反射工具箱「基础支持层」-MyBatis

ゝ一纸荒年。 2022-11-05 11:54 152阅读 0赞

MyBatis在进行参数处理、结果映射等操作的时候，会涉及大量的反射操作。java原生反射操作有些复杂且容易出错，MyBatis中提供了反射相关的工具类放在com.apache.ibatis.reflection包中。同时MyBatis中提供的测试用例也是非常值得一看的。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FzY18xMjM0NTY_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 1.Reflector&ReflectorFactory #

对JavaBean的定义：属性是通过getter/setter方法得到的，也就是说有属性A就会有getA(),setA(A)方法。  
Reflector是反射的基础，里面缓存了反射操作需要使用的类的元信息。以下为各个字段的含义

public class Reflector { 
      // 对应class的类型
      private final Class<?> type;
      // 可读属性的集合（存在相应getter方法的属性）
      private final String[] readablePropertyNames;
      // 可写属性的集合（存在相应setter方法的属性）
      private final String[] writablePropertyNames;
      // 记录属性对应的setter方法
      private final Map<String, Invoker> setMethods = new HashMap<>();
     // 记录属性对应的getter方法
      private final Map<String, Invoker> getMethods = new HashMap<>();
     // 记录setter方法的参数类型
      private final Map<String, Class<?>> setTypes = new HashMap<>();
     // 记录getter方法返回值的类型
      private final Map<String, Class<?>> getTypes = new HashMap<>();
      // 记录默认构造方法
      private Constructor<?> defaultConstructor;
      // 记录所有属性名称的集合 key为大写的属性，包含父类的属性
      private Map<String, String> caseInsensitivePropertyMap = new HashMap<>();
      // 构造器主要用于初始化并填充上面的属性
      public Reflector(Class<?> clazz) { 
        type = clazz;
        addDefaultConstructor(clazz);
        // 填充Getter方法
        addGetMethods(clazz);
        // 填充Setter方法
        addSetMethods(clazz);
        // 处理没有Getter/Setter方法的字段
        addFields(clazz);
        readablePropertyNames = getMethods.keySet().toArray(new String[0]);
        writablePropertyNames = setMethods.keySet().toArray(new String[0]);
        for (String propName : readablePropertyNames) { 
          caseInsensitivePropertyMap.put(propName.toUpperCase(Locale.ENGLISH), propName);
        }
        for (String propName : writablePropertyNames) { 
          caseInsensitivePropertyMap.put(propName.toUpperCase(Locale.ENGLISH), propName);
        }
      }

构造器中有一个重要的方法是addGetMethods(clazz);用于获取属性的getter方法。

private void addGetMethods(Class<?> clazz) { 
        Map<String, List<Method>> conflictingGetters = new HashMap<>();
        Method[] methods = getClassMethods(clazz);
        Arrays.stream(methods).filter(m -> m.getParameterTypes().length == 0 && PropertyNamer.isGetter(m.getName()))
          .forEach(m -> addMethodConflict(conflictingGetters, PropertyNamer.methodToProperty(m.getName()), m));
        resolveGetterConflicts(conflictingGetters);
      }

主要包含有3个步骤

## 1.getClassMethods(clazz);获取当前类所有的方法（包括父类） ##

private Method[] getClassMethods(Class<?> clazz) { 
        // 记录指定类中定义的全部方法和唯一签名以及对应的Method对象
        Map<String, Method> uniqueMethods = new HashMap<>();
        Class<?> currentClass = clazz;
        while (currentClass != null && currentClass != Object.class) { 
          // 记录当前类的全部方法
          addUniqueMethods(uniqueMethods, currentClass.getDeclaredMethods());
          Class<?>[] interfaces = currentClass.getInterfaces();
          for (Class<?> anInterface : interfaces) { 
            addUniqueMethods(uniqueMethods, anInterface.getMethods());
          }
    	  // 获取父类继续循环
          currentClass = currentClass.getSuperclass();
        }
    
        Collection<Method> methods = uniqueMethods.values();
        // 转换成Methods数组返回
        return methods.toArray(new Method[0]);
      }

addUniqueMethods()方法会为每个方法生成唯一签名，并记录到uniqueMethods集合中：

private void addUniqueMethods(Map<String, Method> uniqueMethods, Method[] methods) { 
        for (Method currentMethod : methods) { 
          if (!currentMethod.isBridge()) { 
            // 方法签名(全局唯一)格式为：返回值类型#方法名称:参数列表 
            String signature = getSignature(currentMethod);
            // 检查是否在子类中添加了该方法，如果添加了表示已经覆盖了，无需再次添加
            if (!uniqueMethods.containsKey(signature)) { 
              uniqueMethods.put(signature, currentMethod);
            }
          }
        }
      }

## 2.然后从getClassMethos()方法返回的Method数组中查找该类中定义的getter方法，将其记录到conflictingGetters集合中，key为属性名称，value是该属性对应的getter方法集合。 ##

## 3.当子类覆盖了父类的getter方法且返回值发生变化时，在步骤1中就会产生两个不同的方法，在java中这种操作是合法的但这又不是我们想要的，所以第3要使用addGetMethods(clazz);方法对这种覆盖的情况进行处理，同时会将处理得到的Getter方法记录到getMethods集合，并将其返回值类型填充到getTypes集合中。 ##

private void resolveGetterConflicts(Map<String, List<Method>> conflictingGetters) { 
        for (Entry<String, List<Method>> entry : conflictingGetters.entrySet()) { 
          Method winner = null;
          String propName = entry.getKey();
          boolean isAmbiguous = false;
          for (Method candidate : entry.getValue()) { 
            if (winner == null) { 
              winner = candidate;
              continue;
            }
            Class<?> winnerType = winner.getReturnType();
            Class<?> candidateType = candidate.getReturnType();
            if (candidateType.equals(winnerType)) { 
              if (!boolean.class.equals(candidateType)) { 
                isAmbiguous = true;
                break;
              } else if (candidate.getName().startsWith("is")) { 
                winner = candidate;
              }
            } else if (candidateType.isAssignableFrom(winnerType)) { 
              // OK getter type is descendant
            } else if (winnerType.isAssignableFrom(candidateType)) { 
              winner = candidate;
            } else { 
              isAmbiguous = true;
              break;
            }
          }
          addGetMethod(propName, winner, isAmbiguous);
        }
      }

Reflector中提供了多个get\*()方法用于读取记录的元信息。值得注意的是，在add\*Method()获取Method时会统一封装为Invoker对象。

public interface Invoker { 
      // 调用获取指定字段的值或执行指定的方法
      Object invoke(Object target, Object[] args) throws IllegalAccessException,     InvocationTargetException;
      // 属性的类型
      Class<?> getType();
    }

Invoker的实现类有SetFieldInvoker、GetFieldInvoker、MethodInvoker。前两者通过field字段封装了对应的Field对象，两者的invoke()方法通过调用Field.get()/set()方法实现的。MethodInvoker通过代哦用Method.invoker()方法实现。  
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![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FzY18xMjM0NTY_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
ReflectionFactory接口主要实现对Reflection对象的创建和缓存，该接口定义:

/** * 主要实现对Reflection对象的创建和缓存 * * @author Clinton Begin */
    public interface ReflectorFactory { 
        /** * 监测ReflectorFactory对象是否会缓存 * * @return */
        boolean isClassCacheEnabled();
    
        /** * 设置是否缓存ReflectorFactory对象 * * @param classCacheEnabled */
        void setClassCacheEnabled(boolean classCacheEnabled);
    
        /** * 创建指定class对应的Reflector对象 * * @param type * @return */
        Reflector findForClass(Class<?> type);

ReflectionFactory对象只有一个实现类DefaultReflectorFactory

# 2.TypeParameterResolver #

它提供了一系列方法来解析指定类中的字段、方法返回值、或方法参数的类型。  
首先复习一下java中的Type，Type接口源于原生JDK，它有4个子接口（ParameterizedType、GenericArrayType、TypeVariable、WildcardType）和1个实现类（Class）。

*  **Class**:它表示原始类型，Class类对象表示JVM中的一个类或接口，每个java类在JVM里都表现为一个Class对象
 *  **ParamterizedType**：表示的是参数化类型，例如List、Map<Integer, String>、Service这种带有泛型的类型。  
    **Type getRawType()**: 返回参数化类型中的原始类型，例如List的原始类型为List  
    **Type\[\] getActualArguments()**:获取参数化类型变量或实际类型列表，例如Map<Integer,String>的实际泛型列表是Integer、String  
    **Type getOwnerType()**:返回类型所属的类型，例如存在A类，其中定义了内部InnerA*,则Inner<A,I>所属的类型为A,如果没顶层类型则返回为null*
 *  TypeVariable：表示的是类型变量，它用来反映在JVM编译该泛型前的信息。例如List中的T就是类型变量，它在编译时需要每转换为一个具体的类型后才能正常使用。  
    **Type\[\] getBounds()**:获取类型变量的上边界，如果未明确声明上边界则默认为Object，例如class Test中K的上界就是Person。  
    **D getGenericDeclaration()**:获取类型变量的原始类型 Test的原始类型就是Test  
    **String getName()**:获取在源码中定义的名字，上例中为K  
    **GenericArrayType()** 表示的是数组类型且组成元素是ParameterizedType或者TypeVariable，例如List，该接口只有Type getGenericComponentType()一个方法，它返回数组的组成元素。
 *  WildcardType表示的是通配符泛型，例如： ？extends Person  
    Type\[\] getUpperBounds()返回泛型变量的上界  
    Type\[\] getLowerBounds()返回泛型变量的下界

TypeParameterResolver中通过resolverFieldType()方法、resolverReturnType()、resolverParamType()方法分别解析字段类型、方法返回类型、方法参数类型。这三个方法都有用到resolveType()方法。在MyBatis此类的测试用例也非常丰富，可以看测试用例了解这个类的使用

# 3.ObjectFactory #

该接口提供了多个create()方法的重载，通过这些create()方法可以创建指定类型的对象。

/** * MyBatis uses an ObjectFactory to create all needed new Objects. * 使用create创建指定类型的对象 * * @author Clinton Begin */
    public interface ObjectFactory { 
    
        /** * 设置配置行 * * @param properties configuration properties */
        default void setProperties(Properties properties) { 
        }
    
        /** * 通过无参构造器创建指定的类对象 * * @param <T> the generic type * @param type Object type * @return the t */
        <T> T create(Class<T> type);
    
        /** * 根据参数列表选择合适的构造器创建对象 * * @param <T> the generic type * @param type Object type * @param constructorArgTypes Constructor argument types * @param constructorArgs Constructor argument values * @return the t */
        <T> T create(Class<T> type, List<Class<?>> constructorArgTypes, List<Object> constructorArgs);
    
        /** * 监测指定类型是否为集合 * * @param <T> the generic type * @param type Object type * @return whether it is a collection or not * @since 3.1.0 */
        <T> boolean isCollection(Class<T> type);
    
    }

DefaultObjectFacroty是MyBatis提供的ObjectFactory接口的唯一实现，它是一个反射工厂，其create()方法通过调用instantiateClass()方法实现。

# 4.Property工具集 #

包含三个属性工具：PropertyTokenizer、PropertyName和PropertyCopier。  
PropertyTokenizer：解析类似“orders\[0\].items\[0\].name”的表达式，它可以迭代处理嵌套多层表达式。next()方法 就会创建一个新的PropertyTokenizer对象。  
PropertyNamer是另一个工具类。

public final class PropertyNamer { 
    
        private PropertyNamer() { 
          
        }
    
        /** * 将getter、setter方法名转为属性名（去掉前缀is、get、set） * * @param name * @return */
        public static String methodToProperty(String name) { 
            if (name.startsWith("is")) { 
                name = name.substring(2);
            } else if (name.startsWith("get") || name.startsWith("set")) { 
                name = name.substring(3);
            } else { 
                throw new ReflectionException("Error parsing property name '" + name + "'. Didn't start with 'is', 'get' or 'set'.");
            }
            if (name.length() == 1 || (name.length() > 1 && !Character.isUpperCase(name.charAt(1)))) { 
                name = name.substring(0, 1).toLowerCase(Locale.ENGLISH) + name.substring(1);
            }
            return name;
        }
    
        /** * 检测方法名是否对应属性名 * * @param name * @return */
        public static boolean isProperty(String name) { 
            return isGetter(name) || isSetter(name);
        }
    
        /** * 检查是否为getter方法 * * @param name * @return */
        public static boolean isGetter(String name) { 
            return (name.startsWith("get") && name.length() > 3) || (name.startsWith("is") && name.length() > 2);
        }
        /** * 检查是否为setter方法 * * @param name * @return */
        public static boolean isSetter(String name) { 
            return name.startsWith("set") && name.length() > 3;
        }
    
    }

PropertyCopier是一个属性拷贝工具

public final class PropertyCopier { 
    
      private PropertyCopier() { 
        // Prevent Instantiation of Static Class
      }
    
      public static void copyBeanProperties(Class<?> type, Object sourceBean, Object destinationBean) { 
        Class<?> parent = type;
        while (parent != null) { 
          final Field[] fields = parent.getDeclaredFields();
          for (Field field : fields) { 
            try { 
              try { 
                field.set(destinationBean, field.get(sourceBean));
              } catch (IllegalAccessException e) { 
                if (Reflector.canControlMemberAccessible()) { 
                  field.setAccessible(true);
                  field.set(destinationBean, field.get(sourceBean));
                } else { 
                  throw e;
                }
              }
            } catch (Exception e) { 
              // Nothing useful to do, will only fail on final fields, which will be ignored.
            }
          }
          parent = parent.getSuperclass();
        }
      }

# 5.MetaClass #

通过Reflector和PropertyTokenizer组合使用，可以解析复杂的属性表达式。是对类级别元信息的封装

public class MetaClass { 
        /** * 主要用于缓存Reflector对象 */
        private final ReflectorFactory reflectorFactory;
        /** * 创建MetaClass时会指定该类，该对象记录了该类相关的元信息 */
        private final Reflector reflector;
    
        private MetaClass(Class<?> type, ReflectorFactory reflectorFactory) { 
            this.reflectorFactory = reflectorFactory;
            this.reflector = reflectorFactory.findForClass(type);
        }
    
        public static MetaClass forClass(Class<?> type, ReflectorFactory reflectorFactory) { 
            return new MetaClass(type, reflectorFactory);
        }
    }

MetaClass可以获取类的元信息

@Test
      void shouldTestDataTypeOfGenericMethod() { 
        ReflectorFactory reflectorFactory = new DefaultReflectorFactory();
        MetaClass meta = MetaClass.forClass(GenericConcrete.class, reflectorFactory);
        // 根据属性名字，获取属性的类型
        assertEquals(Long.class, meta.getGetterType("id"));
        assertEquals(Long.class, meta.getSetterType("id"));
      }

findProperty()方法可以查看到是否有某属性

@Test
    void shouldCheckGetterExistance() { 
        ReflectorFactory reflectorFactory = new DefaultReflectorFactory();
        MetaClass meta = MetaClass.forClass(RichType.class, reflectorFactory);
        assertTrue(meta.hasGetter("richField"));
        assertEquals("richType.richProperty", meta.findProperty("richType.richProperty", false));
    }

hasSetter()、hasGetter判断是否有对应的属性

/** * 判断是否有对应的属性，最终会调用Reflector.addFields()方法，当字段没有对应的getter/setter会自动添加 * * @param name * @return */
        public boolean hasGetter(String name) { 
            PropertyTokenizer prop = new PropertyTokenizer(name);
            if (prop.hasNext()) { 
                // 判断指定的属性是否有getter方法
                if (reflector.hasGetter(prop.getName())) { 
                    MetaClass metaProp = metaClassForProperty(prop);
                    return metaProp.hasGetter(prop.getChildren());
                } else { 
                    return false;
                }
            } else { 
                return reflector.hasGetter(prop.getName());
            }
        }

# 6.ObjectWrapper #

/** * 对对象的封装 * * @author Clinton Begin */
    public interface ObjectWrapper { 
    
        /** * 普通对像，就会调用getter方法。如果是集合类则获取指定key或者下标对应的value * * @param prop * @return */
        Object get(PropertyTokenizer prop);
    
        /** * 普通bean调用setter方法，集合类设置指定key或下标对应的value值 * * @param prop * @param value */
        void set(PropertyTokenizer prop, Object value);
    
        /** * 查找属性表达式指定的属性 * * @param name * @param useCamelCaseMapping 是否忽略表达式中的下划线 * @return */
        String findProperty(String name, boolean useCamelCaseMapping);
    
        /** * 查找可写属性的名称集合 * * @return */
        String[] getGetterNames();
    
        /** * 查找可读属性的名称集合 * * @return */
        String[] getSetterNames();
    
        /** * 获取属性表达式属性的setter方法的参数类型 * * @param name * @return */
        Class<?> getSetterType(String name);
    
        /** * 属性表达式对应属性的getter方法返回值的类型 * * @param name * @return */
        Class<?> getGetterType(String name);
    
        /** * 是否有setter方法 * * @param name * @return */
        boolean hasSetter(String name);
    
        /** * 是否有getter方法 * * @param name * @return */
        boolean hasGetter(String name);
    
        /** * 为属性表达式指定的属性创建相应的MetaClass对象 * * @param name * @param prop * @param objectFactory * @return */
        MetaObject instantiatePropertyValue(String name, PropertyTokenizer prop, ObjectFactory objectFactory);
    
        /** * 封装的对象是否为集合 * * @return */
        boolean isCollection();
    
        /** * 调用集合中的add()方法 * * @param element */
        void add(Object element);
    
        /** * 调用集合中的addAll() * * @param element * @param <E> */
        <E> void addAll(List<E> element);
    
    }

BaseWrapper实现类ObjectWrapper接口的抽象类，其中setCollectionValue()和getCollectonValue().方法会解析属性表达式的索引信息，然后获取/设置对应项  
BeanWrapper继承了Basewrapper

# 7.MetaObject #

public class MetaObject { 
    
        /** * 原始JavaBean对象 */
        private final Object originalObject;
        private final ObjectWrapper objectWrapper;
        private final ObjectFactory objectFactory;
        private final ObjectWrapperFactory objectWrapperFactory;
        private final ReflectorFactory reflectorFactory;
        ......
    }

构造方法会根据传入的原始对象的类型以及ObjectFactory工厂的实现，创建相应的ObjectWrapper对象。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FzY18xMjM0NTY_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221023/0e1c92344ded49ecb09cfa7d5971bed0.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FzY18xMjM0NTY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221023/a8b959c2c4ca4c6da1d5c035f9a0f51e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FzY18xMjM0NTY_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221023/e837857339b7484cb2ac780309089551.png