如何编写MyBatis插件：延迟加载、缓存与接口绑定原理

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MyBatis是一款非常受欢迎的持久层框架，今天咱们就深入探讨下MyBatis里几个关键特性的原理，包括插件运行原理、延迟加载原理、一级缓存与二级缓存原理，还有接口绑定原理，顺便也讲讲怎么编写MyBatis插件。

一、MyBatis插件运行原理与编写方法

（一）插件运行原理

MyBatis的插件机制很巧妙，它是基于拦截器（Interceptor）来实现的，利用动态代理对核心组件进行拦截。通过这个机制，开发者能在特定的执行点，比如执行器（Executor）、语句处理器（StatementHandler）、参数处理器（ParameterHandler）、结果处理器（ResultSetHandler）这些地方，插入自己定义的逻辑。而且，插件的运行还依赖于MyBatis的责任链模式。

MyBatis提供了四种可以拦截的核心对象：

Executor（执行器）：主要负责SQL语句的执行，同时还管理着缓存。
StatementHandler（语句处理器）：它的任务是对SQL语句进行预编译，然后执行这些语句。
ParameterHandler（参数处理器）：负责给SQL语句设置参数。
ResultSetHandler（结果处理器）：将查询结果进行映射处理。

MyBatis插件的运行流程大概是这样的：

在MyBatis初始化的时候，会通过Configuration加载插件。
插件会通过动态代理的方式，把目标对象包装起来。
当目标方法执行的时候，就会调用插件的intercept方法，这时候咱们自定义的逻辑就能派上用场了。

（二）如何编写一个插件

编写MyBatis插件，需要实现Interceptor接口，并且用注解指定拦截的目标。下面是一个简单的分页插件示例：

import org.apache.ibatis.executor.statement.StatementHandler;
import org.apache.ibatis.plugin.*;
import java.sql.Connection;
import java.util.Properties;

// 使用@Intercepts和@Signature注解指定拦截的对象和方法
@Intercepts({
    @Signature(type = StatementHandler.class, method = "prepare", args = {Connection.class, Integer.class})
})
public class SimplePagePlugin implements Interceptor {
    // 定义每页大小和当前页码
    private int pageSize; 
    private int pageNum;  

    // 实现intercept方法，编写拦截逻辑
    @Override
    public Object intercept(Invocation invocation) throws Throwable {
        // 获取被代理的StatementHandler对象
        StatementHandler statementHandler = (StatementHandler) invocation.getTarget();
        // 获取原始SQL语句
        String sql = statementHandler.getBoundSql().getSql();
        // 修改SQL，添加分页逻辑
        String pageSql = sql + " LIMIT " + (pageNum - 1) * pageSize + ", " + pageSize;
        // 通过反射修改SQL
        Field field = statementHandler.getBoundSql().getClass().getDeclaredField("sql");
        field.setAccessible(true);
        field.set(statementHandler.getBoundSql(), pageSql);
        // 继续执行原方法
        return invocation.proceed();
    }

    // 决定是否包装目标对象，只有符合拦截条件的对象才会被代理
    @Override
    public Object plugin(Object target) {
        return Plugin.wrap(target, this);
    }

    // 从配置中获取参数
    @Override
    public void setProperties(Properties properties) {
        this.pageSize = Integer.parseInt(properties.getProperty("pageSize", "10"));
        this.pageNum = Integer.parseInt(properties.getProperty("pageNum", "1"));
    }
}

写好插件后，还得在mybatis-config.xml文件里注册插件：

<plugins>
    <plugin interceptor="com.example.SimplePagePlugin">
        <property name="pageSize" value="5"/>
        <property name="pageNum" value="1"/>
    </plugin>
</plugins>

这里简单分析下代码原理：

@Intercepts和@Signature用来明确指定要拦截的对象和方法。
intercept方法里写的就是具体的拦截逻辑，invocation.proceed()表示调用原始方法。
plugin方法决定是否对目标对象进行包装，用Plugin.wrap生成代理。
setProperties方法用来接收配置文件里的参数。

总的来说，MyBatis插件通过动态代理和责任链实现功能扩展，编写插件时要清楚拦截点，实现Interceptor接口，像分页、日志这些功能都能用插件来实现。

二、MyBatis延迟加载

（一）是否支持延迟加载

MyBatis是支持延迟加载（Lazy Loading）的，不过默认是关闭状态，需要手动配置才能开启。

（二）配置方式

在mybatis-config.xml文件里进行如下配置：

<settings>
    <setting name="lazyLoadingEnabled" value="true"/> <!-- 全局启用延迟加载 -->
    <setting name="aggressiveLazyLoading" value="false"/> <!-- 是否激进加载，默认 false -->
</settings>

（三）延迟加载原理

MyBatis的延迟加载依赖于动态代理和结果映射机制。当执行查询主对象的操作时，与之关联的对象并不会马上加载，而是生成一个代理对象。只有在首次访问这个关联对象的时候，才会真正触发加载操作。

这里面有两个核心组件：

ResultMap：主要用来定义对象之间的关联关系。
ProxyFactory：负责生成代理对象，默认使用Javassist或CGLIB。

执行流程如下：

执行主查询，返回主对象。
关联对象的字段会被设置为代理对象。
当访问关联对象时，代理对象会触发子查询来加载数据。

假设User和Order有关联关系，示例代码如下：

<resultMap id="userMap" type="User">
    <id property="id" column="id"/>
    <result property="name" column="name"/>
    <association property="order" column="order_id" javaType="Order" select="com.example.OrderMapper.selectOrderById"/>
</resultMap>

<select id="selectUser" resultMap="userMap">
    SELECT id, name, order_id FROM user WHERE id = #{id}
</select>

<select id="selectOrderById" resultType="Order">
    SELECT * FROM order WHERE id = #{id}
</select>

SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();
User user = session.selectOne("com.example.UserMapper.selectUser", 1);
System.out.println(user.getName()); // 主查询执行
System.out.println(user.getOrder().getOrderNo()); // 子查询触发

原理分析：
当lazyLoadingEnabled=true时，MyBatis会为order属性生成代理。当访问getOrder()方法时，代理就会调用selectOrderById去查询数据库。

不过要注意，虽然延迟加载能减少初始查询的开销，但可能会出现N+1问题，也就是多次执行子查询。

三、MyBatis缓存：一级缓存与二级缓存

（一）一级缓存

作用范围：一级缓存的作用范围是SqlSession级别，默认是开启的。
实现原理：它使用PerpetualCache（基于HashMap）来存储数据，位于BaseExecutor中。缓存的键由MappedStatement ID + 参数 + SQL组成，对应的值就是查询结果。
生命周期：在SqlSession创建的时候初始化，关闭SqlSession时销毁。另外，执行增删改操作或者调用clearCache()方法，都会清空一级缓存。
代码示例：

SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();
User user1 = session.selectOne("com.example.UserMapper.selectUser", 1); // 查询数据库
User user2 = session.selectOne("com.example.UserMapper.selectUser", 1); // 缓存命中
session.close();

（二）二级缓存

作用范围：二级缓存的作用范围是Mapper级别，它可以跨SqlSession共享数据，不过需要手动开启。
实现原理：二级缓存使用Cache接口，默认实现也是PerpetualCache，存储在Configuration的caches中。而且，还能集成第三方缓存，比如Ehcache。
配置方式：

<settings>
    <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
</settings>
<mapper namespace="com.example.UserMapper">
    <cache/>
</mapper>

生命周期：二级缓存跟随Mapper的生命周期，执行增删改操作会清空对应Mapper的缓存。
代码示例：

SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession();
User user1 = session1.selectOne("com.example.UserMapper.selectUser", 1); // 查询数据库
session1.close();

SqlSession session2 = sqlSessionFactory.openSession();
User user2 = session2.selectOne("com.example.UserMapper.selectUser", 1); // 缓存命中
session2.close();

（三）对比分析

下面用表格对比一下一级缓存和二级缓存：

特性	一级缓存	二级缓存
作用范围	SqlSession	Mapper
默认状态	开启	关闭
存储位置	BaseExecutor	Configuration
清空条件	增删改、关闭session	增删改
配置复杂度	无需配置	需要手动配置

总的来说，一级缓存简单高效，适合在单次会话中使用；二级缓存能跨会话共享，在读取操作多、写入操作少的场景下很适用，但要注意数据一致性的问题。

四、MyBatis接口绑定：原理与示例

（一）接口绑定原理

MyBatis的接口绑定是通过动态代理实现的，它能把Mapper接口和XML文件或者注解里的SQL语句绑定起来，这样咱们就不用手动去实现接口了。

这里面的核心组件有：

MapperProxy：动态代理类。
MapperRegistry：负责注册和管理Mapper接口。

执行流程如下：

在Configuration初始化的时候，会解析Mapper接口和对应的XML文件。
使用MapperProxyFactory为接口生成代理对象。
调用接口方法时，代理对象会根据方法名和命名空间定位MappedStatement，然后执行对应的SQL语句。

（二）示例

定义接口：

public interface UserMapper {
    User selectUser(int id);
}

编写XML文件：

<mapper namespace="com.example.UserMapper">
    <select id="selectUser" resultType="User">
        SELECT * FROM user WHERE id = #{id}
    </select>
</mapper>

使用示例：

SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();
UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);
User user = mapper.selectUser(1); // 代理执行 SQL

（三）源码分析

getMapper方法：

public <T> T getMapper(Class<T> type) {
    return configuration.getMapper(type, this);
}

代理生成：

public class MapperProxy<T> implements InvocationHandler {
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        // 根据方法名和参数执行对应的 MappedStatement
        return mapperMethod.execute(sqlSession, args);
    }
}

MyBatis通过动态代理实现接口绑定，简化了开发过程，提高了开发的灵活性。

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