Java精进(java 进制)

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  Java进阶学习分享

  我正在提升Java技术,发博客主要是记录自己的学习过程加深理解,学习的知识主要涉及开源框架应用与源码分析,分布式架构、微服务,分布式存储架构等。如果你也正在学习这方面的知识,欢迎关注我,希望我的文章能带给你帮助。

  
本文适合有一定java基础的同学,通过分析jdbc存在的问题,进行手写自定义持久层框架,可以更加清楚常用的mybatis等开源框架的原理。

  
本文适合有一定java基础的同学,通过自定义持久层框架,可以更加清楚常用的mybatis等开源框架的原理。

  JDBC操作回顾及问题分析

  学习java的同学一定避免不了接触过jdbc,让我们来回顾下初学时期接触的jdbc操作吧

  以下代码连接数据库查询用户表信息,用户表字段分别为用户id,用户名username。

  

Connection connection = null;

 

   PreparedStatement preparedStatement = null;

   ResultSet resultSet = null;

   User user = new User();

   try {

   // 加载数据库驱动

   //Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

   Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");

   // 通过驱动管理类获取数据库链接

   connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mybatis?characterEncoding=utf-8", "root", "mimashi3124");

   // 定义sql语句?表示占位符

   String sql = "select * from user where username = ?";

   // 获取预处理statement

   preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);

   // 设置参数,第⼀个参数为sql语句中参数的序号(从1开始),第⼆个参数为设置的参数值

   preparedStatement.setString(1, "盖伦");

   // 向数据库发出sql执⾏查询,查询出结果集

   resultSet = preparedStatement.executeQuery();

   // 遍历查询结果集

   while (resultSet.next()) {

   int id = resultSet.getInt("id");

   String username = resultSet.getString("username");

   // 封装User

   user.setId(id);

   user.setUsername(username);

   System.out.println(user);

   } catch (

   Exception e) {

   e.printStackTrace();

   } finally {

   // 释放资源

   if (resultSet != null) {

   try {

   resultSet.close();

   } catch (SQLException e) {

   e.printStackTrace();

   if (preparedStatement != null) {

   try {

   preparedStatement.close();

   } catch (SQLException e) {

   e.printStackTrace();

   if (connection != null) {

   try {

   connection.close();

   } catch (SQLException e) {

   e.printStackTrace();

  

 

  查看代码我们可以发现使用JDBC操作数据库存在以下问题:

  数据库连接创建、释放频繁造成系统资源浪费,从⽽影响系统性能。

  Sql语句我们是写在代码里的,代码不容易维护,实际应⽤中sql变化的可能较⼤,sql变动需要改变 java代码。

  使⽤preparedStatement向占有位符号传参数存在硬编码,因为sql语句的where条件不⼀定,可能多也可能少,修改sql还要修改代码,系统不易维护。

  对结果集解析存在硬编码(查询列名),sql变化导致解析代码变化,系统不易维护,如果能将数据 库记录封装成pojo对象解析⽐较⽅便

  问题解决思路

  使⽤数据库连接池初始化连接资源,避免资源浪费

  将sql语句抽取到xml配置中,这种sql的变动只用关注xml文件,不比去一堆java代码里改写sql

  参数硬编码问题可以使用反射、内省等技术、自动将实体与表字段进行映射。

  自己动手写个持久层框架

  接下来,我们来一个个解决上面的问题

  数据库连接池我们可以直接使用c3p0提供的ComboPooledDataSource即可

  为了解决sql硬编码问题,我们要把sql写到xml文件中,那自然是要定义一个xml文件了。

  光有sql肯定不行,毕竟我们要先连接数据库,sql语句才有存在的意义。所以xml中得先定义数据配置信息,然后才是sql语句。

  1.定义配置xml文件

  我们新建一个sqlMapConfig.xml,定义数据源信息、并且增加两个sql语句,parameterType为sql执行参数,resultType为方法返回实体。

  代码如下(数据库不同版本使用驱动类可能不同):

  

 configuration 

 

   !--数据库连接信息--

   property name="driverClass" value="com.mysql.cj.jdbc.Driver"/

   !-- property name="driverClass" value="com.mysql.jdbc.Driver"/ --

   property name="jdbcUrl" value="jdbc:mysql://localhost:3306/mybatis?serverTimezone=Asia/Shanghai"/

   property name="username" value="root"/

   property name="password" value="mimashi3124"/

   select id="selectOne" parameterType="org.example.pojo.User"

   resultType="org.example.pojo.User"

   select * from user where id = #{id} and username =#{username}

   /select

   select id="selectList" resultType="org.example.pojo.User"

   select * from user

   /select

   /configuration

  

 

  现在xml文件数据库信息也有了,sql语句定义也有了,还有什么问题呢?

  我们实际中对sql的操作会涉及到不同的表,所以我们改进一下,把每个表的sql语句单独放在一个xml里,这样结构更清晰就容易维护。

  优化以后的xml配置现在是这样了

  sqlMapConfig.xml

  

 configuration 

 

   !--数据库连接信息--

   property name="driverClass" value="com.mysql.cj.jdbc.Driver"/

   !-- property name="driverClass" value="com.mysql.jdbc.Driver"/ --

   property name="jdbcUrl" value="jdbc:mysql://localhost:3306/mybatis?serverTimezone=Asia/Shanghai"/

   property name="username" value="root"/

   property name="password" value="mimashi3124"/

   !--引⼊sql配置信息--

   mapper resource="mapper.xml" /mapper

   /configuration

  

 

  mapper.xml

  

 mapper namespace="user" 

 

   select id="selectOne" parameterType="org.example.pojo.User"

   resultType="org.example.pojo.User"

   select * from user where id = #{id} and username =#{username}

   /select

   select id="selectList" resultType="org.example.pojo.User"

   select * from user

   /select

   /mapper

  

 

  顺便定义一下业务实体User

  

public class User {

 

   private int id;

   private String username;

   public int getId() {

   return id;

   public void setId(int id) {

   this.id = id;

   public String getUsername() {

   return username;

   public void setUsername(String username) {

   this.username = username;

   @Override

   public String toString() {

   return "User{" +

   "id=" + id +

   ", username=" + username + \ +

   };

  

 

  2.读取配置文件

  读取完成以后以流的形式存在,不好操作,所以我们要做解析拿到信息,创建实体对象来存储。

  Configuration : 存放数据库基本信息、Map 唯⼀标识,Mapper 唯⼀标识:namespace + "." + id

  MappedStatement:存放sql语句、输⼊参数类型、输出参数类型

  xml解析我们使用dom4j

  首先引入maven依赖

  代码如下(mysql驱动版本根据实际使用mysql版本调整):

  

 properties 

 

   maven.compiler.source 8 /maven.compiler.source

   maven.compiler.target 8 /maven.compiler.target

   /properties

   dependencies

   dependency

   groupId mysql /groupId

   artifactId mysql-connector-java /artifactId

   version 8.0.22 /version

   /dependency

   dependency

   groupId c3p0 /groupId

   artifactId c3p0 /artifactId

   version 0.9.1.2 /version

   /dependency

   dependency

   groupId log4j /groupId

   artifactId log4j /artifactId

   version 1.2.12 /version

   /dependency

   dependency

   groupId junit /groupId

   artifactId junit /artifactId

   version 4.10 /version

   /dependency

   dependency

   groupId dom4j /groupId

   artifactId dom4j /artifactId

   version 1.6.1 /version

   /dependency

   dependency

   groupId jaxen /groupId

   artifactId jaxen /artifactId

   version 1.1.6 /version

   /dependency

   /dependencies

  

 

  数据库配置实体 Configuration

  

public class Configuration {

 

   //数据源

   private DataSource dataSource;

   //map集合: key:statementId value:MappedStatement

   private Map String,MappedStatement mappedStatementMap = new HashMap ();

   public DataSource getDataSource() {

   return dataSource;

   public Configuration setDataSource(DataSource dataSource) {

   this.dataSource = dataSource;

   return this;

   public Map String, MappedStatement getMappedStatementMap() {

   return mappedStatementMap;

   public Configuration setMappedStatementMap(Map String, MappedStatement mappedStatementMap) {

   this.mappedStatementMap = mappedStatementMap;

   return this;

  

 

  Sql语句信息实体

  

public class MappedStatement {

 

   //id

   private String id;

   //sql语句

   private String sql;

   //输⼊参数

   private String parameterType;

   //输出参数

   private String resultType;

   public String getId() {

   return id;

   public MappedStatement setId(String id) {

   this.id = id;

   return this;

   public String getSql() {

   return sql;

   public MappedStatement setSql(String sql) {

   this.sql = sql;

   return this;

   public String getParameterType() {

   return parameterType;

   public MappedStatement setParameterType(String parameterType) {

   this.parameterType = parameterType;

   return this;

   public String getResultType() {

   return resultType;

   public MappedStatement setResultType(String resultType) {

   this.resultType = resultType;

   return this;

  

 

  顺便定义一个Resources类来读取xml文件流

  

public class Resources {

 

   public static InputStream getResourceAsSteam(String path) {

   return Resources.class.getClassLoader().getResourceAsStream(path);

  

 

  接下来就是实际的解析了,因为解析代码比较多,我们考虑封装类单独处理解析

  定义XMLConfigBuilder类解析数据库配置信息

  

public class XMLConfigBuilder {

 

   private Configuration configuration;

  
public Configuration parserConfiguration(InputStream inputStream) throws DocumentException, PropertyVetoException, ClassNotFoundException {

   Document document = new SAXReader().read(inputStream);

   Element rootElement = document.getRootElement();

   List Element propertyElements = rootElement.selectNodes("//property");

   Properties properties = new Properties();

   for (Element propertyElement : propertyElements) {

   String name = propertyElement.attributeValue("name");

   String value = propertyElement.attributeValue("value");

   properties.setProperty(name,value);

   //解析到数据库配置信息,设置数据源信息

   ComboPooledDataSource comboPooledDataSource = new ComboPooledDataSource();

   comboPooledDataSource.setDriverClass(properties.getProperty("driverClass"));

   comboPooledDataSource.setJdbcUrl(properties.getProperty("jdbcUrl"));

   comboPooledDataSource.setUser(properties.getProperty("username"));

   comboPooledDataSource.setPassword(properties.getProperty("password"));

   configuration.setDataSource(comboPooledDataSource);

   //将configuration传入XMLMapperBuilder中做sql语句解析。

   XMLMapperBuilder xmlMapperBuilder = new XMLMapperBuilder(this.configuration);

   List Element mapperElements = rootElement.selectNodes("//mapper");

   for (Element mapperElement : mapperElements) {

   String mapperPath = mapperElement.attributeValue("resource");

   InputStream resourceAsStream = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(mapperPath);

   xmlMapperBuilder.parse(resourceAsStream);

   return configuration;

  

 

  定义XMLMapperBuilder类解析数据库配置信息

  

public class XMLMapperBuilder {

 

   private Configuration configuration;

   public XMLMapperBuilder(Configuration configuration) {

   this.configuration = configuration;

   public void parse(InputStream inputStream) throws DocumentException,

   ClassNotFoundException {

   Document document = new SAXReader().read(inputStream);

   Element rootElement = document.getRootElement();

   String namespace = rootElement.attributeValue("namespace");

   List Element select = rootElement.selectNodes("select");

   for (Element element : select) { //id的值

   String id = element.attributeValue("id");

   String parameterType = element.attributeValue("parameterType"); //输⼊参数

   String resultType = element.attributeValue("resultType"); //返回参数

   //statementId,后续调用通过statementId,找到对应的sql执行

   String key = namespace + "." + id;

   //sql语句

   String textTrim = element.getTextTrim();

   //封装 mappedStatement

   MappedStatement mappedStatement = new MappedStatement();

   mappedStatement.setId(id);

   mappedStatement.setParameterType(parameterType);

   mappedStatement.setResultType(resultType);

   mappedStatement.setSql(textTrim);

   //填充 configuration

   configuration.getMappedStatementMap().put(key, mappedStatement);

  

 

  现在我们可以通过调用配置解析的方法拿到Configuration对象了。但是我们实际使用,肯定是希望我给你配置信息、sql语句,再调用你的方法就返回结果了。
 

  所以我们还需要定义一个数据库操作接口(类)

  3.定义sql操作接口SqlSession

  

public interface SqlSession {

 

   //查询多个

   public E List E selectList(String statementId, Object... param) throws Exception;

   //查询一个

   public T T selectOne(String statementId,Object... params) throws Exception;

  

 

  对操作接口SqlSession做具体实现,这里主要是通过statementId找到对应的sql信息,进行执行

  代码中simpleExcutor做真正的数据库语句执行、返回参数封装等操作

  

public class DefaultSqlSession implements SqlSession {

 

   private Configuration configuration;

   private Executor simpleExcutor = new SimpleExecutor();

   public DefaultSqlSession(Configuration configuration) {

   this.configuration = configuration;

   @Override

   public E List E selectList(String statementId, Object... param) throws Exception {

   MappedStatement mappedStatement =

   configuration.getMappedStatementMap().get(statementId);

   List E query = simpleExcutor.query(configuration, mappedStatement, param);

   return query;

   @Override

   public T T selectOne(String statementId, Object... params) throws Exception {

   List Object objects = selectList(statementId, params);

   if (objects.size() == 1) {

   return (T) objects.get(0);

   } else {

   throw new RuntimeException("返回结果过多");

  

 

  4.编写数据库执行逻辑

  数据库操作类DefaultSqlSession中的selectList方法调用到了simpleExcutor.query()方法

  

public class SimpleExecutor implements Executor {

 

   private Connection connection = null;

   @Override

   public E List E query(Configuration configuration, MappedStatement mappedStatement, Object[] params) throws Exception {

   //获取连接

   connection = configuration.getDataSource().getConnection();

   // select * from user where id = #{id} and username = #{username} String sql =

   String sql = mappedStatement.getSql();

   //对sql进⾏处理

   BoundSql boundSql = getBoundSql(sql);

   // 3.获取预处理对象:preparedStatement

   PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(boundSql.getSqlText());

   // 4. 设置参数

   //获取到了参数的全路径

   String parameterType = mappedStatement.getParameterType();

   Class ? parameterTypeClass = getClassType(parameterType);

   List ParameterMapping parameterMappingList = boundSql.getParameterMappingList();

   for (int i = 0; i parameterMappingList.size(); i++) {

   ParameterMapping parameterMapping = parameterMappingList.get(i);

   String content = parameterMapping.getContent();

   //反射

   Field declaredField = parameterTypeClass.getDeclaredField(content);

   //暴力访问

   declaredField.setAccessible(true);

   Object o = declaredField.get(params[0]);

   preparedStatement.setObject(i+1,o);

   // 5. 执行sql

   ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();

   String resultType = mappedStatement.getResultType();

   Class ? resultTypeClass = getClassType(resultType);

   ArrayList Object objects = new ArrayList ();

   // 6. 封装返回结果集

   while (resultSet.next()){

   Object o =resultTypeClass.newInstance();

   //元数据

   ResultSetMetaData metaData = resultSet.getMetaData();

   for (int i = 1; i = metaData.getColumnCount(); i++) {

   // 字段名

   String columnName = metaData.getColumnName(i);

   // 字段的值

   Object value = resultSet.getObject(columnName);

   //使用反射或者内省,根据数据库表和实体的对应关系,完成封装

   PropertyDescriptor propertyDescriptor = new PropertyDescriptor(columnName, resultTypeClass);

   Method writeMethod = propertyDescriptor.getWriteMethod();

   writeMethod.invoke(o,value);

   objects.add(o);

   return (List E ) objects;

   @Override

   public void close() throws SQLException {

   private Class ? getClassType(String parameterType) throws ClassNotFoundException {

   if(parameterType!=null){

   Class ? aClass = Class.forName(parameterType);

   return aClass;

   return null;

   private BoundSql getBoundSql(String sql) {

   //标记处理类:主要是配合通⽤标记解析器GenericTokenParser类完成对配置⽂件等的解 析⼯作,其中

   //TokenHandler主要完成处理

   ParameterMappingTokenHandler parameterMappingTokenHandler = new

   ParameterMappingTokenHandler();

   //GenericTokenParser :通⽤的标记解析器,完成了代码⽚段中的占位符的解析,然后再根 据给定的

   // 标记处理器(TokenHandler)来进⾏表达式的处理

   //三个参数:分别为openToken (开始标记)、closeToken (结束标记)、handler (标记处 理器)

   GenericTokenParser genericTokenParser = new GenericTokenParser("#{", "}",

   parameterMappingTokenHandler);

   String parse = genericTokenParser.parse(sql);

   List ParameterMapping parameterMappings =

   parameterMappingTokenHandler.getParameterMappings();

   return new BoundSql(parse, parameterMappings);

  

 

  上面的注释比较详细,流程为

  根据对应的statementId获取到要执行的sql语句、调用参数、返回参数。

  对sql的占位符进行解析、调用参数进行设置

  根据解析到的入参字段,通过反射获取到对应的值,进行sql语句参数设定

  执行sql语句,使用反射、内省,根据数据库表和实体的对应关系,完成对象属性的设置,最终返回结果。

  通过以上步骤,我们获取到了数据库配置、sql语句信息。定义了数据库操作类SqlSession,但是我们并没有在什么地方调用解析配置文件。

  我们还需要一个东西把两者给串起来,这里我们可以使用工厂模式来生成SqlSession

  使用工厂模式创建SqlSession

  

public interface SqlSessionFactory {

 

   public SqlSession openSession();

  

 

  

public class DefaultSqlSessionFactory implements SqlSessionFactory{

 

   private Configuration configuration;

   public DefaultSqlSessionFactory(Configuration configuration) {

   this.configuration = configuration;

   @Override

   public SqlSession openSession() {

   return new DefaultSqlSession(configuration);

  

 

  同时为了屏蔽构建SqlSessionFactory工厂类时获取Configuration的解析过程,我们可以使用构建者模式来获得一个SqlSessionFactory类。

  

public class SqlSessionFactoryBuilder {

 

   public SqlSessionFactory build(InputStream inputStream) throws PropertyVetoException, DocumentException, ClassNotFoundException {

   XMLConfigBuilder xmlConfigerBuilder = new XMLConfigBuilder();

   Configuration configuration = xmlConfigerBuilder.parserConfiguration(inputStream);

   SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new DefaultSqlSessionFactory(configuration);

   return sqlSessionFactory;

  

 

  5.调用测试

  终于好了,通过以上几个步骤我们现在可以具体调用执行代码了。

  

 public static void main(String[] args) throws Exception {

 

   InputStream resourceAsSteam = Resources.getResourceAsSteam("sqlMapConfig.xml");

   SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(resourceAsSteam);

   SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();

   User user = new User();

   user.setId(1);

   user.setUsername("盖伦");

   User user2 = sqlSession.selectOne("user.selectOne", user);

   System.out.println(user2);

   List User users = sqlSession.selectList("user.selectList");

   for (User user1 : users) {

   System.out.println(user1);

  

 

  代码正确执行,输出
 

  ⾃定义框架优化

  上述⾃定义框架,解决了JDBC操作数据库带来的⼀些问题:例如频繁创建释放数据库连接,硬编
 

  码,⼿动封装返回结果集等问题,现在我们继续来分析刚刚完成的⾃定义框架代码,有没有什么问题呢?

  问题如下:

  dao的实现类中存在重复的代码,整个操作的过程模板重复(创建sqlsession,调⽤sqlsession⽅ 法,关闭sqlsession)

  dao的实现类中存在硬编码,调⽤sqlsession的⽅法时,参数statement的id硬编码

  我们可以使用代理模式,生成代理对象,在调用之前获取到执行方法的方法名、具体类。这样我们就能获取到statementId。

  为SqlSession类新增getMappper方法,获取代理对象

  

public interface SqlSession {

 

   public E List E selectList(String statementId, Object... param) throws Exception;

   public T T selectOne(String statementId,Object... params) throws Exception;

   //为Dao接口生成代理实现类

   public T T getMapper(Class ? mapperClass);

  

 

  

public class DefaultSqlSession implements SqlSession {

 

   private Configuration configuration;

   private Executor simpleExcutor = new SimpleExecutor();

   public DefaultSqlSession(Configuration configuration) {

   this.configuration = configuration;

   @Override

   public E List E selectList(String statementId, Object... param) throws Exception {

   MappedStatement mappedStatement =

   configuration.getMappedStatementMap().get(statementId);

   List E query = simpleExcutor.query(configuration, mappedStatement, param);

   return query;

   @Override

   public T T selectOne(String statementId, Object... params) throws Exception {

   List Object objects = selectList(statementId, params);

   if (objects.size() == 1) {

   return (T) objects.get(0);

   } else {

   throw new RuntimeException("返回结果过多");

   @Override

   public T T getMapper(Class ? mapperClass) {

   Object proxyInstance = Proxy.newProxyInstance(DefaultSqlSession.class.getClassLoader(), new Class[]{mapperClass}, new InvocationHandler() {

   @Override

   public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

   // selectOne

   String methodName = method.getName();

   // className:namespace

   String className = method.getDeclaringClass().getName();

   //statementId

   String statementId = className+.+methodName;

   Type genericReturnType = method.getGenericReturnType();

   //判断是否实现泛型类型参数化

   if (genericReturnType instanceof ParameterizedType){

   List Object objects = selectList(statementId,args);

   return objects;

   return selectOne(statementId,args);

   return (T) proxyInstance;

  

 

  定义业务数据dao接口

  

public interface IUserDao {

 

   //查询所有用户

   public List User findAll() throws Exception;

  
public static void main(String[] args) throws Exception {

   InputStream resourceAsSteam = Resources.getResourceAsSteam("sqlMapConfig.xml");

   SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(resourceAsSteam);

   SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();

   //获取到代理对象

   IUserDao userDao = sqlSession.getMapper(IUserDao.class);

   List User all = userDao.findAll();

   for (User user1 : all) {

   System.out.println(user1);

  

 

  为了解决JDBC操作数据库存在的问题,我们主要干了这些事

  定义sql配置文件来存放数据源、sql语句等信息。

  解析xml文件,存放到类对象Configuration、MappedStatement中。

  通过反射、自省等技术完成了参数的动态设置、返回结果集的封装

  为了解决statementId硬编码问题,我们使用了代理模式创建代理类来获取statementId信息。

  在过程中使用到了构建者模式、工厂模式。

  以下为本文的大体流程图:
 

  源码以及数据库建表语句链接 :java自定义简易持久层框架

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