ORM 思想及相关框架(Hibernate以及MyBatis)实现原理

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前言：

眼前你们对“orm框架的原理是什么”大概比较着重，朋友们都需要剖析一些“orm框架的原理是什么”的相关资讯。那么小编也在网上汇集了一些有关“orm框架的原理是什么””的相关知识，希望各位老铁们能喜欢，看官们快快来了解一下吧！

该课程要求程序员必须已经基本掌握 xml 解析，反射，JDBC，Hibernate，MyBatis，Maven 等相关技术

课程大纲

ORM 思想

ORM 的经典应用：Hibernate 案例及实现原理

ORM 的经典应用：MyBatis 案例及实现原理

自定义一个 ORM 框架：MiniORM

一．ORM 思想

目前，通过 Java 语言连接并操作数据库的技术或方式已经有很多了，例如：JDBC， Hibernate，MyBatis，TopLink 等等。其中 JDBC 是 Java 原生的 API，支持连接并操作各种关系型数据库。相信每个程序员都是从 JDBC 开始学起的，然后才接触到各种持久层框架。

JDBC 作为 Java 原生 API，有优点，也有缺点，这里主要说一下缺点：

1.编码繁琐，效率低

2.数据库连接的创建和释放比较重复，也造成了系统资源的浪费

3.大量硬编码，缺乏灵活性，不利于后期维护

4.参数的赋值和数据的封装全是手动进行

… …

可能有些程序员还可以再列出一些 JDBC 的缺点，如果你已经很久没有使用过 JDBC 了，印象已经不深刻了，那么相信下面的代码能勾引起你的些许回忆。

ublic List<Book> findAll() { Connection connection = null;PreparedStatement preparedStatement = null; ResultSet resultSet = null;List<Book> bookList = null;try {//加载数据库驱动Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");//通过驱动管理类获取数据库链接connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root", "123");//定义 sql 语句	?表示占位符String sql = "select * from t_book where author = ?";//获取预处理 statementpreparedStatement = 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, "张三");//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bookList = new ArrayList<>(); while(resultSet.next()){Book book=new Book(); book.setId(resultSet.getInt("id")); book.setName(resultSet.getString("bname")); book.setAuthor(resultSet.getString("author")); book.setPrice(resultSet.getDouble("price")); bookList.add(book);}return bookList;} catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return null;}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();}}}}

正是因为 JDBC 存在着各种问题，所以才导致很多持久层框架应运而生，例如：Hibernate 和 MyBatis，这两个都是目前比较流行的持久层框架，都对 JDBC 进行了更高级的封装和优化，相信大家对这两个框架都比较熟悉。

很多程序员其实都亲自尝试过自己对 JDBC 进行封装和优化，设计并编写过一些 API，每个程序员在做这个事情时，可能设计以及实现的思想都是不一样的，这些思想各有特点，各有千秋，可以分为两大类：

第一类：着重对 JDBC 进行 API 层的抽取和封装，以及功能的增强，典型代表是 Apache 的

DbUtils。

程序员在使用 DbUtils 时仍然需要编写sql 语句并手动进行数据封装，但是 API 的使用比JDBC

方便了很多，下面是使用 DbUtils 的代码片段：

@Testpublic void testQuery(){//创建 queryRunner 对象，用来操作 sql 语句QueryRunner qr = new QueryRunner(JDBCUtils.getDataSource());//编写 sql 语句String sql = "select * from user";//执行 sql 语句try {List<User> list = qr.query(sql, new BeanListHandler<User>(User.class)); System.out.println(list);} catch (SQLException e) { e.printStackTrace();}}

第二类：借鉴面向对象的思想，让程序员以操作对象的方式操作数据库，无需编写 sql 语句，典型代表是 ORM。ORM(Object Relational Mapping)吸收了面向对象的思想，把对 sql 的操作转换为对象的操作，从而让程序员使用起来更加方便和易于接受。这种转换是通过对象和表之间的元数据映射实现的，这是实现 ORM 的关键，如下图所示：

由于类和表之间以及属性和字段之间建立起了映射关系，所以，通过 sql 对表的操作就可以转换为对象的操作，程序员从此无需编写 sql 语句，由框架根据映射关系自动生成，这就是 ORM 思想。

目前比较流行的 Hibernate 和 MyBatis 都采用了 ORM 思想，一般我们把 Hibernate 称之为全自动的 ORM 框架，把 MyBatis 称之为半自动的 ORM 框架。使用过这两个框架的程序员，对于 ORM 一定不会陌生。同时，ORM 也是 JPA(SUN 推出的持久层规范)的核心内容，如下图所示：

二．ORM 的经典应用：Hibernate

Hibernate 就是应用 ORM 思想建立的一个框架，一般我们把它称之为全自动的 ORM 框架，程序员在使用 Hibernate 时几乎不用编写 sql 语句，而是通过操作对象即可完成对数据库的增删改查。

2.1Hibernate 案例

本次课程不是为了讲解 Hibernate 框架是如何使用的，而是想通过 Hibernate 框架让大家对 ORM 思想有一个更加深入的理解，接下来我们从一个案例开始：

1.pom.xml

<groupId>cn.itcast.orm</groupId><artifactId>HibernateDemo</artifactId><version>1.0-SNAPSHOT</version><dependencies><dependency><groupId>org.hibernate</groupId><artifactId>hibernate-core</artifactId><version>5.3.6.Final</version></dependency><dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>4.12</version></dependency><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><version>5.1.36</version></dependency></dependencies><build><resources><resource><directory>src/main/java</directory><includes> <!--为了编译时能加载包中的 xml 文件--><include>**/*.xml</include></includes><filtering>false</filtering></resource><resource> <!--为了编译时能加载 resources 中的 xml 文件--><directory>src/main/resources</directory><includes><include>**/*.xml</include></includes><filtering>false</filtering></resource></resources></build>

2.Hibernate 核心配置文件 hibernate.cfg.xml

<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?><!DOCTYPE hibernate-configuration PUBLIC"-//Hibernate/Hibernate Configuration DTD//EN" ""><hibernate-configuration><session-factory><property name="connection.url">jdbc:mysql://localhost:3306/test</property><property name="connection.driver_class">com.mysql.jdbc.Driver</property><property name="connection.username">root</property><property name="connection.password">123</property><property name="hbm2ddl.auto">update</property><property name="dialect">org.hibernate.dialect.MySQLDialect</property><property name="show_sql">true</property><mapping class="cn.itcast.orm.entity.Book"/> <!--带有映射注解的实体类--><mapping resource="cn/itcast/orm/entity/Book.hbm.xml"/> <!--映射配置文件--></session-factory></hibernate-configuration>

该配置文件主要设置了数据库连接信息和映射配置文件的位置信息

3.实体类 Book.java

public class Book {private int id; //主键private String name; //图书名字private String author; //图书作者private double price; //图书价格... ...}

这就是一个普通的实体类，描述和存储图书信息

4.映射配置文件 Book.hbm.xml

<hibernate-mapping><class name="cn.itcast.orm.entity.Book" table="t_book"><id name="id"><column name="bid"/><generator class="identity"/> <!--主键的值采用自增方式--></id><property name="name"><column name="bname"/></property><property name="author"><column name="author"/></property><property name="price"><column name="price"/></property></class></hibernate-mapping>

该配置文件非常关键，重点体现了 ORM 思想，类和表之间，属性和字段之间的映射关

系清晰明了，当然现在也非常流行注解的方式，就是把映射关系以注解的方式放在实体类中，如下所示：

@Entity@Table(name = "t_book") public class Book {@Id@GeneratedValue(strategy=GenerationType.IDENTITY) //数据库自增@Column(name = "bid")private Integer id; //主键@Column(name="bname") private String name; //图书名字@Column(name="author")private String author; //图书作者@Column(name="price")private double price; //图书价格... ...}

不管你用 xml 配置的方式，还是注解的方式，其本质都是一样的，都是为了通过 ORM

思想把类和表之间，属性和字段之间的映射关系设置好。

5.测试类

public class BookTest {private SessionFactory factory;@Beforepublic void init(){//1. 创建一个 Configuration 对象，解析 hibernate 的核心配置文件Configuration cfg=new Configuration().configure();//2. 创建 SessinFactory 对象，解析映射信息并生成基本的 sql factory=cfg.buildSessionFactory();}@Testpublic void testSave(){//3. 得到 Session 对象，该对象具有增删改查的方法Session session=factory.openSession();//4. 开启事务Transaction tx=session.beginTransaction();//5. 保存数据Book book=new Book(); book.setName("java 从入门到精通"); book.setAuthor(" 传 智 播 客 "); book.setPrice(9.9); session.save(book);//6. 提交事务tx.commit();//7. 释放资源session.close();}@Testpublic void testGet(){//3. 得到 Session 对象，该对象具有增删改查的方法Session session=factory.openSession();//4. 通过 Session 对象进行查询Book book=session.get(Book.class,2); System.out.println(book);//5. 释放资源session.close();}@Testpublic void testDelete(){//3. 得到 Session 对象，该对象具有增删改查的方法Session session=factory.openSession();//4. 开启事务管理Transaction tx=session.beginTransaction();//5. 删除数据Book book=new Book(); book.setId(2); session.delete(book);//6. 提交事务tx.commit();;//7. 释放资源session.close();}}

该测试类使用 Hibernate 的 API 实现了图书的添加，查询和删除功能，程序员无需编写sql 语句，只需要像平时一样操作对象即可，然后由Hibernate 框架自动生成 sql 语句，如下图所示：

2.2Hibernate 的 ORM 实现原理

接下来我们通过上述案例来讲解一下 Hibernate 框架是如何应用 ORM 思想的，一起剖析一下 Hibernate 的内部实现原理。

其实不管使用什么框架，最终都需要生成 sql 语句，因为数据库需要的就是 sql 语句，而我们在使用Hibernate 编码时没有编写sql 语句，只是提供了对象，那么 Hibernate 是如何根据对象生成sql 语句的呢?接下来我们一起跟踪并分析一下 Hibernate 5.x 的源码。

1.Configuration cfg = new Configuration().configure();

1.1在 new Configuration()时，进行了 hibernate 的环境初始化工作，相关对象和容器被创建了出来，如下图所示：

红框中的两个对象大家要尤为注意，一个是第 158 行的 StandardServiceRegistryBuilder,

一个是第 161 行的 Properties 对象，后面的源码中会重点用到这两个对象。

1.2接下来跟踪调用 configure()方法，如下图所示：

第 244 行的 configure(…)方法会默认加载名字为 hibernate.cfg.xml 的配置文件，然后去解析该配置文件并把解析到的数据存放到一个 Properties 中(第 258 和 261 行代码)。解析出来的数据如下图所示：

通过上图大家能很清晰得看到，hibernate.cfg.xml 中的信息被解析出来并存到了一个

Properties 中。

1.3我们再跟踪一下第 258 行的代码，这行代码调用了 StandardServiceRegistryBuilder

对象的 config 方法，如下图所示：

第 165 行从 hibernate.cfg.xml 中解析出来映射配置文件和实体类的信息，并在第 178 行进行了合并汇总，最终存储到了 aggregatedCfgXml 中，如下图所示：

总之，第一步 Configuration cfg = new Configuration().configure(); 已经把 hibernate.cfg.xml

中的信息全部解析了出来并进行了存储。

2.SessionFactory factory = cfg.buildSessionFactory();

由 Configuration 对象的 buildSessionFactory(…)方法创建会话工厂（SessionFactory），该

方法的代码非常多，这里只截取了部分关键代码：

第 723 行代码从 Properties 中得到配置文件中的数据

第 653 行和第 689 行分别创建 MetadataBuilder 对象并调用该对象的 build()方法解析了映射信息，然后存储到 Metadata 对象中，下列截图展示了从映射配置文件或实体类中解析出来的映射数据，包含哪个类和哪个表对应，哪个属性和哪个字段对应

第 708 行调用 SessionFatctoryBuilder 对象的 build()方法生成 sql 语句并返回

SessionFactory 实例，下面截图展示出了生成的 sql 语句：

会话工厂（SessionFactory）在 Hibernate 中实际上起到了一个缓冲区的作用，它缓存了Hibernate 自动生成的 SQL 语句和相关映射数据，只要生成了 sql 语句，那么后面实现增删改查就不在话下。

三．ORM 的经典应用：MyBatis

MyBatis 框架也应用了ORM 思想，一般我们把它称之为半自动的 ORM 框架，跟Hibernate 相比，MyBatis 更加轻量，更加灵活，为了保证这一点，程序员在使用 MyBatis 时需要自己编写 sql 语句，但是 API 的使用依然像Hibernate 一样简单方便。

3.1MyBatis 案例

本次课程不是为了讲解 MyBatis 框架是如何使用的，而是想通过 MyBatis 框架让大家对

ORM 思想有一个更加深入的理解，接下来我们从一个案例开始：

1.pom.xml

<groupId>cn.itcast.orm</groupId>

<artifactId>MyBatisDemo</artifactId>

<version>1.0-SNAPSHOT</version>

<groupId>org.mybatis</groupId>

<artifactId>mybatis</artifactId>

</dependency>

<groupId>mysql</groupId>

<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>

</dependency>

<groupId>junit</groupId>

<artifactId>junit</artifactId>

</dependency>

</dependencies>

<build>

</includes>

<filtering>false</filtering>

</resource>

<directory>src/main/resources</directory>

</includes>

<filtering>false</filtering>

</resource>

</resources>

</build>

2.MyBatis 核心配置文件 SqlMapConfig.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?><!DOCTYPE configurationPUBLIC "-//mybatis.org//DTD Config 3.0//EN" ""><configuration><typeAliases> <!-- 配置实体类别名 --><package name="cn.itcast.orm.entity"/></typeAliases><environments default="development"><environment id="development"><!-- 使用 jdbc 事务管理--><transactionManager type="JDBC" /><!-- 数据库连接信息--><dataSource type="POOLED"><property name="driver" value="com.mysql.jdbc.Driver" /><property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/test?characterEncoding=utf-8" /><property name="username" value="root" /><property name="password" value="123" /></dataSource></environment></environments><mappers> <!-- 加载 mapper 文件 --><package name="cn.itcast.orm.mapper"/></mappers>

该配置文件主要设置了数据库连接信息和映射配置文件的位置信息

3.实体类 DeptEmp.java

// 实体类：存储各部门的员工总数public class DeptEmp {private String deptName; //部门名称private int total; //员工总数... ...}

// 实体类：存储各部门的员工总数

public class DeptEmp {

private String deptName; //部门名称private int total; //员工总数

… …

}

//Mapper 接口public interface DeptEmpMapper {//查询各部门的员工总数List<DeptEmp> getEmpTotalByDept();}

这是 Mapper 接口，我们只需要定义方法，由 MyBatis 框架创建代理类(实现类)并实现功能

4.映射配置文件 DeptEmpMapper.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE mapperPUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN" ""><mapper namespace="cn.itcast.orm.mapper.DeptEmpMapper"><!--自定义 resultMap 配置实体类和结果集之间的映射关系--><resultMap type="DeptEmp" id="dept_emp_result_map"><result property="deptName" column="dname"/><result property="total" column="total"/></resultMap><!--定义查询语句--><select id="getEmpTotalByDept" resultMap="dept_emp_result_map">select dname, count(*) as total from dept,emp where emp.dept_id=dept.did group by dname</select></mapper>

MyBatis 其实会采用默认规则自动建立表和实体类之间，属性和字段之间的映射关系，但是

由于我们这个案例中是要查询各部门的员工总数，无法自动映射，所以我们自定义了一个resultMap 来配置实体类和查询结果之间的映射关系，想通过这个案例更加明显的体现一下ORM 思想。

5.测试类

public class DeptEmpTest {private SqlSessionFactory sqlSessionFactory = null; @Beforepublic void init() throws Exception {// 创建 SQLSessionFactoryBuilder 对象SqlSessionFactoryBuilder sqlSessionFactoryBuilder = new SqlSessionFactoryBuilder();// 加载配置文件InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("SqlMapConfig.xml");// 创建 SQLSessionFactory 对象sqlSessionFactory = sqlSessionFactoryBuilder.build(inputStream);}@Testpublic void testGetEmpTotalByDept() {//得到 sqlSession 对象SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();//得到 Mapper 代理对象DeptEmpMapper deptEmpMapper = sqlSession.getMapper(DeptEmpMapper.class);//调用方法实现查询各部门员工总数List<DeptEmp> list = deptEmpMapper.getEmpTotalByDept(); for (DeptEmp de : list) {System.out.println(de);}//关闭 sqlSession sqlSession.close();}}

该测试类通过MyBatis 的 API 实现了查询功能，如下图所示：

3.2MyBatis 的 ORM 实现原理

接下来我们通过上述案例来讲解一下 MyBatis 框架是如何应用 ORM 思想的，一起剖析一下 MyBatis 3.x 的内部实现原理。

1.解析 MyBatis 核心配置文件并创建 SqlSessionFactory 对象

InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("SqlMapConfig.xml"); SqlSessionFactoryBuilder sqlSessionFactoryBuilder = new SqlSessionFactoryBuilder(); sqlSessionFactory = sqlSessionFactoryBuilder.build(inputStream);

这三行代码先是创建了 SqlSessionFactoryBuilder 对象，然后获得了 MyBatis 核心配置文件的输入流，最后调用了 build 方法，我们接下来跟踪一下该方法的源码。

第 69 行代码创建了一个xml 解析器对象，并在第 70 行对MyBatis 核心配置文件进行了解析，拿到了数据库连接数据以及映射配置文件中的数据（包括我们编写的 sql 语句和自定义的resultMap），如下图所示：

第 88 行代码创建了 DefaultSqlSessionFactory 对象，并把上图中展示的解析后拿到的数据传给了它，我们继续跟踪。

在 DefaultSqlSessionFactory 的构造方法中，我们发现，解析后拿到的数据最终被全部存入到了一个名字为 Configuration 的对象中，后续很多操作都会从该对象中获取数据。

2.SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();

图中红框部分代码，主要通过读取 Configuration 对象中的数据分别创建了 Environment 对象，事务对象，Executor 对象等，并最终直接 new 了一个 DefaultSalSession 对象（SqlSession 接口的实现类），该对象是MyBatis API 的核心对象。

3.DeptEmpMapper deptEmpMapper = sqlSession.getMapper(DeptEmpMapper.class);

第 269 行代码调用了 Configuration 对象的 getMapper 方法，把实体类和 sqlSession 对象传了过去。

第 693 行代码调用了 MapperRegistry 对象的 getMapper 方法，把实体类和 sqlSession 对象传了过去。

第 34 行代码通过代理工厂最终把我们自定义的 Mapper 接口的代理对象创建了出来。

4.List list = deptEmpMapper.getEmpTotalByDept();

当我们调用代理对象的 getEmpTotalByDept()方法时，框架内部会调用 MapperProxy 的 invoke

方法, 我们可以观察一下这个方法三个参数的值，如下图所示：

在 invoke 方法内锁定第 36 行代码，该行代码调用 MapperMethod 的 execute 方法实现查询功能。

在 execute 方法内先进行增删改查判断，本案例进行的是查询，并且可能会查询出多条记录，所以最后锁定第 60 行代码，该行代码调用executeForMany 方法进行查询。

第 124 行代码通过 hasRowBounds()方法判断是否进行分页查询，本案例不需要，所以执行else 中的代码，调用 sqlSession 的 selectList 方法（第 128 行）, 参数的值如下图所示：

第 123 行代码从 Configuration 对象中获得 MappedStatement 对象，该对象存储了映射配置文件中的所有信息（包括我们编写的 sql 语句和自定义的resultMap），如下图所示：

第 124 行代码调用了 CachingExecutor 的 query(…)方法, 继续往下跟踪。