Mybatis：PageHelper分页插件源码及原理剖析

PageHelper是一款好用的开源免费的Mybatis第三方物理分页插件，其实我并不想加上好用两个字，但是为了表扬插件作者开源免费的崇高精神，我毫不犹豫的加上了好用一词作为赞美。

原本以为分页插件，应该是很简单的，然而PageHelper比我想象的要复杂许多，它做的很强大，也很彻底，强大到使用者可能并不需要这么多功能，彻底到一参可以两用。但是，我认为，作为分页插件，完成物理分页任务是根本，其它的很多智能并不是必要的，保持它够傻够憨，专业术语叫stupid，简单就是美。

我们将简单介绍PageHelper的基本使用和配置参数的含义，重点分析PageHelper作为Mybatis分页插件的实现原理。

1. PageHelper的maven依赖及插件配置 

<dependency>  
    <groupId>com.github.pagehelper</groupId>  
    <artifactId>pagehelper</artifactId>  
    <version>4.1.6</version>  
</dependency> 

PageHelper除了本身的jar包外，它还依赖了一个叫jsqlparser的jar包，使用时，我们不需要单独指定jsqlparser的maven依赖，maven的间接依赖会帮我们引入。 

<!-- com.github.pagehelper为PageHelper类所在包名 -->  
<plugin interceptor="com.github.pagehelper.PageHelper">  
    <property name="dialect" value="mysql" />  
    <!-- 该参数默认为false -->  
    <!-- 设置为true时，会将RowBounds第一个参数offset当成pageNum页码使用 -->  
    <!-- 和startPage中的pageNum效果一样 -->  
    <property name="offsetAsPageNum" value="false" />  
    <!-- 该参数默认为false -->  
    <!-- 设置为true时，使用RowBounds分页会进行count查询 -->  
    <property name="rowBoundsWithCount" value="true" />  
    <!-- 设置为true时，如果pageSize=0或者RowBounds.limit = 0就会查询出全部的结果 -->  
    <!-- （相当于没有执行分页查询，但是返回结果仍然是Page类型） <property name="pageSizeZero" value="true"/> -->  
    <!-- 3.3.0版本可用 - 分页参数合理化，默认false禁用 -->  
    <!-- 启用合理化时，如果pageNum<1会查询第一页，如果pageNum>pages会查询最后一页 -->  
    <!-- 禁用合理化时，如果pageNum<1或pageNum>pages会返回空数据 -->  
    <property name="reasonable" value="true" />  
    <!-- 3.5.0版本可用 - 为了支持startPage(Object params)方法 -->  
    <!-- 增加了一个`params`参数来配置参数映射，用于从Map或ServletRequest中取值 -->  
    <!-- 可以配置pageNum,pageSize,count,pageSizeZero,reasonable,不配置映射的用默认值 -->  
    <!-- 不理解该含义的前提下，不要随便复制该配置 <property name="params" value="pageNum=start;pageSize=limit;"/> -->  
</plugin> 

上面是PageHelper官方给的配置和注释，虽然写的很多，不过确实描述的很明白。

•   dialect：标识是哪一种数据库，设计上必须。
•   offsetAsPageNum：将RowBounds第一个参数offset当成pageNum页码使用，这就是上面说的一参两用，个人觉得完全没必要，offset = pageSize * pageNum就搞定了，何必混用参数呢？
•   rowBoundsWithCount：设置为true时，使用RowBounds分页会进行count查询，个人觉得完全没必要，实际开发中，每一个列表分页查询，都配备一个count数量查询即可。
•   reasonable：value=true时，pageNum小于1会查询第一页，如果pageNum大于pageSize会查询最后一页 ，个人认为，参数校验在进入Mybatis业务体系之前，就应该完成了，不可能到达Mybatis业务体系内参数还带有非法的值。

这么一来，我们只需要记住 dialect = mysql 一个参数即可，其实，还有下面几个相关参数可以配置。

•   autoDialect：true or false，是否自动检测dialect。
•   autoRuntimeDialect：true or false，多数据源时，是否自动检测dialect。
•   closeConn：true or false，检测完dialect后，是否关闭Connection连接。

上面这3个智能参数，不到万不得已，我们不应该在系统中使用，我们只需要一个dialect = mysql 或者 dialect = oracle就够了，如果系统中需要使用，还是得问问自己，是否真的非用不可。

2. PageHelper源码分析 

@Intercepts(@Signature(type = Executor.class, method = "query", args = {MappedStatement.class, Object.class, RowBounds.class, ResultHandler.class}))  
public class PageHelper implements Interceptor {  
    //sql工具类  
    private SqlUtil sqlUtil;  
    //属性参数信息  
    private Properties properties;  
    //配置对象方式  
    private SqlUtilConfig sqlUtilConfig;  
    //自动获取dialect,如果没有setProperties或setSqlUtilConfig，也可以正常进行  
    private boolean autoDialect = true;  
    //运行时自动获取dialect  
    private boolean autoRuntimeDialect;  
    //多数据源时，获取jdbcurl后是否关闭数据源  
    private boolean closeConn = true;  
    //缓存  
    private Map<String, SqlUtil> urlSqlUtilMap = new ConcurrentHashMap<String, SqlUtil>();  
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  
// ...  
} 

上面是官方源码以及源码所带的注释，我们再补充一下。

SqlUtil：数据库类型专用sql工具类，一个数据库url对应一个SqlUtil实例，SqlUtil内有一个Parser对象，如果是mysql，它是MysqlParser，如果是oracle，它是OracleParser，这个Parser对象是SqlUtil不同实例的主要存在价值。执行count查询、设置Parser对象、执行分页查询、保存Page分页对象等功能，均由SqlUtil来完成。

SqlUtilConfig：Spring Boot中使用，忽略。

autoRuntimeDialect：多个数据源切换时，比如mysql和oracle数据源同时存在，就不能简单指定dialect，这个时候就需要运行时自动检测当前的dialect。

Map<String, SqlUtil> urlSqlUtilMap：它就用来缓存autoRuntimeDialect自动检测结果的，key是数据库的url，value是SqlUtil。由于这种自动检测只需要执行1次，所以做了缓存。

ReentrantLock lock：这个lock对象是比较有意思的现象，urlSqlUtilMap明明是一个同步ConcurrentHashMap，又搞了一个lock出来同步ConcurrentHashMap做什么呢？是否是画蛇添足？

在《Java并发编程实战》一书中有详细论述，简单的说，ConcurrentHashMap可以保证put或者remove方法一定是线程安全的，但它不能保证put、get、remove的组合操作是线程安全的，为了保证组合操作也是线程安全的，所以使用了lock。

com.github.pagehelper.PageHelper.java源码。 

// Mybatis拦截器方法   
  public Object intercept(Invocation invocation) throws Throwable {  
       if (autoRuntimeDialect) {  
           // 多数据源  
           SqlUtil sqlUtil = getSqlUtil(invocation);  
           return sqlUtil.processPage(invocation);  
       } else {  
           // 单数据源  
           if (autoDialect) {  
               initSqlUtil(invocation);  
           }  
           // 指定了dialect  
           return sqlUtil.processPage(invocation);  
       }  
   }  
   public synchronized void initSqlUtil(Invocation invocation) {  
       if (this.sqlUtil == null) {  
           this.sqlUtil = getSqlUtil(invocation);  
           if (!autoRuntimeDialect) {  
               properties = null;  
               sqlUtilConfig = null;  
           }  
           autoDialect = false;  
       }  
   }  
   public void setProperties(Properties p) {  
       checkVersion();  
       //多数据源时，获取jdbcurl后是否关闭数据源  
       String closeConn = p.getProperty("closeConn");  
       //解决#97  
       if(StringUtil.isNotEmpty(closeConn)){  
           this.closeConn = Boolean.parseBoolean(closeConn);  
       }  
       //初始化SqlUtil的PARAMS  
       SqlUtil.setParams(p.getProperty("params"));  
       //数据库方言  
       String dialect = p.getProperty("dialect");  
       String runtimeDialect = p.getProperty("autoRuntimeDialect"); 
       if (StringUtil.isNotEmpty(runtimeDialect) && runtimeDialect.equalsIgnoreCase("TRUE")) {  
           this.autoRuntimeDialect = true;  
           this.autoDialect = false;  
           this.properties = p;  
       } else if (StringUtil.isEmpty(dialect)) {  
           autoDialect = true;  
           this.properties = p;  
       } else {  
           autoDialect = false;  
           sqlUtil = new SqlUtil(dialect);  
           sqlUtil.setProperties(p);  
       }  
   }  
   public SqlUtil getSqlUtil(Invocation invocation) {  
       MappedStatement ms = (MappedStatement) invocation.getArgs()[0]; 
       //改为对dataSource做缓存  
       DataSource dataSource = ms.getConfiguration().getEnvironment().getDataSource();  
       String url = getUrl(dataSource);  
       if (urlSqlUtilMap.containsKey(url)) {  
           return urlSqlUtilMap.get(url);  
       }  
       try {  
           lock.lock();  
           if (urlSqlUtilMap.containsKey(url)) {  
               return urlSqlUtilMap.get(url);  
           }  
           if (StringUtil.isEmpty(url)) {  
               throw new RuntimeException("无法自动获取jdbcUrl，请在分页插件中配置dialect参数!");  
           }  
           String dialect = Dialect.fromJdbcUrl(url);  
           if (dialect == null) {  
               throw new RuntimeException("无法自动获取数据库类型，请通过dialect参数指定!");  
           }  
           SqlUtil sqlUtil = new SqlUtil(dialect);  
           if (this.properties != null) {  
               sqlUtil.setProperties(properties);  
           } else if (this.sqlUtilConfig != null) {  
               sqlUtil.setSqlUtilConfig(this.sqlUtilConfig);  
           }  
           urlSqlUtilMap.put(url, sqlUtil);  
           return sqlUtil;  
       } finally {  
           lock.unlock();  
       }  
   } 

•   autoRuntimeDialect：多数据源，会创建多个SqlUtil。
•   autoDialect：单数据源，只会创建1个SqlUtil。单数据源时，也可以当做多数据源来使用。
•   指定了dialect：只会创建1个SqlUtil。

3. PageSqlSource 

public abstract class PageSqlSource implements SqlSource {  
 /**  
     * 获取正常的BoundSql  
     *  
     * @param parameterObject  
     * @return  
     */  
    protected abstract BoundSql getDefaultBoundSql(Object parameterObject);  
    /**  
     * 获取Count查询的BoundSql  
     *  
     * @param parameterObject  
     * @return  
     */  
    protected abstract BoundSql getCountBoundSql(Object parameterObject);  
    /**  
     * 获取分页查询的BoundSql  
     *  
     * @param parameterObject  
     * @return  
     */  
    protected abstract BoundSql getPageBoundSql(Object parameterObject);  
    /**  
     * 获取BoundSql  
     *  
     * @param parameterObject  
     * @return  
     */  
    @Override  
    public BoundSql getBoundSql(Object parameterObject) {  
        Boolean count = getCount();  
        if (count == null) {  
            return getDefaultBoundSql(parameterObject);  
        } else if (count) {  
            return getCountBoundSql(parameterObject);  
        } else {  
            return getPageBoundSql(parameterObject);  
        }  
    }  
} 

•   getDefaultBoundSql：获取原始的未经改造的BoundSql。
•   getCountBoundSql：不需要写count查询，插件根据分页查询sql，智能的为你生成的count查询BoundSql。
•   getPageBoundSql：获取分页查询的BoundSql。

举例：

DefaultBoundSql：

select  stud_id as studId , name, email, dob, phone from students 

CountBoundSql：

select  count(0) from students --由PageHelper智能完成 

PageBoundSql： 

select  stud_id as studId , name, email, dob, phone from students limit ?, ? 

public class PageStaticSqlSource extends PageSqlSource {  
    private String sql;  
    private List<ParameterMapping> parameterMappings;  
    private Configuration configuration;  
    private SqlSource original;  
    @Override  
    protected BoundSql getDefaultBoundSql(Object parameterObject) {  
        String tempSql = sql;  
        String orderBy = PageHelper.getOrderBy();  
        if (orderBy != null) {  
            tempSql = OrderByParser.converToOrderBySql(sql, orderBy);  
        }  
        return new BoundSql(configuration, tempSql, parameterMappings, parameterObject);  
    }  
    @Override  
    protected BoundSql getCountBoundSql(Object parameterObject) {  
        // localParser指的就是MysqlParser或者OracleParser  
        // localParser.get().getCountSql(sql)，可以根据原始的sql，生成一个count查询的sql  
        return new BoundSql(configuration, localParser.get().getCountSql(sql), parameterMappings, parameterObject);  
    }  
    @Override  
    protected BoundSql getPageBoundSql(Object parameterObject) {  
        String tempSql = sql;  
        String orderBy = PageHelper.getOrderBy();  
        if (orderBy != null) {  
            tempSql = OrderByParser.converToOrderBySql(sql, orderBy);  
        }  
        // getPageSql可以根据原始的sql，生成一个带有分页参数信息的sql，比如 limit ?, ?  
        tempSql = localParser.get().getPageSql(tempSql);  
        // 由于sql增加了分页参数的？号占位符，getPageParameterMapping()就是在原有List<ParameterMapping>基础上，增加两个分页参数对应的ParameterMapping对象，为分页参数赋值使用  
        return new BoundSql(configuration, tempSql, localParser.get().getPageParameterMapping(configuration, original.getBoundSql(parameterObject)), parameterObject); 
     }  
} 

假设List<ParameterMapping>原来的size=2，添加分页参数后，其size=4，具体增加多少个，看分页参数的？号数量。

其他PageSqlSource，原理和PageStaticSqlSource一模一样。

解析sql，并增加分页参数占位符，或者生成count查询的sql，都依靠Parser来完成。

4. com.github.pagehelper.parser.Parser

public class MysqlParser extends AbstractParser {  
    @Override  
    public String getPageSql(String sql) {  
        StringBuilder sqlBuilder = new StringBuilder(sql.length() + 14);  
        sqlBuilder.append(sql);  
        sqlBuilder.append(" limit ?,?");  
        return sqlBuilder.toString();  
    }  
    @Override  
    public Map<String, Object> setPageParameter(MappedStatement ms, Object parameterObject, BoundSql boundSql, Page<?> page) {  
        Map<String, Object> paramMap = super.setPageParameter(ms, parameterObject, boundSql, page);  
        paramMap.put(PAGEPARAMETER_FIRST, page.getStartRow());  
        paramMap.put(PAGEPARAMETER_SECOND, page.getPageSize());  
        return paramMap;  
    }  
} 

我们可以清楚的看到，MysqlParser是如何添加分页占位符和分页参数的。 

public abstract class AbstractParser implements Parser, Constant {  
    public String getCountSql(final String sql) {  
        return sqlParser.getSmartCountSql(sql);  
    }  
} 

生成count sql，则是前文提到的jsqlparser工具包来完成的，是另外一个开源的sql解析工具包。

5. SqlUtil.doProcessPage()分页查询 

// PageSqlSource装饰原SqlSource   
public void processMappedStatement(MappedStatement ms) throws Throwable {  
        SqlSource sqlSource = ms.getSqlSource();  
        MetaObject msObject = SystemMetaObject.forObject(ms);  
        SqlSource pageSqlSource;  
        if (sqlSource instanceof StaticSqlSource) {  
            pageSqlSource = new PageStaticSqlSource((StaticSqlSource) sqlSource);  
        } else if (sqlSource instanceof RawSqlSource) {  
            pageSqlSource = new PageRawSqlSource((RawSqlSource) sqlSource);  
        } else if (sqlSource instanceof ProviderSqlSource) {  
            pageSqlSource = new PageProviderSqlSource((ProviderSqlSource) sqlSource);  
        } else if (sqlSource instanceof DynamicSqlSource) {  
            pageSqlSource = new PageDynamicSqlSource((DynamicSqlSource) sqlSource);  
        } else {  
            throw new RuntimeException("无法处理该类型[" + sqlSource.getClass() + "]的SqlSource");  
        }  
        msObject.setValue("sqlSource", pageSqlSource);  
        //由于count查询需要修改返回值，因此这里要创建一个Count查询的MS  
        msCountMap.put(ms.getId(), MSUtils.newCountMappedStatement(ms));  
    }  
// 执行分页查询  
private Page doProcessPage(Invocation invocation, Page page, Object[] args) throws Throwable {  
        //保存RowBounds状态  
        RowBounds rowBounds = (RowBounds) args[2];  
        //获取原始的ms  
        MappedStatement ms = (MappedStatement) args[0];  
        //判断并处理为PageSqlSource  
        if (!isPageSqlSource(ms)) {  
            processMappedStatement(ms);  
        }  
        //设置当前的parser，后面每次使用前都会set，ThreadLocal的值不会产生不良影响  
        ((PageSqlSource)ms.getSqlSource()).setParser(parser);  
        try { 
             //忽略RowBounds-否则会进行Mybatis自带的内存分页  
            args[2] = RowBounds.DEFAULT;  
            //如果只进行排序 或 pageSizeZero的判断  
            if (isQueryOnly(page)) {  
                return doQueryOnly(page, invocation);  
            }  
            //简单的通过total的值来判断是否进行count查询  
            if (page.isCount()) {  
                page.setCountSignal(Boolean.TRUE);  
                //替换MS  
                args[0] = msCountMap.get(ms.getId());  
                //查询总数  
                Object result = invocation.proceed();  
                //还原ms  
                args[0] = ms;  
                //设置总数  
                page.setTotal((Integer) ((List) result).get(0));  
                if (page.getTotal() == 0) {  
                    return page;  
                }  
            } else {  
                page.setTotal(-1l);  
            }  
            //pageSize>0的时候执行分页查询，pageSize<=0的时候不执行相当于可能只返回了一个count  
            if (page.getPageSize() > 0 &&  
                    ((rowBounds == RowBounds.DEFAULT && page.getPageNum() > 0)  
                            || rowBounds != RowBounds.DEFAULT)) {  
                //将参数中的MappedStatement替换为新的qs  
                page.setCountSignal(null);  
                BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(args[1]);  
                args[1] = parser.setPageParameter(ms, args[1], boundSql, page);  
                page.setCountSignal(Boolean.FALSE);  
                //执行分页查询  
                Object result = invocation.proceed();  
                //得到处理结果  
                page.addAll((List) result);  
            }  
        } finally {  
            ((PageSqlSource)ms.getSqlSource()).removeParser();  
        }  
        //返回结果  
        return page;  
    } 

源码中注意关键的四点即可：

1、msCountMap.put(ms.getId(), MSUtils.newCountMappedStatement(ms))，创建count查询的MappedStatement对象，并缓存于msCountMap。

2、如果count=true，则执行count查询，结果total值保存于page对象中，继续执行分页查询。

3、执行分页查询，将查询结果保存于page对象中，page是一个ArrayList对象。

4、args[2] = RowBounds.DEFAULT，改变Mybatis原有分页行为；

args[1] = parser.setPageParameter(ms, args[1], boundSql, page)，改变原有参数列表（增加分页参数）。

6. PageHelper的两种使用方式

第一种、直接通过RowBounds参数完成分页查询 。 

List<Student> list = studentMapper.find(new RowBounds(0, 10));  
Page page = ((Page) list; 

第二种、PageHelper.startPage()静态方法 

//获取第1页，10条内容，默认查询总数count  
    PageHelper.startPage(1, 10);  
//紧跟着的第一个select方法会被分页  
    List<Country> list = studentMapper.find();  
    Page page = ((Page) list; 

注：返回结果list，已经是Page对象，Page对象是一个ArrayList。

原理：使用ThreadLocal来传递和保存Page对象，每次查询，都需要单独设置PageHelper.startPage()方法。 

public class SqlUtil implements Constant {  
    private static final ThreadLocal<Page> LOCAL_PAGE = new ThreadLocal<Page>();  
} 

本文中经常提到的count查询，其实是PageHelper帮助我们生成的一个MappedStatement内存对象，它可以免去我们在XXXMapper.xml内单独声明一个sql count查询，我们只需要写一个sql分页业务查询即可。