虽然我们都知道有23个设计模式，但是大多停留在概念层面，真实开发中很少遇到。Mybatis源码中使用了大量的设计模式，阅读源码并观察设计模式在其中的应用，能够更深入的理解设计模式。
Mybatis至少遇到了以下的设计模式的使用：
1、Builder模式，例如SqlSessionFactoryBuilder、XMLConfigBuilder、XMLMapperBuilder、XMLStatementBuilder、CacheBuilder；
2、工厂模式：例如SqlSessionFactory、ObjectFactory、MapperProxyFactory；
3、单例模式：例如ErrorContext和LogFactory；
4、代理模式：Mybatis实现的核心，比如MapperProxy、ConnectionLogger，用的jdk的动态代理；还有executor.loader包使用了cglib或者javassist达到延迟加载的效果；
5、组合模式：例如SqlNode和各个子类ChooseSqlNode等；
6、模板方法模式：例如BaseExecutor和SimpleExecutor，还有BaseTypeHandler和所有的子类例如IntegerTypeHandler；
7、适配器模式：例如Log的Mybatis接口和它对jdbc、log4j等各种日志框架的适配实现；
8、装饰者模式：例如Cache包中的cache.decorators子包中等各个装饰者的实现；
9、迭代器模式：例如迭代器模式PropertyTokenizer；
10、责任链模式：例如Interceptor、InterceptorChain
接下来挨个模式进行解读，先介绍模式自身的知识，然后解读在Mybatis中怎样应用了该模式。
1、Builder模式
Builder模式的定义是“将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。”，它属于创建类模式。一般来说，如果一个对象的构建比较复杂，超出了构造函数所能包含的范围，就可以使用工厂模式和Builder模式。相对于工厂模式会产出一个完整的产品，Builder应用于更加复杂的对象的构建，甚至只会构建产品的一个部分。
在Mybatis环境的初始化过程中，SqlSessionFactoryBuilder会调用XMLConfigBuilder读取所有的MybatisMapConfig.xml和所有的*Mapper.xml文件，构建Mybatis运行的核心对象Configuration对象，然后将该Configuration对象作为参数构建一个SqlSessionFactory对象。其中XMLConfigBuilder在构建Configuration对象时，也会调用XMLMapperBuilder用于读取*Mapper文件，而XMLMapperBuilder会使用XMLStatementBuilder来读取和build所有的SQL语句。
在这个过程中，有一个相似的特点，就是这些Builder会读取文件或者配置，然后做大量的XpathParser解析、配置或语法的解析、反射生成对象、存入结果缓存等步骤，这么多的工作都不是一个构造函数所能包括的，因此大量采用了Builder模式来解决。
对于builder的具体类，方法都大都用build*开头，比如SqlSessionFactoryBuilder为例，它包含以下方法：
即根据不同的输入参数来构建SqlSessionFactory这个工厂对象。
2、工厂模式
在Mybatis中比如SqlSessionFactory使用的是工厂模式，该工厂没有那么复杂的逻辑，是一个简单工厂模式。简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：又称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建型模式。在简单工厂模式中，可以根据参数的不同返回不同类的实例。简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。
SqlSession可以认为是一个Mybatis工作的核心的接口，通过这个接口可以执行执行SQL语句、获取Mappers、管理事务。类似于连接MySQL的Connection对象。
可以看到，该Factory的openSession方法重载了很多个，分别支持autoCommit、Executor、Transaction等参数的输入，来构建核心的SqlSession对象。
在DefaultSqlSessionFactory的默认工厂实现里，有一个方法可以看出工厂怎么产出一个产品：
private SqlSession openSessionFromDataSource(ExecutorType execType, TransactionIsolationLevel level, boolean autoCommit) {
Transaction tx = null;
try {
final Environment environment = configuration.getEnvironment();
final TransactionFactory transactionFactory = getTransactionFactoryFromEnvironment(environment);
tx = transactionFactory.newTransaction(environment.getDataSource(), level, autoCommit);
final Executor executor = configuration.newExecutor(tx, execType);
return new DefaultSqlSession(configuration, executor, autoCommit);
} catch (Exception e) {
closeTransaction(tx); // may have fetched a connection so lets call close()
throw ExceptionFactory.wrapException("Error opening session. Cause: " + e, e);
} finally {
ErrorContext.instance().reset();
}
}这是一个openSession调用的底层方法，该方法先从configuration读取对应的环境配置，然后初始化TransactionFactory获得一个Transaction对象
然后通过Transaction获取一个Executor对象，最后通过configuration、Executor、是否autoCommit三个参数构建了SqlSession。
在这里其实也可以看到端倪，SqlSession的执行，其实是委托给对应的Executor来进行的。
而对于LogFactory，它的实现代码：
public final class LogFactory {
/**
* Marker to be used by logging implementations that support markers.
*/
public static final String MARKER = "MYBATIS";
private static Constructor<? extends Log> logConstructor;
static {
tryImplementation(LogFactory::useSlf4jLogging);
tryImplementation(LogFactory::useCommonsLogging);
tryImplementation(LogFactory::useLog4J2Logging);
tryImplementation(LogFactory::useLog4JLogging);
tryImplementation(LogFactory::useJdkLogging);
tryImplementation(LogFactory::useNoLogging);
}
private LogFactory() {
// disable construction
}
public static Log getLog(Class<?> clazz) {
return getLog(clazz.getName());
}
public static Log getLog(String logger) {
try {
return logConstructor.newInstance(logger);
} catch (Throwable t) {
throw new LogException("Error creating logger for logger " + logger + ". Cause: " + t, t);
}
}
......
}这里有个特别的地方，Log变量的的类型是Constructorextends Log>
也就是说该工厂生产的不只是一个产品，而是具有Log公共接口的一系列产品，比如Log4jImpl、Slf4jImpl等很多具体的Log。
3、单例模式
单例模式(Singleton Pattern)：单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。单例模式的要点有三个：一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。单例模式是一种对象创建型模式，单例模式又名单件模式或单态模式。
在Mybatis中有两个地方用到单例模式，ErrorContext和LogFactory，其中ErrorContext是用在每个线程范围内的单例，用于记录该线程的执行环境错误信息
而LogFactory则是提供给整个Mybatis使用的日志工厂，用于获得针对项目配置好的日志对象。
ErrorContext的单例实现代码：
public class ErrorContext {
private static final String LINE_SEPARATOR = System.lineSeparator();
private static final ThreadLocal<ErrorContext> LOCAL = ThreadLocal.withInitial(ErrorContext::new);
private ErrorContext stored;
private String resource;
private String activity;
private String object;
private String message;
private String sql;
private Throwable cause;
private ErrorContext() {
}
public static ErrorContext instance() {
return LOCAL.get();
}
......
}构造函数是private修饰，具有一个static的局部instance变量和一个获取instance变量的方法，在获取实例的方法中，先判断是否为空如果是的话就先创建，然后返回构造好的对象。只是这里有个有趣的地方是，LOCAL的静态实例变量使用了ThreadLocal修饰，也就是说它属于每个线程各自的数据，而在instance()方法中，先获取本线程的该实例，如果没有就创建该线程独有的ErrorContext。
4、代理模式
代理模式可以认为是Mybatis的核心使用的模式，正是由于这个模式，我们只需要编写Mapper.java接口，不需要实现，由Mybatis后台帮我们完成具体SQL的执行。
代理模式(Proxy Pattern) ：给某一个对象提供一个代理，并由代理对象控制对原对象的引用。代理模式的英文叫做Proxy或Surrogate，它是一种对象结构型模式。
代理模式包含如下角色：
- Subject: 抽象主题角色
- Proxy: 代理主题角色
- RealSubject: 真实主题角色
这里有两个步骤，第一个是提前创建一个Proxy，第二个是使用的时候会自动请求Proxy，然后由Proxy来执行具体事务；
当我们使用Configuration的getMapper方法时，会调用mapperRegistry.getMapper方法，而该方法又会调用mapperProxyFactory.newInstance(sqlSession)来生成一个具体的代理：
public class MapperProxyFactory<T> {
private final Class<T> mapperInterface;
private final Map<Method, MapperMethodInvoker> methodCache = new ConcurrentHashMap<>();
public MapperProxyFactory(Class<T> mapperInterface) {
this.mapperInterface = mapperInterface;
}
public Class<T> getMapperInterface() {
return mapperInterface;
}
public Map<Method, MapperMethodInvoker> getMethodCache() {
return methodCache;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
protected T newInstance(MapperProxy<T> mapperProxy) {
return (T) Proxy.newProxyInstance(mapperInterface.getClassLoader(), new Class[] { mapperInterface }, mapperProxy);
}
public T newInstance(SqlSession sqlSession) {
final MapperProxy<T> mapperProxy = new MapperProxy<>(sqlSession, mapperInterface, methodCache);
return newInstance(mapperProxy);
}
}在这里，先通过T newInstance(SqlSession sqlSession)方法会得到一个MapperProxy对象，然后调用T newInstance(MapperProxymapperProxy)生成代理对象然后返回。而查看MapperProxy的代码，可以看到如下内容：
public class MapperProxy<T> implements InvocationHandler, Serializable {
private static final long serialVersionUID = -4724728412955527868L;
private static final int ALLOWED_MODES = MethodHandles.Lookup.PRIVATE | MethodHandles.Lookup.PROTECTED
| MethodHandles.Lookup.PACKAGE | MethodHandles.Lookup.PUBLIC;
private static final Constructor<Lookup> lookupConstructor;
private static final Method privateLookupInMethod;
private final SqlSession sqlSession;
private final Class<T> mapperInterface;
private final Map<Method, MapperMethodInvoker> methodCache;
public MapperProxy(SqlSession sqlSession, Class<T> mapperInterface, Map<Method, MapperMethodInvoker> methodCache) {
this.sqlSession = sqlSession;
this.mapperInterface = mapperInterface;
this.methodCache = methodCache;
}
static {
Method privateLookupIn;
try {
privateLookupIn = MethodHandles.class.getMethod("privateLookupIn", Class.class, MethodHandles.Lookup.class);
} catch (NoSuchMethodException e) {
privateLookupIn = null;
}
privateLookupInMethod = privateLookupIn;
Constructor<Lookup> lookup = null;
if (privateLookupInMethod == null) {
// JDK 1.8
try {
lookup = MethodHandles.Lookup.class.getDeclaredConstructor(Class.class, int.class);
lookup.setAccessible(true);
} catch (NoSuchMethodException e) {
throw new IllegalStateException(
"There is neither 'privateLookupIn(Class, Lookup)' nor 'Lookup(Class, int)' method in java.lang.invoke.MethodHandles.",
e);
} catch (Exception e) {
lookup = null;
}
}
lookupConstructor = lookup;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
try {
if (Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) {
return method.invoke(this, args);
} else {
return cachedInvoker(method).invoke(proxy, method, args, sqlSession);
}
} catch (Throwable t) {
throw ExceptionUtil.unwrapThrowable(t);
}
}
private MapperMethodInvoker cachedInvoker(Method method) throws Throwable {
try {
// A workaround for https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8161372
// It should be removed once the fix is backported to Java 8 or
// MyBatis drops Java 8 support. See gh-1929
MapperMethodInvoker invoker = methodCache.get(method);
if (invoker != null) {
return invoker;
}
return methodCache.computeIfAbsent(method, m -> {
if (m.isDefault()) {
try {
if (privateLookupInMethod == null) {
return new DefaultMethodInvoker(getMethodHandleJava8(method));
} else {
return new DefaultMethodInvoker(getMethodHandleJava9(method));
}
} catch (IllegalAccessException | InstantiationException | InvocationTargetException
| NoSuchMethodException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
} else {
return new PlainMethodInvoker(new MapperMethod(mapperInterface, method, sqlSession.getConfiguration()));
}
});
} catch (RuntimeException re) {
Throwable cause = re.getCause();
throw cause == null ? re : cause;
}
}
private MethodHandle getMethodHandleJava9(Method method)
throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
final Class<?> declaringClass = method.getDeclaringClass();
return ((Lookup) privateLookupInMethod.invoke(null, declaringClass, MethodHandles.lookup())).findSpecial(
declaringClass, method.getName(), MethodType.methodType(method.getReturnType(), method.getParameterTypes()),
declaringClass);
}
private MethodHandle getMethodHandleJava8(Method method)
throws IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {
final Class<?> declaringClass = method.getDeclaringClass();
return lookupConstructor.newInstance(declaringClass, ALLOWED_MODES).unreflectSpecial(method, declaringClass);
}
interface MapperMethodInvoker {
Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args, SqlSession sqlSession) throws Throwable;
}
private static class PlainMethodInvoker implements MapperMethodInvoker {
private final MapperMethod mapperMethod;
public PlainMethodInvoker(MapperMethod mapperMethod) {
super();
this.mapperMethod = mapperMethod;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args, SqlSession sqlSession) throws Throwable {
return mapperMethod.execute(sqlSession, args);
}
}
private static class DefaultMethodInvoker implements MapperMethodInvoker {
private final MethodHandle methodHandle;
public DefaultMethodInvoker(MethodHandle methodHandle) {
super();
this.methodHandle = methodHandle;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args, SqlSession sqlSession) throws Throwable {
return methodHandle.bindTo(proxy).invokeWithArguments(args);
}
}
}
郭慕荣
