，不存在即为第一次执行，会直接执行SQL 语句，并创建缓存，都是由 CachingExecutor::query() 操作完成的。

public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler) throws SQLException {
       BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(parameterObject);
       CacheKey key = this.createCacheKey(ms, parameterObject, rowBounds, boundSql);
       return this.query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
  }


public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {
       //获取查询语句对应的二级缓存
  Cache cache = ms.getCache();
       //sql查询是否存在在二级缓存中
     if (cache != null) {
           //根据 <select> 节点的配置，判断否需要清空二级缓存
           this.flushCacheIfRequired(ms);
           if (ms.isUseCache() && resultHandler == null) {
               this.ensureNoOutParams(ms, boundSql);
               //查询二级缓存
               List<E> list = (List)this.tcm.getObject(cache, key);
               if (list == null) {
                   //二级缓存没用相应的结果对象，调用封装的Executor对象的 query() 方法
                   list = this.delegate.query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
                   //将查询结果保存到二级缓存中
                   this.tcm.putObject(cache, key, list);
              }


               return list;
          }
      }
//没有启动二级缓存，直接调用底层 Executor 执行数据数据库查询操作
       return this.delegate.query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
  }

如果在经过 CachingExecutor 缓存执行器（二级缓存）没有返回值的话，就会执行 BaseExecutor 以及其的实现类，默认为 SimpleExecutor ，首先会在一级缓存中获取查询结果，获得不到，最终会通过 SimpleExecutor:: () 去数据库中查询。

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 (this.closed) {
           throw new ExecutorException("Executor was closed.");
      } else {
           //是否清除本地缓存
           if (this.queryStack == 0 && ms.isFlushCacheRequired()) {
               this.clearLocalCache();
          }


           List list;
           try {
               ++this.queryStack;
               //从一级缓存中，获取查询结果
               list = resultHandler == null ? (List)this.localCache.getObject(key) : null;
               //获取到结果，则进行处理
               if (list != null) {
                   this.handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);
              } else {
                   //获得不到，则从数据库中查询
                   list = this.queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
              }
          } finally {
               --this.queryStack;
          }


           if (this.queryStack == 0) {
               //执行延迟加载
               Iterator var8 = this.deferredLoads.iterator();


               while(var8.hasNext()) {
                   BaseExecutor.DeferredLoad deferredLoad = (BaseExecutor.DeferredLoad)var8.next();
                   deferredLoad.load();
              }


               this.deferredLoads.clear();
               if (this.configuration.getLocalCacheScope() == LocalCacheScope.STATEMENT) {
                   this.clearLocalCache();
              }
          }


           return list;
      }
  }

那么 SimpleExecutor::doQuery() 如何去数据库中查询获取到结果呢？ 其实执行到这边mybatis的执行过程就从 Executor 转交给   StatementHandler 处理，

public <E> List<E> doQuery(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) throws SQLException {
       Statement stmt = null;


       List var9;
       try {
           Configuration configuration = ms.getConfiguration();
           StatementHandler handler = configuration.newStatementHandler(this.wrapper, ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
           stmt = this.prepareStatement(handler, ms.getStatementLog());
           var9 = handler.query(stmt, resultHandler);
      } finally {
           this.closeStatement(stmt);
      }


       return var9;
  }

这样我们的执行链路分析已到 StatementHandler 了，现在让我们去一探究竟其原理

StatementHandler

StatementHandler 负责处理 Mybatis 与JDBC之间 Statement 的交互，即 Statement 对象与数据库进行交互，其为顶级接口,有4个实现类，其中三个是 Statement 对象与数据库进行交互类， 另外一个是路由功能的，

• RoutingStatementHandler :  对 Statement 对象没有实际操作，主要负责另外三个 StatementHandler 的创建及调用， 而且在 MyBatis 执行时,使用的 StatementHandler 接口对象实际上就是 RoutingStatementHandler 对象。

• SimpleStatementHandler : 管理 Statement 对象， 用于简单SQL的处理 。

• PreparedStatementHandler : 管理 Statement 对象，预处理SQL的接口 。

• CallableStatementHandler ：管理 Statement 对象，用于执行存储过程相关的接口 。

在经历过 Executor 后，基于初始化加载到 MapperState 中的 StatementType 的类型通 过Configuration.newStatementHandler() 方法中的 RoutingStatementHandler 生成 StatementHandler 实际处理类。

public RoutingStatementHandler(Executor executor, MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, BoundSql boundSql) {
       switch(ms.getStatementType()) {
       case STATEMENT:
           this.delegate = new SimpleStatementHandler(executor, ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
           break;
       case PREPARED:
           this.delegate = new PreparedStatementHandler(executor, ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
           break;
       case CALLABLE:
           this.delegate = new CallableStatementHandler(executor, ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
           break;
       default:
           throw new ExecutorException("Unknown statement type: " + ms.getStatementType());
      }


  }

现在先以 PreparedStatementHandler 预处理为例，接着Sql的执行链路来分析， StatementHandler::query() 到 StatementHandler::execute() 真正执行Sql查询操作。

public <E> List<E> query(Statement statement, ResultHandler resultHandler) throws SQLException {
   String sql = boundSql.getSql();
   statement.execute(sql);
   return resultSetHandler.handleResultSets(statement);
}

但执行真正查询操作之前，还进行哪些处理呢？ 还会进行 ParameterHandler 对 SQL 参数的预处理： 对参数进行动态Sql映射，那么 ParameterHandler 又如何实现对参数进行动态映射的呢？

ParameterHandler

ParameterHandler 参数处理器， 用来设置参数规则的，负责为sql 语句参数动态赋值，其有两个接口

• getParameterObject：用于读取参数

• setParameters: 用于对 PreparedStatement 的参数赋值

当 SimpleExecutor 执行构造 PreparedStatementHandler 完，会调用 parameterize() 方法将 PreparedStatement 对象里SQL转交 ParameterHandler 实现类 DefaultParameterHandler::setParameters() 方法 设置 PreparedStatement 的占位符参数 。

private Statement prepareStatement(StatementHandler handler, Log statementLog) throws SQLException {
   Statement stmt;
   Connection connection = getConnection(statementLog);
   stmt = handler.prepare(connection, transaction.getTimeout());
  //参数动态赋值
   handler.parameterize(stmt);
   return stmt;
}

DefaultParameterHandler::setParameters() 如何对SQL进行动态赋值呢？ 在执行前将已装载好的BoundSql对象信息进行使用

public void setParameters(PreparedStatement ps) {
   ErrorContext.instance().activity("setting parameters").object(mappedStatement.getParameterMap().getId());
    //获取待动态赋值参数列表的封装parameterMappings
   List<ParameterMapping> parameterMappings = boundSql.getParameterMappings();
   if (parameterMappings != null) {
     for (int i = 0; i < parameterMappings.size(); i++) {
       ParameterMapping parameterMapping = parameterMappings.get(i);
         //是否为输入参数
       if (parameterMapping.getMode() != ParameterMode.OUT) {
         Object value;
         //获取待动态参数属性名
         String propertyName = parameterMapping.getProperty();
         if (boundSql.hasAdditionalParameter(propertyName)) { // issue #448 ask first for additional params
           value = boundSql.getAdditionalParameter(propertyName);
        } else if (parameterObject == null) {
           value = null;
        } else if (typeHandlerRegistry.hasTypeHandler(parameterObject.getClass())) {
           value = parameterObject;
        } else {
           MetaObject metaObject = configuration.newMetaObject(parameterObject);
           value = metaObject.getValue(propertyName);
        }
         //// 在通过 SqlSource 的parse 方法得到parameterMappings 的具体实现中，我们会得到parameterMappings 的 typeHandler
         TypeHandler typeHandler = parameterMapping.getTypeHandler();
         //获取jdbc数据类型
         JdbcType jdbcType = parameterMapping.getJdbcType();
         if (value == null && jdbcType == null) {
           jdbcType = configuration.getJdbcTypeForNull();
        }
         try {
           //
           typeHandler.setParameter(ps, i + 1, value, jdbcType);
        } catch (TypeException | SQLException e) {
           throw new TypeException("Could not set parameters for mapping: " + parameterMapping + ". Cause: " + e, e);
        }
      }
    }
  }
}

执行完SQL 参数的预处理，当 StatementHandler::execute() 真正执行查询操作执行完后，有返回结果，需要对返回结果进行 ResultSetHandler 处理，现在看看最后的结果的处理流程。

ResultSetHandler

ResultSetHandler 结果解析器，将查询结果的 ResultSet 转换成映射的对应结果( java DTO 等)，其有三接口

• handleResultSets() :处理结果集

• handleCursorResultSets() ：批量处理结果集

• handleOutputParameters() ：处理存储过程返回的结果集

其默认的实现为 DefaultResultSetHandler ,主要功能为：

• 处理 Statement 执行后产生的结果集生成相对的输出结果、

• 处理存储过程执行后的输出参数  

那看看 DefaultResultSetHandler::handleResultSets() 如何处理？

• 当有多个 ResultSet 的结果集合，每个ResultSet对应一个Object 对象，如果不考虑存储过程，普通的查询只有一个ResultSet

• ResultSetWrapper 封装了 ResultSet 结果集,其属性包含 ResultSet , ResultMap 等

@Override
public List<Object> handleResultSets(Statement stmt) throws SQLException {
   ErrorContext.instance().activity("handling results").object(mappedStatement.getId());


   //当有多个ResultSet的结果集合，每个ResultSet对应一个Object 对象
   final List<Object> multipleResults = new ArrayList<>();


   int resultSetCount = 0;
   //获得首个 ResultSet 对象，并封装成 ResultSetWrapper 对象
   ResultSetWrapper rsw = getFirstResultSet(stmt);


   //获得 ResultMap 数组
   List<ResultMap> resultMaps = mappedStatement.getResultMaps();
   int resultMapCount = resultMaps.size();
   validateResultMapsCount(rsw, resultMapCount); // <3.1> 校验
   while (rsw != null && resultMapCount > resultSetCount) {
       //获得 ResultMap 对象
       ResultMap resultMap = resultMaps.get(resultSetCount);
       //处理 ResultSet ，将结果添加到 multipleResults 中
       handleResultSet(rsw, resultMap, multipleResults, null);
       //获得下一个 ResultSet 对象，并封装成 ResultSetWrapper 对象
       rsw = getNextResultSet(stmt);
       //清理
       cleanUpAfterHandlingResultSet();
       // resultSetCount ++
       resultSetCount++;
  }


   String[] resultSets = mappedStatement.getResultSets();
   if (resultSets != null) {
       while (rsw != null && resultSetCount < resultSets.length) {
           ResultMapping parentMapping = nextResultMaps.get(resultSets[resultSetCount]);
           if (parentMapping != null) {
               String nestedResultMapId = parentMapping.getNestedResultMapId();
               ResultMap resultMap = configuration.getResultMap(nestedResultMapId);
               handleResultSet(rsw, resultMap, null, parentMapping);
          }
           rsw = getNextResultSet(stmt);
           cleanUpAfterHandlingResultSet();
           resultSetCount++;
      }
  }


   //如果是 multipleResults 单元素，则取首元素返回
   return ollapseSingleResultList(multipleResults);
}

其实在 ResultSetHandler 结果集处理是比较复杂的，这里只是简单的介绍一下，有兴趣的可以再深入研究一下，后期有空也会写。

执行到这边，Mybatis SQL执行基本完了，会把转换后的结果集返回到操作者。

结论

在SQL执行过程主要涉及了 SqlSession ， MapperProxy , Executor , StatementHandler , ParameterHandler 以及 ResultSetHandler ，包括参数动态绑定，Sql执行查询数据库数据，结果返回集映射等，而且每个环节涉及的内容都很多，每个接口都可以抽出单独分析，后续有时间再一一详细的看看。后面还是再分析一下插件的应用。

各位看官还可以吗？喜欢的话，动动手指点个再看:heartpulse:呗！！谢谢支持！

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