mybatis源码- 反射模块一（跟着MyBatis学反射）：类级别信息的封装

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反射就是在运行的状态中， 对于任意的一个实体类， 都能知道这个类的所有属性和方法。 并将其封装成一个个对象， 对通过这些对象来实现对应实体类的创建， 以及访问该类的方法和属性。

在我们创建了一个Java类之后， 编译出的.class文件在虚拟机中加载， 都会在JVM中创建一个Class对象，通过该对象来创建这个类的所有对象。

在 Mybatis 中， 有对应的反射模块， 本文就是探究 mybatis 是如何进行反射的。 mybatis 中的反射主要与JavaBean相关。

1 JavaBean 规范

JavaBean 具有如下特征：

1. 所有的属性都是私有的（通过 getter和setter 访问）
2. 拥有公有的无参数构造函数
3. 提供 setter/getter
4. 实现 Serializable 接口

2 Reflector和ReflectorFactory

mybatis 这种框架， 出于性能等方面的考虑， 必然不是等到使用的时候再去解析XML/再去解析反射类。

mybatis 为每一个类提供了反射器类（Reflector）, 该类中存储了反射需要使用的类的元信息。

2.1 Reflector 属性

2.1.1 属性

从类的属性中， 我们可以看出：

1. 一个反射器（Reflector）对应着一个 Class对象。
2. 记录了默认构造函数
3. 其余的是属性及其setter|getter相关

对于一个属性（没错， 属性， 只有有 setter|getter 才能被称之为属性）

1. 如果是可读的(有getter方法)则Reflector会将其及其方法处理后放入对应的集合中；
2. 如果是可写的(有setter方法)， 则Reflector会将其及其方法处理后放入对应的可写相关的集合中。
3. 最后使用 Map caseInsensitivePropertyMap 来记录所有的属性。

2.1.2 Invoker 接口

在存储方法的时候， Reflector 使用的是 Map。 而不是 Map。

该接口的定义也很简单

/**
 * Invoker: 与方法的 invoke 相关
 * @author Clinton Begin
 */
public interface Invoker {
  // 调用方法
  Object invoke(Object target, Object[] args) throws IllegalAccessException, InvocationTargetException;

  // 获取类型
  Class getType();
}

定义了方法的调用和获取类型。

• MethodInvoker: 方法的Invoker
• GetFieldInvoker: 如果没有setter, 则使用该方法， 通过Filed类直接设置成员变量的值
• SetFieldInvoker: 如果没有getter， 则使用该方法， 通过Field类直接读取成员变量的值

通过该封装之后， 本来需要声明 Map 和 Map 表示的， 只需要使用 Map 即可表示。

2.2 Reflector 对外提供的方法

Reflector 对外提供的方法主要与构造函数和属性相关。

构造函数：根据 Class 对象，设置 Reflector 相应的成员变量。

  public Reflector(Class clazz) 

检查是否拥有了访问的权限：除了访问公有的变量， 还能访问 default , protected 和p rivate 变量

   public static boolean canControlMemberAccessible() 

查找是否有相应的属性

  public String   findPropertyName(String name)

获取默认的构造函数：说实话， 不清楚为啥要有这个方法， 不是可以通过 Class.newInstance() 进行创建吗？

  public Constructor getDefaultConstructor()

getter相关的方法

  public String[] getGetablePropertyNames() // 获取所有的可读属性
  public Invoker getGetInvoker(String propertyName)// 获取所有可读属性的 Invoker
  public Class getGetterType(String propertyName)// 获取对应属性的类型
  public boolean hasGetter(String propertyName)// 对应属性是否有相应的getter

对应的也有 setter 相关的方法

  public String[] getSetablePropertyNames() // 获取所有的可读属性
  public Invoker getSetInvoker(String propertyName)// 获取所有可读属性的 Invoker
  public Class getSetterType(String propertyName)// 获取对应属性的类型
  public boolean hasSetter(String propertyName)// 对应属性是否有相应的 setter

2.3 Reflector 私有方法

2.3.1 方法相关

每个 Relector 对应缓存一个类的元反射信息， 通过 Map 进行缓存， 后续我们在使用时就不需要再去遍历查找， 可通过键查找即可。

因此， 就涉及到几个方法

获取方法签名： 根据函数名称、参数和返回值类型来取得签名， 保证方法的唯一性

 private String getSignature(Method method)

该方法获取每个方法的签名。 获取得到的签名

返回值类型#方法名:参数1,参数2,参数3...

很显然， 签名的目的是唯一性。 那使用语言本身的特性来保证唯一性是最好的：

1. 方法名不一致， 则方法就不一致
2. 返回值不一致或者不是其子类， 则方法不一致
3. 参数数量， 参数类型顺序不一致方法也会不一样

因此， 以上的签名方式可以保证方法的唯一性。

获取类的所有方法

  private Method[] getClassMethods(Class cls)

注意， 由于在获取方法时， 通过调用当前类及其除 Object 之外的所有父类的 getDeclaredMethods 方法及 getInterfaces() 方法， 因此， 其获取到的方法是该类及其父类的所有方法。

由此， 产生了一个问题， 如果子类重写了父类中的方法， 如果返回值相同， 则可以通过键重复来去掉。 但是， 如果方法返回值是父类相同实体方法返回值类型的子类， 则就会导致两个方法是同一个方法， 但是签名不同。 因此， 需要解决此类冲突。

解决方法冲突：getter方法冲突解决

  private void resolveGetterConflicts(Map> conflictingGetters)

到了此步骤的时候， 属性已经以 propName->List 的形式存在于内存中。 此时， 需要Map 转换为Map。

该方法只需要明白下面两个条件就能很清晰了：

1. 返回值类型不同

返回值类型不同， 则哪个方法的返回值是另一个方法返回值类型子类， 就把 propName 指向该方法包装成的 Invoker。 这个很好理解， 毕竟重新（override）重写时， 重写方法的返回值类型可以是被重写方法的子类。

1. 返回值类型相同

按理来说不会出现这种情况， 因为在获取方法的时候已经使用签名去除掉了， 因此此时可以抛出异常。 但是有一种特殊的情况（这个卡了我一段时间）：

public boolean isBool() {return true;}// 方法1
public boolean getBool() {return false;}// 方法2

以上情况在 JavaBean 规范中是允许的（但是， 其实方法2几乎大家都不会这么用）。 因此， mybatis 通过以下的方式进行了过滤。

    if (!boolean.class.equals(candidateType)) {
        throw new ReflectionException(
                "Illegal overloaded getter method with ambiguous type for property "
                        + propName + " in class " + winner.getDeclaringClass()
                        + ". This breaks the JavaBeans specification and can cause unpredictable results.");
    } else if (candidate.getName().startsWith("is")) {
        winner = candidate;
    }

也就是说， mybatis 承认的是方法1这种。 方法2的忽略掉。

解决方法冲突：setter方法冲突解决

刚开始， 我也想不明白， 为什么setter也会出现冲突。毕竟没有返回值类型， 也没有上面的 boolean 特殊情况。 最后发现了， 还有一个情况， 泛型！！

 void setId(T id);// 父类
  public void setId(String id) {// 子类
    // Do nothing
  }
  

显然， 遇到此类情况， 显然， 子类中的方法才是我们想要的：

    if (paramType1.isAssignableFrom(paramType2)) {
      return setter2;
    } else if (paramType2.isAssignableFrom(paramType1)) {
      return setter1;
    }

参数中， 父类方法泛型经过类型擦除后， 变成了 Object。 因此， 通过以上的方法， 那个是子类， 我们就获取哪一个。

3 ReflectorFactory

看名称， 工厂方法， 是为了创建和缓存 Reflector 的。

只有三个方法： 是否缓存， 设置要不要缓存， 根据类型查找 Reflector 对象（找不到则创建）。

其与 Reflector 的关系

mybatis 为我们提供了该方法的默认实现 DefaultReflectorFactory。 该类的实现很简单， 就是通过ConcurrentMap, Reflector>对 Reflector进行缓存。

4 MetaClass

MetaClass 通过与属性工具类的结合， 实现了对复杂表达式的解析，实现了获取指定描述信息的功能。

4.1 成员变量

MetaClass 有两个成员变量， 分别是 ReflectorFactory 和 Reflector。

4.2 创建

MetaClass 的构造函数是私有的。

  /**
   * MetaClass 构造函数
   */
  private MetaClass(Class type, ReflectorFactory reflectorFactory) {
    this.reflectorFactory = reflectorFactory;
    this.reflector = reflectorFactory.findForClass(type);
  }

但是， 其提供了两个创建的方法。 这两个方法也是通过该方法进行创建对象的。 该方法通过 Class 对象进行了 Reflector 对象的创建， 并赋值给成员变量。

  /**
   * 跟上面的是一样的
   */
  public static MetaClass forClass(Class type, ReflectorFactory reflectorFactory) {
    return new MetaClass(type, reflectorFactory);
  }

通过属性进行创建

  /**
   * 通过属性名称， 获取属性的 MetaClass
   */
  public MetaClass metaClassForProperty(String name) {
    Class propType = reflector.getGetterType(name);
    return MetaClass.forClass(propType, reflectorFactory);
  }

4.3 方法

该类中， 最重要的方法是：

    /**
     * 解析属性表达式
     * 会去寻找reflector中是否有对应的的属性
     * @param name
     * @param builder
     * @return
     */
  private StringBuilder buildProperty(String name, StringBuilder builder) {
    // 解析属性表达式
    PropertyTokenizer prop = new PropertyTokenizer(name);
    // 是否有子表达式
    if (prop.hasNext()) {
      // 查找对应的属性
      String propertyName = reflector.findPropertyName(prop.getName());
      if (propertyName != null) {
        // 追加属性名
        builder.append(propertyName);
        builder.append(".");
        // 创建对应的 MetaClass 对象
        MetaClass metaProp = metaClassForProperty(propertyName);
        // 解析子表达式, 递归
        metaProp.buildProperty(prop.getChildren(), builder);
      }
    } else {
      // 根据名称查找属性
      String propertyName = reflector.findPropertyName(name);
      if (propertyName != null) {
        builder.append(propertyName);
      }
    }
    return builder;
  }

理解了这个方法（递归， 该类中有很多类似的）， 就可以很好的对这个类进行理解， 以查找(richType.richProperty)为例：

1. 通过 PropertyTokenizer 对表达式进行解析， 得到当前的 name=richType, children=richProperty
2. 从 reflector 中查找该 richType 属性
3. 将 richType 添加到 builder 中
4. 使用 metaClassForProperty 创建 richType 的 MetaClass。
5. 递归调用自身来处理子表达式

退出的条件就是没有子表达式。 这个就是为了， 我们类中有成员变量是类， 我们可以通过其找到他们的所有类及其属性。

注意， 在此过程中， ReflectorFactory 一直是同一个， 而其内部缓存了多个 Reflector 对象。

5 总结

类的关系：

Reflector 实现了实体类元信息的封装， 但对类中的成员变量是类的情况没有进行处理。 而 MetaClass 通过 ReflectorFactory 类型的成员变量， 实现了实体类中成员变量是类情况的处理。从而结合属性工具类实现了对复杂表达式的处理。

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