怎么用Java手写持久层框架

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)：

    
    

    
    
    

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

    
        select * from user
    

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

mapper.xml

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

    
        select * from user
    

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 + "." + idMappedStatement：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)：

        8
        8
    

    
        
            mysql
            mysql-connector-java
            8.0.22
        
        
            c3p0
            c3p0
            0.9.1.2
        
        
            log4j
            log4j
            1.2.12
        
        
            junit
            junit
            4.10
        
        
            dom4j
            dom4j
            1.6.1
        
        
            jaxen
            jaxen
            1.1.6
        
    

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 mappedStatementMap = new HashMap<>();

    public DataSource getDataSource() {
        return dataSource;
    }

    public Configuration setDataSource(DataSource dataSource) {
        this.dataSource = dataSource;
        return this;
    }

    public Map getMappedStatementMap() {
        return mappedStatementMap;
    }

    public Configuration setMappedStatementMap(Map 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 XMLConfigBuilder() {
        this.configuration = new Configuration();
    }

    public Configuration parserConfiguration(InputStream inputStream) throws DocumentException, PropertyVetoException, ClassNotFoundException {
        Document document = new SAXReader().read(inputStream);
        Element rootElement = document.getRootElement();
        List 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 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 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  List selectList(String statementId, Object... param) throws Exception;

	//查询一个
    public  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  List selectList(String statementId, Object... param) throws Exception {
        MappedStatement mappedStatement =
                configuration.getMappedStatementMap().get(statementId);
        List query = simpleExcutor.query(configuration, mappedStatement, param);
        return query;
    }

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