基于索引的單表查詢，是 MySQL 正確打開(kāi)方式！

基于 QueryObject 的聲明式查詢，是簡(jiǎn)單查詢的正確使用方式！

1、應(yīng)用場(chǎng)景

單表查詢?cè)跇I(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)中占比最大，是所有 CRUD Boy 的入門必備，所有人在 JavaBean 和 SQL 之間樂(lè)此不疲。

整體架構(gòu)如下圖所示：

這是一個(gè)簡(jiǎn)單的分層架構(gòu)，主要有：

• 接入層：接收用戶或其他服務(wù)的請(qǐng)求，對(duì)參數(shù)進(jìn)行基本驗(yàn)證。
• 服務(wù)層：執(zhí)行簡(jiǎn)單的業(yè)務(wù)邏輯，比如業(yè)務(wù)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)組裝等。
• 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。在 ORM 框架基礎(chǔ)之上完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。
• 數(shù)據(jù)庫(kù)層。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢。

其中 ORM 框架尤為重要，幫我們完成 對(duì)象 與 關(guān)系數(shù)據(jù) 間的相互轉(zhuǎn)換。因此，不少人認(rèn)為玩好 ORM 就成為了高級(jí)開(kāi)發(fā)人員。而實(shí)際情況是：該部分是最枯燥、最沒(méi)有技術(shù)含量的“技能”。

目前，最常見(jiàn)的 ORM 便是 MyBatis 和 JPA，以一個(gè)簡(jiǎn)單的分頁(yè)查詢 User 為例做一個(gè)簡(jiǎn)短介紹。

按照用戶狀態(tài)分頁(yè)查詢 User 信息：

• 用戶狀態(tài)和分頁(yè)參數(shù)必填。
• 其他參數(shù)手機(jī)號(hào)、生日區(qū)間選填。

查詢?nèi)雲(yún)⑷缦拢?/span>

@Data
public class QueryUserByStatus {
    private Integer status;
    private String mobile;
    private Date birthAfter;
    private Date birthBefore;
    private Pageable pageable;
}

接口簽名如下：

Page<User> queryByStatus(QueryUserByStatus queryByStatus);

這個(gè)是最簡(jiǎn)單的 case，分別使用 MyBatis 和 Jpa 進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

（1）MyBatis

MyBatis是一款基于 Java 語(yǔ)言的持久層框架，它為SQL映射、數(shù)據(jù)處理和事務(wù)管理提供了優(yōu)秀的支持。MyBatis已成為使用最廣泛的ORM框架之一，它支持極為靈活的自定義SQL，同時(shí)也提供了與Spring Framework和Spring Boot等流行框架的集成方案，為Java程序員提供了極大的便利。

基于MyBatis實(shí)現(xiàn)的核心代碼如下：

@Autowired
private MyBatisUserMapper userMapper;
public Page<MyBatisUser> queryByStatus(QueryUserByStatus query){
    // 狀態(tài)不填
    if (query.getStatus()  null){
        throw new IllegalArgumentException("status can not null");
    }
    // 分頁(yè)必填
    if (query.getPageable()  null){
        throw new IllegalArgumentException("pageable can not null");
    }
    MyBatisUserExample userExample = new MyBatisUserExample();
    MyBatisUserExample.Criteria criteria = userExample.createCriteria();
    // 添加狀態(tài)過(guò)濾
    criteria.andStatusEqualTo(query.getStatus());
    // 添加手機(jī)號(hào)過(guò)濾
    if (query.getMobile() != null){
        criteria.andMobileEqualTo(query.getMobile());
    }
    // 添加生日過(guò)濾
    if (query.getBirthAfter() != null){
        criteria.andBirthAtGreaterThan(query.getBirthAfter());
    }
    // 添加生日過(guò)濾
    if (query.getBirthBefore() != null){
        criteria.andBirthAtLessThan(query.getBirthBefore());
    }
    // 添加分頁(yè)信息
    userExample.setOffset(query.getPageable().offset());
    userExample.setRows(query.getPageable().getPageSize());
    // 查詢數(shù)據(jù)
    long totalItems = this.userMapper.countByExample(userExample);
    List<MyBatisUser> users = this.userMapper.selectByExample(userExample);
    // 封裝結(jié)果
    return new Page<>(users, query.getPageable(), totalItems);
}

（2）Jpa

JPA是Java Persistence API（Java持久化API）的簡(jiǎn)稱，它是Sun官方提供的一套標(biāo)準(zhǔn)的ORM框架（對(duì)象關(guān)系映射框架）。JPA提供了一種以面向?qū)ο蠓绞絹?lái)管理關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，使開(kāi)發(fā)人員可以使用對(duì)象而不是SQL來(lái)操作數(shù)據(jù)庫(kù)。JPA提供了一套公共的API，使開(kāi)發(fā)人員可以在不同的ORM實(shí)現(xiàn)（如Hibernate、EclipseLink等）中自由切換。

基于Jpa實(shí)現(xiàn)的核心代碼如下：

@Autowired
private JpaUserRepository jpaUserRepository;
public Page<JpaUser> queryByStatus(QueryUserByStatus queryByStatus){
    // 狀態(tài)必填
    if (queryByStatus.getStatus()  null){
        throw new IllegalArgumentException("status can not null");
    }
    // 分頁(yè)必填
    if (queryByStatus.getPageable()  null){
        throw new IllegalArgumentException("pageable can not null");
    }
    // 構(gòu)建分頁(yè)參數(shù)
    Pageable pageable = PageRequest.of(queryByStatus.getPageable().getPageNo(), queryByStatus.getPageable().getPageSize());
    // 構(gòu)建過(guò)濾條件
    Specification<JpaUser> spec = Specification.where((root, query, cb) -> {
        List<Predicate> predicates = Lists.newArrayList();
        // 添加狀態(tài)過(guò)濾
        Predicate statusPredicate = cb.equal(root.get("status"), queryByStatus.getStatus());
        predicates.add(statusPredicate);
        // 添加手機(jī)過(guò)濾
        if (queryByStatus.getMobile() != null){
            Predicate mobilePredicate = cb.equal(root.get("mobile") , queryByStatus.getMobile());
            predicates.add(mobilePredicate);
        }
        // 添加生日過(guò)濾
        if (queryByStatus.getBirthAfter() != null){
            Predicate birthAfterPredicate = cb.greaterThan(root.get("birthAt") , queryByStatus.getBirthAfter());
            predicates.add(birthAfterPredicate);
        }
        // 添加生日過(guò)濾
        if (queryByStatus.getBirthBefore() != null){
            Predicate birthBeforePredicate = cb.lessThan(root.get("birthAt") , queryByStatus.getBirthBefore());
            predicates.add(birthBeforePredicate);
        }
        // 組合過(guò)濾條件
        return cb.and(predicates.toArray(new Predicate[predicates.size()]));
    });
    // 查詢數(shù)據(jù)
    org.springframework.data.domain.Page<JpaUser> all = this.jpaUserRepository.findAll(spec, pageable);
    // 封裝結(jié)果
    return new Page<>(all.getContent(), queryByStatus.getPageable(), all.getTotalElements());
}

（3）問(wèn)題分析

通常情況下，使用哪個(gè) ORM 框架，都是由公司規(guī)范規(guī)定，一般人沒(méi)辦法左右。但，無(wú)論使用哪個(gè)框架，面對(duì)的問(wèn)題基本是一致的。

這種開(kāi)發(fā)模型，存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

• 過(guò)于繁瑣，開(kāi)發(fā)效率低：一個(gè)簡(jiǎn)單的查詢請(qǐng)求，包括參數(shù)驗(yàn)證、ORM API調(diào)用、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等工作，涉及多個(gè)層次多個(gè)類的協(xié)調(diào)一致，常見(jiàn)問(wèn)題包括：
• 重復(fù)性勞動(dòng)：沒(méi)有什么技術(shù)含量，首先是使用 “字段” 或 “屬性” 調(diào)用各種 API，然后是各種類型間的轉(zhuǎn)化，枯燥無(wú)味。
• 容易出錯(cuò)：涉及參數(shù)和字段較多，容易設(shè)置錯(cuò)位，比如參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤、對(duì)象轉(zhuǎn)換時(shí)字段設(shè)置錯(cuò)誤等。
• 性能瓶頸：實(shí)際開(kāi)發(fā)中，性能瓶頸并沒(méi)有在 ORM 框架本身，主要是對(duì) MySQL 使用不當(dāng)，特別是沒(méi)有發(fā)揮索引的優(yōu)勢(shì)，常見(jiàn)問(wèn)題包括：
• 沒(méi)有合適索引：設(shè)計(jì)之初并未考慮索引，或者對(duì)索引缺乏有效的管理。
• 參數(shù)丟失導(dǎo)致無(wú)法使用索引：參數(shù)丟失導(dǎo)致最左匹配原則被破壞，無(wú)法高效的使用索引。
• 返回結(jié)果過(guò)多導(dǎo)致性能低下：一次性返回大量數(shù)據(jù)，增加 DB 和 應(yīng)用程序的負(fù)載，最終導(dǎo)致性能低下。

2、MySQL 查詢正確打開(kāi)方式

MySQL 常見(jiàn)的查詢優(yōu)化手段非常多：

1. 索引優(yōu)化：分析表數(shù)據(jù)和查詢需求，創(chuàng)建合適的索引來(lái)提高查詢效率。
2. SQL語(yǔ)句優(yōu)化：優(yōu)化SQL語(yǔ)句的寫法，避免使用子查詢、聯(lián)合查詢、多層嵌套等耗費(fèi)資源的操作。
3. 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化：合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，避免冗余數(shù)據(jù)以及過(guò)多分表分庫(kù)導(dǎo)致性能低下。
4. 控制結(jié)果集大小：查詢的結(jié)果集越大，查詢時(shí)間就越長(zhǎng)。盡量限制結(jié)果集大小，避免不必要的計(jì)算。
5. 數(shù)據(jù)庫(kù)連接池優(yōu)化：通過(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)連接池的配置，避免連接池滿載以及連接超時(shí)等問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)庫(kù)處理效率。
6. 數(shù)據(jù)庫(kù)批量操作優(yōu)化：通過(guò)批量操作來(lái)減少單次與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互次數(shù)，提高執(zhí)行效率。

在眾多優(yōu)化方式中選擇最主要的一項(xiàng)便是：索引優(yōu)化：

1. 提升基于 WHERE 條件的查詢性能：在 WHERE 條件中使用了索引，可以更快地定位到匹配行，避免全表掃描。
2. 提升基于范圍查詢的查詢性能：如果僅需要一個(gè)范圍，而不是整個(gè)表的數(shù)據(jù)，索引可以提高查詢效率。
3. 提升排序和分組查詢性能：索引可以讓 MySQL 更快地執(zhí)行排序和聚合，快速定位數(shù)據(jù)，而不是遍歷整個(gè)表。

（1）B+Tree 與 高效查詢

B+Tree 在 MySQL 中極為重要，它既是一種數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)，比如聚簇索引。又是查詢優(yōu)化最重要的一種手段，比如非聚簇索引。

B+Tree

B+Tree 在 MySQL 中是如此重要，它是 MySQL 使用的默認(rèn)索引。B+Tree 索引不僅可以加速單個(gè)鍵值查詢，還可以支持范圍查找并為查詢結(jié)果排序。此外，B+Tree 還可以支持高效的插入和刪除操作，當(dāng)在一個(gè) B+Tree 索引中插入或刪除記錄時(shí)，B+Tree 索引通過(guò)特定規(guī)則進(jìn)行拆分和合并來(lái)實(shí)現(xiàn)重新平衡。
在 MySQL 中，B+Tree 索引不僅適用于普通表，還適用于主鍵索引、唯一索引、輔助索引等。因此，了解 B+Tree 索引的設(shè)計(jì)和原理對(duì)于開(kāi)發(fā)高效、可擴(kuò)展的 MySQL 應(yīng)用程序至關(guān)重要。

以下是一個(gè) B+Tree 的示意圖：

B+Tree作為一種數(shù)據(jù)組織方式，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

• 非葉子節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)關(guān)鍵字和頁(yè)碼，而不保存數(shù)據(jù)。這也是B+Tree和B-Tree的主要區(qū)別，這種特性使得B+Tree可以更快的查找特定關(guān)鍵字。
• 葉子節(jié)點(diǎn)包含所有數(shù)據(jù)和關(guān)鍵字，形成一個(gè)有序鏈表。這種結(jié)構(gòu)使得B+Tree在范圍查詢時(shí)更高效。
• 支持高效范圍查找，基于在葉子節(jié)點(diǎn)形成的有序鏈表，可以更快地查找滿足查詢條件的數(shù)據(jù)。
• 支持快速的插入和刪除，基本上所有的操作都可以在O(log n)的時(shí)間復(fù)雜度內(nèi)完成。
• 分級(jí)結(jié)構(gòu)可以支持多級(jí)索引查找，充分利用磁盤I/O緩存和預(yù)取來(lái)提高查詢效率。

索引

MySQL 中最常見(jiàn)的索引包括：

• 聚簇索引（主鍵索引）：一個(gè)表只能有一個(gè)聚簇索引，對(duì)應(yīng)表的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，即數(shù)據(jù)按照聚簇索引來(lái)排序和存儲(chǔ)，葉節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)了完整的數(shù)據(jù)行。在使用聚簇索引進(jìn)行查找時(shí)，只需查找一次聚簇索引就能找到需要的數(shù)據(jù)行。
• 非聚簇索引（輔助索引）：一個(gè)表可以有多個(gè)非聚簇索引，節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)了完整的索引和指向數(shù)據(jù)行信息（指針或主鍵）。查詢時(shí)需要查找兩次索引，第一次查詢索引信息，第二次查找數(shù)據(jù)行。

如下圖所示：

這種先查輔助索引再查主鍵索引的行為，我們稱之為“回表”。

看一個(gè)回表的例子：

table: id, category, publisher, status, title\
index: idx_categity(category,status)

查詢語(yǔ)句：select * from tb_news where category = 2 and publisher = 14

執(zhí)行邏輯如圖所示：

• 索引中存在 category 列，category = 2 的過(guò)濾在引擎層完成，返回?cái)?shù)據(jù)的主鍵。
• 引擎完成 category = 2 過(guò)濾后，需要 publisher 和全部數(shù)據(jù)，所以進(jìn)行回表操作。
• 從主鍵索引表中獲取全部數(shù)據(jù)，在內(nèi)存中執(zhí)行 publisher = 14 的過(guò)濾。
• 將滿足條件的數(shù)據(jù)放入到 Result 中進(jìn)行返回。

一般情況下，回表的性能損失還是可接受的，可以在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后進(jìn)行處理。可將更多精力放在提升研發(fā)效率上。

（2）高性能查詢

基于 B+Tree 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在以下場(chǎng)景可以高效使用索引：

• 全值匹配：與索引中的所有列進(jìn)行匹配；
• 匹配最左前綴：并非與索引中的所有列進(jìn)行匹配，從索引左側(cè)進(jìn)行匹配。
• 匹配列前綴：匹配某一列的開(kāi)頭部分（like ‘a(chǎn)aa%’）。
• 匹配范圍值: 大于、等于、小于等。
• 精確匹配列然后范圍匹配：先精確匹配，然后進(jìn)行范圍匹配。
• 只訪問(wèn)索引查詢：如果索引中存在查詢所需所有數(shù)據(jù)，就沒(méi)有必要追溯原數(shù)據(jù)。
• 支持查詢中的order by、group by：order by、group by 與 where 條件組合，如果符合最左匹配，及可提升性能。

以下幾種情況無(wú)法使用索引：

• 不是從最左列開(kāi)始查詢，無(wú)法使用索引。
• 不能跳過(guò)索引中的列對(duì)后面的列進(jìn)行查詢。
• 如果索引使用范圍查詢，則后面所有列無(wú)法使用索引進(jìn)行優(yōu)化。

（3）查詢規(guī)范

在了解 MySQL B+Tree 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)之后，可以推導(dǎo)出一套規(guī)范，來(lái)對(duì)查詢性能進(jìn)行保障。

原則

• 僅使用 MySQL 的單表查詢，避免多表 Join 引入的性能問(wèn)題（多表查詢解決方案見(jiàn)：內(nèi)存Join）。
• 每個(gè)查詢，必須有對(duì)應(yīng)的索引對(duì)性能進(jìn)行保障，也就是所有的查詢必須走索引。
• 謹(jǐn)慎處理入?yún)⒑头祷刂怠?/li>

1. 對(duì)入?yún)⑦M(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)證，避免因?yàn)閰?shù)丟失或參數(shù)過(guò)多造成的性能問(wèn)題。
2. 對(duì)返回值進(jìn)行驗(yàn)證，避免一次性返回過(guò)多數(shù)據(jù)操作性能問(wèn)題。

規(guī)范

對(duì)于一個(gè)查詢請(qǐng)求，需要具備：

• 統(tǒng)一使用 Query Object 模式，對(duì)入?yún)⑦M(jìn)行封裝，以便接口的升級(jí)和擴(kuò)展。
• 每一組查詢，可以存在： get（單條返回值）、list（多條返回值）、count（統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)）、page（分頁(yè)）開(kāi)頭的多個(gè)方法，操作后面緊跟 By + 維度。
• 維度結(jié)構(gòu)應(yīng)該與表的索引結(jié)構(gòu)保持一致，以保障所有的查詢，都能應(yīng)用索引。
• 索引維度體現(xiàn)在方法簽名中，并且保障滿足最左匹配原則。
• 多維索引，可以基于最左匹配原則生成多組方法；索引列(A，B)，可以生成 A、AandB 兩組方法。

假如在order表中存在一個(gè)索引（user_id, status)，那么可以存在以下查詢：

// 可以支持多組高效查詢
// User維度查詢對(duì)象
@Data
public class QueryOrderByUser {
    // user id 不能為 null，不然無(wú)法使用索引
    @NotNull
    private Long userId;
    private Integer status;
    private Pageable pageable;
}
// User 和 Status 維度查詢
@Data
public class QueryOrderByUserAndStatus {
    // user id 不能為 null，不然無(wú)法使用索引
    @NotNull
    private Long userId;
    // status 不能為 null，不然無(wú)法使用索引
    @NotNull
    private Integer status;
    private Pageable pageable;
}
// 查詢服務(wù)如下
public interface OrderService {
    // User 維度查詢
    List<Order> listByUser(QueryOrderByUser query);
    Long countByUser(QueryOrderByUser query);
    Page<Order> pageByUser(QueryOrderByUser query);
    // User 和 Status 維度查詢
    List<Order> listByUserAndStatus(QueryOrderByUserAndStatus query);
    Long countByUserAndStatus(QueryOrderByUserAndStatus query);
    Page<Order> pageByUserAndStatus(QueryOrderByUserAndStatus query);
}

這樣便可以在性能和擴(kuò)展性間找到一個(gè)良好的平衡點(diǎn)。

• 性能。由 MySQL 的索引進(jìn)行保障，可能不是最優(yōu)解（存在回表）但絕對(duì)不是最差情況。
• 擴(kuò)展性。默認(rèn)查詢維度（get、list、count、page）基本能滿足日常業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)；查詢條件也可基于 Query Object 進(jìn)行擴(kuò)展；

3、框架與標(biāo)準(zhǔn)化

我們需要一個(gè)框架，在滿足原則和規(guī)范前提下，靈活的定制簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)查詢，但又不能過(guò)于靈活，需要對(duì)使用方式進(jìn)行嚴(yán)格限制。

靈活定制，快速開(kāi)發(fā)，提升效率，降低bug；對(duì)使用進(jìn)行限制，是為了將掌控權(quán)控制在開(kāi)發(fā)，不會(huì)因?yàn)槭褂貌划?dāng)造成線上問(wèn)題。因此，對(duì)框架有如下要求：

• 支持靈活的查詢定義，無(wú)需手寫 SQL。
• 支持常見(jiàn)的查詢，包括過(guò)濾、排序、分頁(yè)等。
• 多 ORM 支持，提供對(duì) MyBatis 和 Jpa 框架支持。

框架整體流程如下：

該模式下，開(kāi)發(fā)查詢功能只需：

• 根據(jù)業(yè)務(wù)需求定義 QueryObject，主要包括過(guò)濾、排序、分頁(yè)等。
• 使用 QueryObject 調(diào)用 QueryRepository 相關(guān)接口完成查詢，常見(jiàn)功能包括：?jiǎn)螚l查詢、列表查詢、計(jì)數(shù)查詢、分頁(yè)查詢等。

只需在QueryObject上進(jìn)行定義，無(wú)需編寫 SQL，由框架對(duì) QueryObject 進(jìn)行解析，完成動(dòng)態(tài)查詢。

核心功能全部在 QueryRepository 中，其核心流程如下：

流程如下：

• 驗(yàn)證參數(shù)：基于 Spring Validate 框架完成基本的參數(shù)校驗(yàn)。
• 解析QueryObject：從 QueryObject 中提取信息，轉(zhuǎn)為為 ORM 的查詢對(duì)象。
• 設(shè)置最大返回值：【可配】設(shè)置最大返回值，避免結(jié)果太多造成性能低下。
• 執(zhí)行查詢：調(diào)用 ORM 框架的查詢接口執(zhí)行查詢命令。
• 處理查詢結(jié)果：【可配】對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行處理打印日志 or 異常中斷。

為了支持多個(gè) ORM 框架，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：

核心模塊包括：

• API：提供統(tǒng)一的接口和配置能力，對(duì)使用方式進(jìn)行規(guī)范；。
• MyBatis 實(shí)現(xiàn)：基于 MyBatis 實(shí)現(xiàn) API 中定義的全部功能，完成與 MyBatis 框架的集成。
• JPA 實(shí)現(xiàn)：基于 JPA 實(shí)現(xiàn) API 中定義的全部功能，完成與 JPA 框架的集成。

（1）統(tǒng)一 API

提供統(tǒng)一的接口和配置能力，對(duì)使用方式進(jìn)行規(guī)范。其中包括兩大部分：

1. 注解：使用注解在 QueryObject 的字段上添加配置信息，使其具備過(guò)濾能力；
2. QueryRepository接口：提供一組標(biāo)準(zhǔn)的 API，實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)的 get、list、count 和 page 查詢；

注解

注解配置于 QueryObject 之上，以聲明化的方式，對(duì)過(guò)濾功能進(jìn)行描述。

常見(jiàn)注解如下：

針對(duì)之前的 User 查詢實(shí)例，對(duì)應(yīng)的 查詢對(duì)象定義如下：

@Data
public class QueryUserByStatus {
    // 狀態(tài)相等
    @FieldEqualTo("status")
    @NotNull
    private Integer status;
    // 手機(jī)號(hào)相等
    @FieldEqualTo("mobile")
    private String mobile;
    // 生日比該值大
    @FieldGreaterThan("birthAt")
    private Date birthAfter;
    // 生日比該值小
    @FieldLessThan("birthAt")
    private Date birthBefore;
    // 自動(dòng)具備分頁(yè)能力
    private Pageable pageable;
}

接口

有了 QueryObject 之后，需要一組查詢 API 以滿足各個(gè)場(chǎng)景需求，標(biāo)準(zhǔn)的 API 接口定義如下：

public interface QueryObjectRepository<E> {
    // 檢查查詢對(duì)象的有效性
    void checkForQueryObject(Class cls);
    // 單條查詢
    <Q> E get(Q query);
    // 分頁(yè)查詢
    default <Q, R> R get(Q query, Function<E, R> converter) {
        E entity = this.get(query);
        return entity  null ? null : converter.apply(entity);
    }
    // 統(tǒng)計(jì)查詢
    <Q> Long countOf(Q query);
    // 列表查詢
    default <Q, R> List<R> listOf(Q query, Function<E, R> converter) {
        List<E> entities = this.listOf(query);
        return CollectionUtils.isEmpty(entities) ? Collections.emptyList() : (List)entities.stream().filter(Objects::nonNull).map(converter).filter(Objects::nonNull).collect(Collectors.toList());
    }
    // 列表查詢
    <Q> List<E> listOf(Q query);
    // 分頁(yè)查詢
    default <Q, R> Page<R> pageOf(Q query, Function<E, R> converter) {
        Page<E> entityPage = this.pageOf(query);
        return entityPage  null ? null : entityPage.convert(converter);
    }
    // 分頁(yè)查詢
    <Q> Page<E> pageOf(Q query);
}

集成示例

有了 QueryObject 和 API 之后，便可以輕松完成各種查詢：

public class SingleQueryService {
    @Autowired
    private QueryObjectRepository<JpaUser> repository;
    public List<JpaUser> listByStatus(QueryUserByStatus query){
        return repository.listOf(query);
    }
    public Long countByStatus(QueryUserByStatus query){
        return this.repository.countOf(query);
    }
    public Page<JpaUser> pageByStatus(QueryUserByStatus query){
        return this.repository.pageOf(query);
    }
}

萬(wàn)事具備，只欠最后的 QueryObjectRepository 實(shí)現(xiàn)，針對(duì)不同的 ORM 提供不同的實(shí)現(xiàn)。

（2）MyBatis 支持

基于 MyBatis Generator 的 Example 機(jī)制實(shí)現(xiàn)，需要配置相關(guān)的 Generator 以生成 EntityExample 對(duì)象。

直接繼承BaseReflectBasedExampleSingleQueryRepository，注入 Mapper 實(shí)現(xiàn)，指定好 Example 類即可，具體如下：

@Service
public class MyBatisBasedQueryRepository extends BaseReflectBasedExampleSingleQueryRepository {
    // 注入 MyBatis 的 Mapper 類
    public MyBatisBasedQueryRepository(MyBatisUserMapper mapper) {
        // 指定查詢所需的 Example 類
        super(mapper, MyBatisUserExample.class);
    }
}

整體架構(gòu)如下：

核心流程如下：

• ExampleConverter 將輸入的 QueryObject 轉(zhuǎn)換為 XXXExample 實(shí)例。
• 使用 XXXExample 實(shí)例 調(diào)用 XXXMapper 的 selectByExample 方法獲取返回值。
• 返回值通過(guò) ResultConverter 將 Entity 轉(zhuǎn)換為最終結(jié)果。

其中，從 QueryObject 到 Example 實(shí)例的轉(zhuǎn)換為框架的核心，主要包括如下幾部分：

• Pageable。從 QueryObject 中讀取 Pageable 屬性，并設(shè)置 Example 對(duì)象的 offset 和 rows 屬性。
• Sort。從 QueryObject 中讀取 Sort 屬性，并設(shè)置 Example 對(duì)象的 orderByClause 屬性。
• 過(guò)濾注解。遍歷 QueryObject 中屬性，根據(jù)注解查找到注解處理器，由注解處理器為 Example 添加 Criteria，以進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾。

（3）Jpa 支持

基于 JPA 框架的 JpaSpecificationExecutor 實(shí)現(xiàn)，EntityRepository 需繼承 JpaSpecificationExecutor 接口。

直接繼承BaseSpecificationQueryObjectRepository，注入 JpaSpecificationExecutor 和 實(shí)體對(duì)象即可，具體如下：

public class JpaBasedQueryRepository extends BaseSpecificationQueryObjectRepository {
    // 注入 JpaUserRepository 和 specificationConverterFactory（框架自動(dòng)生成）
    public JpaBasedQueryRepository(JpaUserRepository userRepository,
                                   SpecificationConverterFactory
                                           specificationConverterFactory) {
        // 指定實(shí)體對(duì)象 JpaUser
        super(userRepository, JpaUser.class, specificationConverterFactory);
    }
}

整體架構(gòu)如下：

核心流程如下：

• SpecificationConverter 將輸入的 QueryObject 轉(zhuǎn)換為 Specification、Pageable、Sort等實(shí)例。
• 使用 SpecificationExecutor 實(shí)例的查詢方法獲取返回值。
• 返回值通過(guò) ResultConverter 將 Entity 轉(zhuǎn)換為最終結(jié)果。

其中，從 QueryObject 到相關(guān)輸入?yún)?shù)的轉(zhuǎn)換為框架的核心，主要包括如下幾部分：

• Pageable。從 QueryObject 中讀取 Pageable 屬性，并轉(zhuǎn)化為 Spring data 的 Pageable 實(shí)例。
• Sort。從 QueryObject 中讀取 Sort 屬性，并轉(zhuǎn)換為Spring data 的 Sort 實(shí)例。
• 過(guò)濾注解。遍歷 QueryObject 中屬性，根據(jù)注解查找到注解處理器，由注解處理器將其轉(zhuǎn)化為 Predicate 實(shí)例，最終封裝為 Specification 示例。

4、小結(jié)

本文從一個(gè)日常開(kāi)發(fā)場(chǎng)景出發(fā)，提出兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：

• 代碼過(guò)于繁瑣，容易出錯(cuò)，同時(shí)開(kāi)發(fā)效率低下。
• 對(duì)性能設(shè)計(jì)關(guān)注不足，容易遺漏，產(chǎn)生性能問(wèn)題。

對(duì)于性能問(wèn)題，從 MySQL B+Tree 進(jìn)行推演，總結(jié)出該場(chǎng)景下的最佳使用實(shí)踐，并將其提取為規(guī)范。

對(duì)于代碼繁瑣問(wèn)題，提出通過(guò)在 QueryObject 上增加注解的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單查詢。

兩者相結(jié)合，便形成了 Single Query 框架：

• 提供一套注解，應(yīng)用于 QueryObject 之上，以聲明化的方式完成查詢定義。
• 提供一套API，以 QueryObject 作為參數(shù)，提供 單條、批量、統(tǒng)計(jì)、分頁(yè)等查詢。
• 提供MyBatis和Jpa兩套實(shí)現(xiàn)，快速實(shí)現(xiàn) QueryObjectRepository，以提升開(kāi)發(fā)速度。