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。

PageHelper使用建议（性能最好）：

1、明确指定dialect。
2、明确编写sql分页业务和与它对应的count查询，别图省事。