• Mybatis的类型转换


    感觉《Mybatis技术内幕》讲的很好,值得大家深入学习一下。

    深入 TypeHandler

    其实,MyBatis 中的类型转换器就是 TypeHandler 这个接口,其定义如下:

    public interface TypeHandler<T> {
      // 在通过PreparedStatement为SQL语句绑定参数时,会将传入的实参数据由Java类型转换成JdbcType类型
      void setParameter(PreparedStatement ps, int i, T parameter, JdbcType jdbcType) throws SQLException;
      // 从ResultSet中获取数据时会使用getResult()方法,其中会将读取到的数据由JdbcType类型转换成Java类型
      T getResult(ResultSet rs, String columnName) throws SQLException;
      T getResult(ResultSet rs, int columnIndex) throws SQLException;
      T getResult(CallableStatement cs, int columnIndex) throws SQLException;
    }
    

    MyBatis 中定义了 BaseTypeHandler 抽象类来实现一些 TypeHandler 的公共逻辑,BaseTypeHandler 在实现 TypeHandler 的同时,还实现了 TypeReference 抽象类。其继承关系如下图所示:

    image-20210209213816768

    在 BaseTypeHandler 中,简单实现了 TypeHandler 接口的 setParameter() 方法和 getResult() 方法。

    • 在 setParameter() 实现中,会判断传入的 parameter 实参是否为空,如果为空,则调用 PreparedStatement.setNull() 方法进行设置;如果不为空,则委托 setNonNullParameter() 这个抽象方法进行处理,setNonNullParameter() 方法由 BaseTypeHandler 的子类提供具体实现。

    • 在 getResult() 的三个重载实现中,会直接调用相应的 getNullableResult() 抽象方法,这里有三个重载的 getNullableResult() 抽象方法,它们都由 BaseTypeHandler 的子类提供具体实现。

    这里我们以 LongTypeHandler 为例进行分析,具体实现如下:

    public class LongTypeHandler extends BaseTypeHandler<Long> {
        public void setNonNullParameter(PreparedStatement ps, int i, Long parameter, JdbcType jdbcType)
                throws SQLException {
            // 调用PreparedStatement.setLong()实现参数绑定
            ps.setLong(i, parameter);
        }
        public Long getNullableResult(ResultSet rs, String columnName)
                throws SQLException {
            // 调用ResultSet.getLong()获取指定列值
            long result = rs.getLong(columnName);
            return result == 0 && rs.wasNull() ? null : result;
        }
        public Long getNullableResult(ResultSet rs, int columnIndex)
                throws SQLException {
            // 调用ResultSet.getLong()获取指定列值
            long result = rs.getLong(columnIndex);
            return result == 0 && rs.wasNull() ? null : result;
        }
        public Long getNullableResult(CallableStatement cs, int columnIndex)
                throws SQLException {
            // 调用ResultSet.getLong()获取指定列值
            long result = cs.getLong(columnIndex);
            return result == 0 && cs.wasNull() ? null : result;
        }
    }
    

    可以看到:LongTypeHandler 的核心还是通过 PreparedStatement.setLong() 方法以及 ResultSet.getLong() 方法实现的。至于其他 BaseTypeHandler 的核心实现,同样也是依赖了 JDBC 的 API。

    TypeHandler 注册

    了解了 TypeHandler 接口实现类的核心原理之后,我们就来解决下面两个问题:

    • MyBatis 如何管理这么多的 TypeHandler 接口实现呢?

    • 如何在合适的场景中使用合适的 TypeHandler 实现进行类型转换呢?

    你若使用过 MyBatis 的话,应该知道我们可以在 mybatis-config.xml 中通过 标签配置自定义的 TypeHandler 实现,也可以在 Mapper.xml 配置文件定义 的时候指定 typeHandler 属性。无论是哪种配置方式,MyBatis 都会在初始化过程中,获取所有已知的 TypeHandler(包括内置实现和自定义实现),然后创建所有 TypeHandler 实例并注册到 TypeHandlerRegistry 中,由 TypeHandlerRegistry 统一管理所有 TypeHandler 实例。

    TypeHandlerRegistry 管理 TypeHandler 的时候,用到了以下四个最核心的集合。

    • jdbcTypeHandlerMap(Map<JdbcType, TypeHandler<?>>类型):该集合记录了 JdbcType 与 TypeHandler 之间的关联关系。JdbcType 是一个枚举类型,每个 JdbcType 枚举值对应一种 JDBC 类型,例如,JdbcType.VARCHAR 对应的就是 JDBC 中的 varchar 类型。在从 ResultSet 中读取数据的时候,就会从 JDBC_TYPE_HANDLER_MAP 集合中根据 JDBC 类型查找对应的 TypeHandler,将数据转换成 Java 类型。

    • typeHandlerMap(Map<Type, Map<JdbcType, TypeHandler<?>>>类型):该集合第一层 Key 是需要转换的 Java 类型,第二层 Key 是转换的目标 JdbcType,最终的 Value 是完成此次转换时所需要使用的 TypeHandler 对象。那为什么要有两层 Map 的设计呢?这里我们举个例子:Java 类型中的 String 可能转换成数据库中的 varchar、char、text 等多种类型,存在一对多关系,所以就可能有不同的 TypeHandler 实现。

    • allTypeHandlersMap(Map<Class, TypeHandler>类型):该集合记录了全部 TypeHandler 的类型以及对应的 TypeHandler 实例对象。

    • NULL_TYPE_HANDLER_MAP(Map<JdbcType, TypeHandler<?>>类型):空 TypeHandler 集合的标识,默认值为 Collections.emptyMap()。

    在 MyBatis 初始化的时候,实例化全部 TypeHandler 对象之后,会立即调用 TypeHandlerRegistry 的 register() 方法完成这些 TypeHandler 对象的注册,这个注册过程的核心逻辑就是向上述四个核心集合中添加 TypeHandler 实例以及与 Java 类型、JDBC 类型之间的映射。

    TypeHandlerRegistry.register() 方法有多个重载实现,这些重载中最基础的实现是三个参数的重载实现,具体实现如下:

    private void register(Type javaType, JdbcType jdbcType, TypeHandler<?> handler) {
        if (javaType != null) { // 检测是否明确指定了TypeHandler能够处理的Java类型
            // 根据指定的Java类型,从typeHandlerMap集合中获取相应的TypeHandler集合
            Map<JdbcType, TypeHandler<?>> map = typeHandlerMap.get(javaType);
            if (map == null || map == NULL_TYPE_HANDLER_MAP) {
                map = new HashMap<>();
            }
            // 将TypeHandler实例记录到typeHandlerMap集合
            map.put(jdbcType, handler);
            typeHandlerMap.put(javaType, map);
        }
        // 向allTypeHandlersMap集合注册TypeHandler类型和对应的TypeHandler对象
        allTypeHandlersMap.put(handler.getClass(), handler);
    }
    

    除了上面的 register() 重载,在有的 register() 重载中会尝试从 TypeHandler 类中的@MappedTypes 注解和 @MappedJdbcTypes 注解中读取信息。其中,@MappedTypes 注解中可以配置 TypeHandler 实现类能够处理的 Java 类型的集合,@MappedJdbcTypes 注解中可以配置该 TypeHandler 实现类能够处理的 JDBC 类型集合。

    如下就是读取 @MappedJdbcTypes 注解的 register() 重载方法:

    private <T> void register(Type javaType, TypeHandler<? extends T> typeHandler) {
        // 尝试从TypeHandler类中获取@MappedJdbcTypes注解
        MappedJdbcTypes mappedJdbcTypes = typeHandler.getClass().getAnnotation(MappedJdbcTypes.class);
        if (mappedJdbcTypes != null) {
            // 根据@MappedJdbcTypes注解指定的JDBC类型进行注册
            for (JdbcType handledJdbcType : mappedJdbcTypes.value()) {
                // 交给前面的三参数重载处理
                register(javaType, handledJdbcType, typeHandler);
            }
            // 如果支持jdbcType为null,也是交给前面的三参数重载处理
            if (mappedJdbcTypes.includeNullJdbcType()) {
                register(javaType, null, typeHandler);
            }
        } else {
            // 如果没有配置MappedJdbcTypes注解,也是交给前面的三参数重载处理
            register(javaType, null, typeHandler);
        }
    }
    

    下面是读取 @MappedTypes 注解的 register() 方法重载:

    public <T> void register(TypeHandler<T> typeHandler) {
        boolean mappedTypeFound = false;
        // 读取TypeHandler类中定义的@MappedTypes注解
        MappedTypes mappedTypes = typeHandler.getClass().getAnnotation(MappedTypes.class);
        if (mappedTypes != null) {
            // 根据@MappedTypes注解中指定的Java类型进行注册
            for (Class<?> handledType : mappedTypes.value()) {
                // 交给前面介绍的register()重载读取@MappedJdbcTypes注解并完成注册
                register(handledType, typeHandler);
                mappedTypeFound = true;
            }
        }
        // 从3.1.0版本开始,如果TypeHandler实现类同时继承了TypeReference这个抽象类,
        // 这里会尝试自动查找对应的Java类型
        if (!mappedTypeFound && typeHandler instanceof TypeReference) {
            try {
                TypeReference<T> typeReference = (TypeReference<T>) typeHandler;
                // 交给前面介绍的register()重载读取@MappedJdbcTypes注解并完成注册
                register(typeReference.getRawType(), typeHandler);
                mappedTypeFound = true;
            } catch (Throwable t) {
            }
        }
        if (!mappedTypeFound) {
            register((Class<T>) null, typeHandler);
        }
    }
    

    最后,我们再来看看 TypeHandlerRegistry 的构造方法,其中会通过 register() 方法注册多个 TypeHandler 对象,下面就展示了为 String 类型注册 TypeHandler 的核心实现:

    public       () {
        // StringTypeHandler可以实现String类型与char、varchar、longvarchar类型之间的转换
        register(String.class, JdbcType.CHAR, new StringTypeHandler());
        register(String.class, JdbcType.VARCHAR, new StringTypeHandler());
        register(String.class, JdbcType.LONGVARCHAR, new StringTypeHandler());
        // ClobTypeHandler可以完成String类型与clob类型之间的转换
        register(String.class, JdbcType.CLOB, new ClobTypeHandler());
        // NStringTypeHandler可以完成String类型与NVARCHAR、NCHAR类型之间的转换
        register(String.class, JdbcType.NVARCHAR, new NStringTypeHandler());
        register(String.class, JdbcType.NCHAR, new NStringTypeHandler());
        // NClobTypeHandler可以完成String类型与NCLOB类型之间的转换
        register(String.class, JdbcType.NCLOB, new NClobTypeHandler());
        // 省略其他TypeHandler实现的注册逻辑
    }
    

    TypeHandler 查询

    分析完注册 TypeHandler 实例的具体实现之后,我们接下来就来看看 MyBatis 是如何从 TypeHandlerRegistry 底层的这几个集合中查找正确的 TypeHandler 实例,该功能的具体实现是在 TypeHandlerRegistry 的 getTypeHandler() 方法中。

    这里的 getTypeHandler() 方法也有多个重载,最核心的重载是 getTypeHandler(Type,JdbcType) 这个重载方法,其中会根据传入的 Java 类型和 JDBC 类型,从底层的几个集合中查询相应的 TypeHandler 实例,具体实现如下:

    private <T> TypeHandler<T> getTypeHandler(Type type, JdbcType jdbcType) {
        if (ParamMap.class.equals(type)) {       
            return null; // 过滤掉ParamMap类型
        }
        // 根据Java类型查找对应的TypeHandler集合
        Map<JdbcType, TypeHandler<?>> jdbcHandlerMap = getJdbcHandlerMap(type);
        TypeHandler<?> handler = null;
        if (jdbcHandlerMap != null) {
            // 根据JdbcType类型查找对应的TypeHandler实例
            handler = jdbcHandlerMap.get(jdbcType);
            if (handler == null) {
                // 没有对应的TypeHandler实例,则使用null对应的TypeHandler
                handler = jdbcHandlerMap.get(null);
            }
            if (handler == null) {
                // 如果jdbcHandlerMap只注册了一个TypeHandler,则使用此TypeHandler对象
                handler = pickSoleHandler(jdbcHandlerMap);
            }
        }
        return (TypeHandler<T>) handler;
    }
    

    在 getTypeHandler() 方法中会调用 getJdbcHandlerMap() 方法检测 typeHandlerMap 集合中相应的 TypeHandler 集合是否已经初始化。

    • 如果已初始化,则直接使用该集合进行查询;

    • 如果未初始化,则尝试以传入的 Java 类型的、已初始化的父类对应的 TypeHandler 集合作为初始集合;

    • 如果该 Java 类型的父类没有关联任何已初始化的 TypeHandler 集合,则将该 Java 类型对应的 TypeHandler 集合初始化为 NULL_TYPE_HANDLER_MAP 标识。

    getJdbcHandlerMap() 方法具体实现如下:

    private Map<JdbcType, TypeHandler<?>> getJdbcHandlerMap(Type type) {
        // 首先查找指定Java类型对应的TypeHandler集合
        Map<JdbcType, TypeHandler<?>> jdbcHandlerMap = typeHandlerMap.get(type);
        if (NULL_TYPE_HANDLER_MAP.equals(jdbcHandlerMap)) { // 检测是否为空集合标识
            return null;
        }
        // 初始化指定Java类型的TypeHandler集合
        if (jdbcHandlerMap == null && type instanceof Class) {
            Class<?> clazz = (Class<?>) type;
            if (Enum.class.isAssignableFrom(clazz)) { // 针对枚举类型的处理
                Class<?> enumClass = clazz.isAnonymousClass() ? clazz.getSuperclass() : clazz;
                jdbcHandlerMap = getJdbcHandlerMapForEnumInterfaces(enumClass, enumClass);
                if (jdbcHandlerMap == null) {
                    register(enumClass, getInstance(enumClass, defaultEnumTypeHandler));
                    return typeHandlerMap.get(enumClass);
                }
            } else {
                // 查找父类关联的TypeHandler集合,并将其作为clazz对应的TypeHandler集合
                jdbcHandlerMap = getJdbcHandlerMapForSuperclass(clazz);
            }
        }
        // 如果上述查找皆失败,则以NULL_TYPE_HANDLER_MAP作为clazz对应的TypeHandler集合
        typeHandlerMap.put(type, jdbcHandlerMap == null ? 
                NULL_TYPE_HANDLER_MAP : jdbcHandlerMap);
        return jdbcHandlerMap;
    }
    

    这里调用的 getJdbcHandlerMapForSuperclass() 方法会判断传入的 clazz 的父类是否为空或 Object。如果是,则方法直接返回 null;如果不是,则尝试从 typeHandlerMap 集合中获取父类对应的 TypeHandler 集合,但如果父类没有关联 TypeHandler 集合,则递归调用 getJdbcHandlerMapForSuperclass() 方法顺着继承树继续向上查找父类,直到查找到父类的 TypeHandler 集合,然后直接返回。

    下面是 getJdbcHandlerMapForSuperclass() 方法的具体实现:

    private Map<JdbcType, TypeHandler<?>> getJdbcHandlerMapForSuperclass(Class<?> clazz) {
        Class<?> superclass = clazz.getSuperclass();
        if (superclass == null || Object.class.equals(superclass)) {
            return null; // 父类为Object或null则查找结束
        }
        Map<JdbcType, TypeHandler<?>> jdbcHandlerMap = typeHandlerMap.get(superclass);
        if (jdbcHandlerMap != null) {
            return jdbcHandlerMap;
        } else {
            // 顺着继承树,递归查找父类对应的TypeHandler集合
            return getJdbcHandlerMapForSuperclass(superclass);
        }
    }
    

    别名管理

    TypeAliasRegistry 是维护别名配置的核心实现所在,其中提供了别名注册、别名查询的基本功能。在 TypeAliasRegistry 的 typeAliases 字段(Map<String, Class<?>>类型)中记录了别名与 Java 类型之间的对应关系,我们可以通过 registerAlias() 方法完成别名的注册,具体实现如下:

    public void registerAlias(String alias, Class<?> value) {
        if (alias == null) { // 传入的别名为null,直接抛出异常
            throw new TypeException("The parameter alias cannot be null");
        }
        // 将别名全部转换为小写
        String key = alias.toLowerCase(Locale.ENGLISH);
        // 检测别名是否存在冲突,如果存在冲突,则直接抛出异常
        if (typeAliases.containsKey(key) && typeAliases.get(key) != null && !typeAliases.get(key).equals(value)) {
            throw new TypeException("...");
        }
        // 在typeAliases集合中记录别名与类之间的映射关系
        typeAliases.put(key, value);
    }
    

    在 TypeAliasRegistry 的构造方法中,会通过上述 registerAlias() 方法将 Java 的基本类型、基本类型的数组类型、基本类型的封装类、封装类型的数组类型、Date、BigDecimal、BigInteger、Map、HashMap、List、ArrayList、Collection、Iterator、ResultSet 等常用类型添加了别名,具体实现比较简单,这里就不再展示,你若感兴趣的话可以参考源码进行学习。

    除了明确传入别名与相应的 Java 类型之外,TypeAliasRegistry 还提供了扫描指定包名下所有的类中的 @Alias 注解获取别名配置,并完成注册的功能,这个功能涉及两个 registerAliases() 方法的重载,相关实现如下:

    public void registerAliases(String packageName, Class<?> superType) {
        ResolverUtil<Class<?>> resolverUtil = new ResolverUtil<>();
        // 查找指定包下所有的superType类型
        resolverUtil.find(new ResolverUtil.IsA(superType), packageName);
        Set<Class<? extends Class<?>>> typeSet = resolverUtil.getClasses();
        for (Class<?> type : typeSet) {
            // 过滤掉内部类、接口以及抽象类
            if (!type.isAnonymousClass() && !type.isInterface() && !type.isMemberClass()) {
                // 扫描类中的@Alias注解
                registerAlias(type);
            }
        }
    }
    public void registerAlias(Class<?> type) {
        // 获取类的简单名称,其中不会包含包名
        String alias = type.getSimpleName();
        // 获取类中的@Alias注解
        Alias aliasAnnotation = type.getAnnotation(Alias.class);
        if (aliasAnnotation != null) { // 获取特定别名
            alias = aliasAnnotation.value();
        }
        // 这里的@Alias注解指定的别名与type类型绑定
        registerAlias(alias, type);
    }
    
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