jpa动态参数以及结果集映射增强方案

背景

jpa 是使用非常广泛的orm框架，开发也非常方便，但是我觉得jpa的Query注解有两个不友好的地方：

• 使用Query注解编写SQL/HQL时，参数不能动态设置

  MyBatis 有<c:if>这种标签来动态控制参数，而jpa没有，事实上很多业务场景都需要动态控制参数，jpa 遇到这种场景，一般有这几种方式实现：

  1. 使用 EntityManager.createNativeQuery,动态拼接SQL，如下案例：
  2. 使用 QueryByExampleExecutor（QBE）方式，类似如下：
  3. 使用 JpaSpecificationExecutor 方式，类似如下：
  4. @Query 动态参数方式，如下：

  @Query("select u.name as name,u.email as email from User u where (:name is null or u.name =:name) and (:email is null or u.email =:email)")
  UserOnlyName findByUser(@Param("name") String name,@Param("email") String email);

  第一种方式需要自己拼接原生SQL，如果是分页情况，还需要写获取总数等相关SQL，使用比较麻烦；

  第二种和第三种都是自己拼接出需要的参数，分页可以不需要特别处理，但是只能单表操作，不能做join;

  第四种虽然解决了动态SQL问题，但是写的SQL不够友好，而且也会影响性能（可能索引会失效）；

• 使用Query注解返回VO对象，需要利用 JPQL，new 了一个 利用 JPQL，new 了一个 VO对象，再通过构造方法，接收查询结果（或者用接口去接收）如下图：

针对以上的两点，我就想自己扩展jpa框架，对jpa做一个增强。

增强的功能

动态参数支持以下写法：

1. 占位符position解析方式 如上图，对于需要动态传参的参数使用占位符 ?{} 包裹起来，参数可以使用 ?1 等占位符；

2. 占位符name参数名解析方式 如上图所示，对于需要动态传参的参数仍然使用占位符 ?{} 包裹起来，但是参数可以使用 :name 方式占位，不过注意的是，参数名需要使用 @RequestParam 标注；

3. 非占位符position解析方式 如果你不想写 ?{} 占位符，也可以去掉，但是这种只支持如上图一样简单的条件，目前支持是类似如下条件： and/or name =/>/</in/like ?1，不支持 between and，或者复杂的条件组合形式（and (name = ?1 or age = ?2)）

4. 非占位符name参数名解析方式 如果你不想写 ?{} 占位符，也可以去掉，但是这种只支持如上图一样简单的条件，目前支持是类似如下条件： and/or name =/>/</in/like :name，不支持 between and，或者复杂的条件组合形式（and (name = :name or age = :age)）

使用Query注解返回VO对象

例如这种SQL，直接返回VO就行，字段也会自动使用驼峰映射的，可以作用于 nativeQuery 和 hql;

注意，需要指定 expressionQuery = false，表示不需要解析动态参数；

@Query注解分页/排序的使用

如上图，对于分页使用，和@Query使用分页一样，分页参数（PageRequest）需要放在最后一个参数位置，返回值使用 Page接收；如果是 sort ，就把 sort 放在最后一个参数；

无论是 nativeQuery 还是 hql，分页时候，都支持不需要写 countSQL（如果你写了优先使用你写的）；

扩展思路

jpa 扩展点

Jpa 创建 Repository Bean 的流程具体可以看：JpaRepositoryBean创建流程分析

总的来说，这里有个很重要的类 RepositoryFactoryBeanSupport，它初始化Bean的后置方法 afterPropertiesSet 会创建 RepositoryFactory，并获取 Repository 的代理对象，而代理对象会增加一个拦截器 QueryExecutorMethodInterceptor，创建这个拦截器的时候会对 Repository的方法绑定一个 RepositoryQuery，这个对象就是执行SQL的关键；

具体调用链如下：

org.springframework.data.repository.core.support.RepositoryFactoryBeanSupport.afterPropertiesSet()
  org.springframework.data.repository.core.support.RepositoryFactoryBeanSupport.createRepositoryFactory()
	  org.springframework.data.repository.core.support.RepositoryFactorySupport.getRepository(Class<T>, RepositoryFragments) // 获取代理目标对象
	  	org.springframework.data.repository.core.support.RepositoryFactorySupport.getTargetRepository(RepositoryInformation)
		  	org.springframework.data.repository.core.support.QueryExecutorMethodInterceptor.QueryExecutorMethodInterceptor(RepositoryInformation, ProjectionFactory, Optional<QueryLookupStrategy>, NamedQueries, List<QueryCreationListener<?>>)
		  	  org.springframework.data.jpa.repository.query.JpaQueryLookupStrategy.DeclaredQueryLookupStrategy.resolveQuery(JpaQueryMethod, EntityManager, NamedQueries) --在这里校验，并决策出RepositoryQuery 对象

那么我们的扩展点就如下图：

初步想法

由上面jpa扩展点，可知获取 Repository 代理对象的时候会增加一个拦截器 QueryExecutorMethodInterceptor：

由上图可知，创建 QueryExecutorMethodInterceptor 时，会通过getQueryLookupStrategy方法会获取 Repository 方法的执行策略，然后会通过策略的 resolveQuery 方法绑定 Repository 方法对应执行的 RepositoryQuery；

来瞧一眼 RepositoryQuery 实现：

• NativeJpaQuery: @Query(nativeQuery = true)底层实现类
• SimpleJpaQuery：@Query(nativeQuery = false)底层实现类
• PartTreeJpaQuery：方法名上没注解时的方法实现类。直接解析方法名

那我懂了，我可以自己实现一个 RepositoryQuery，通过代理设计模式/装饰者设计模式/委派设计模式， 我把需要把动态参数那部分处理好，然后再调用jpa自己的 RepositoryQuery 去处理SQL不就行了。

这看似没毛病，但是在实现时发现这样不好做。

分析一下为啥这样不行：

首先创建 QueryExecutorMethodInterceptor 时，getQueryLookupStrategy方法的默认实现：JpaRepositoryFactory.getQueryLookupStrategy 最终会调用 JpaQueryLookupStrategy.create方法：

假设我的扩展点放在 JpaQueryLookupStrategy 上：

1. 利用继承： 那么我就自己实现一个策略：MyJpaQueryLookupStrategy 继承 JpaQueryLookupStrategy，重写它的create方法，目的是创建自己的 QueryLookupStrategy，先处理动态参数，然后再调用 jpa 的QueryLookupStrategy实现类去执行。但是 JpaQueryLookupStrategy 是final的，所以不能继承；

2. 利用组合（代理/委派/装饰者）： 组合就需要持有 CreateQueryLookupStrategy/DeclaredQueryLookupStrategy，然后发现它们是私有的。

那既然这样我，我就不用 jpa 的 JpaQueryLookupStrategy 了，我只用 jpa 的NativeJpaQuery/SimpleJpaQuery，要用这两个，就需要持有它们，但一看，心都凉了，这两个类是包访问权限，压根访问不了；

实现的思路

既然jpa 的很多类都不能持有，也不可以继承，那就不用jpa那套了，自己写一个注解去解析SQL的动态参数，然后通过EntityManager.createNativeQuery/EntityManager.createQuery去执行SQL；

1. 那么就是如果使用jpa 的 @Query 注解，就使用jpa的JpaQueryLookupStrategy去创建QueryLookupStrategy，使用我自定义的@MyQuery，就自己处理，所以需要实现一个RepositoryFactory，重写JpaRepositoryFactory.getQueryLookupStrategy方法；
2. 需要分开考虑 nativeSQL 和 hql，还要考虑分页/排序等；
3. 使用正则表达式匹配需要处理的动态参数；
4. 支持 position类型参数（where条件使用 ?1）和 name类型的参数（where 条件使用 :name ）；

实现细节

jpa扩展点我选择在继承 JpaRepositoryFactory 上，而 JpaRepositoryFactory 由 JpaRepositoryFactoryBean创建，所以我们需要扩展 JpaRepositoryFactoryBean；

所以，在使用时，第一步就是在 EnableJpaRepositories 注解中指定jpa扩展的 factoryBean，如下图：

整个启动流程：

从上面的流程就把 repository 中的方法和 RepositoryQuery 绑定在一起了。

例如：

下面这个方法就绑定为 SimpleJpaExtendQuery 方式执行SQL；

下面这个方法就绑定为 NativeJpaExtendQuery 方式执行SQL；

那就是分析 SimpleJpaExtendQuery 和 NativeJpaExtendQuery 如何实现了。

如何确定使用 SimpleJpaExtendQuery 还是 NativeJpaExtendQuery 呢？

如上面介绍，我们需要自定义 JpaRepositoryFactoryBean，指定创建的 RepositoryFactory：

JpaExtendRepositoryFactory 重写 getQueryLookupStrategy方法，实现自己的策略：

创建 JpaQueryLookupStrategy，如果Repository方法的注解不是用 MyQuery，那么走jpa执行SQL的逻辑，如果是 MyQuery，判断是否是 nativeQuery，来确实使用 SimpleJpaExtendQuery 还是 NativeJpaExtendQuery。

AbstractJpaExtendQuery 实现细节

如上图，SimpleJpaExtendQuery 和 NativeJpaExtendQuery都是继承 AbstractJpaExtendQuery，它的核心方法是 doCreateQuery、doCreateCountQuery，那这两个方法什么时候调用呢？

可以看到它是 RepositoryQuery 的实现类，有个方法是 execute()，这个方法是RepositoryFactorySupport 的内部类 QueryExecutorMethodInterceptor调用的；

AbstractJpaQuery 是 RepositoryQuery 的抽象实现类， 然后会调用 AbstractJpaQuery.doExecute方法，这个方法会获取 JpaQueryExecution，调用JpaQueryExecution的 execute方法：

JpaQueryExecution最终会调用 AbstractJpaQuery 的 createQuery方法：

那现在就清楚了，我们只要重写 doCreateQuery、doCreateCountQuery即可；

所以这里面最重要的是：

来看一下 ExpressionQueryResolverStrategy 的结构： ExpressionQueryResolverStrategy 有个方法resolve，这个方法会遍历 ExpressionQueryResolverEnum 枚举，获取合适的解析策略；ExpressionQueryResolverEnum 实现 ExpressionQueryResolver 接口；

这个枚举代码：

enum ExpressionQueryResolverEnum implements ExpressionQueryResolver {

    EmptyExpressionQueryResolver(){
        @Override
        public boolean match(String queryString,  boolean expressionQuery) {
            return !expressionQuery;
        }

        @Override
        public QueryResolveResult resolve(String queryString, JpaParameters parameters, Object[] values) {
            Matcher positionExpressionParameter = POSITION_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString);
            boolean positionParam = false;
            if(positionExpressionParameter.find()){
                positionParam = true;
            }

            return new QueryResolveResult.EmptyQueryResolveResult(queryString, positionParam, parameters, values);
        }
    },

    /**
     *  占位符 Position 表达式 查询处理器
     *
     */
    PlaceholderPositionExpressionQueryResolver() {

        @Override
        public boolean match(String queryString, boolean expressionQuery) {
            if(!expressionQuery){
                return false;
            }
            Matcher  expressionParameter = PLACEHOLDER_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString);
            Matcher positionExpressionParameter = POSITION_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString);
            return expressionParameter.find() && positionExpressionParameter.find();
        }

        @Override
        public QueryResolveResult resolve(String queryString, JpaParameters parameters, Object[] values) {
            // 是否包含 ?1
            Matcher  expressionParameter = PLACEHOLDER_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString);

            // 使用 ? 注入参数的
            List<Integer> removeParamIndex = new ArrayList<>();

            while (expressionParameter.find()) {

                // and t.name = ?1
                String parameter = expressionParameter.group(1);

                queryString = super.positionParameterProcessor(queryString, values, removeParamIndex, parameter);

            }

            String afterParseSQL = queryString.replace(PLACEHOLDER_PREFIX, BLANK_STR).replace(PLACEHOLDER_SUFFIX, BLANK_STR);

            afterParseSQL = super.whereKeywordSyntaxErrorProcessor(afterParseSQL, removeParamIndex.size() == values.length);

            return new QueryResolveResult.PositionExpressionQueryResolveResult(afterParseSQL, removeParamIndex, JpaExtendQueryUtils.toPositionMap(values));
        }
    },

    /**
     *  占位符 Name 表达式 查询处理器
     *
     */
    PlaceholderNameExpressionQueryResolver(){

        @Override
        public boolean match(String queryString, boolean expressionQuery) {
            if(!expressionQuery){
                return false;
            }
            Matcher  expressionParameter = PLACEHOLDER_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString);
            Matcher nameExpressionParameter = NAME_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString);
            return expressionParameter.find() && nameExpressionParameter.find();
        }

        @Override
        public QueryResolveResult resolve(String queryString, JpaParameters parameters, Object[] values) {

            // 解析参数 所有参数 包括 null的
            Map<String, Object> allQueryParams = JpaExtendQueryUtils.getParams(parameters, values);

            List<String> removeParams = new ArrayList<>();

            Matcher expressionParameter = PLACEHOLDER_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString);

            while (expressionParameter.find()) {

                // and t.name = :name
                String matchExpression = expressionParameter.group();

                queryString = super.nameParameterProcessor(queryString, allQueryParams, removeParams, matchExpression);
            }

            String afterParseSQL = queryString.replace(PLACEHOLDER_PREFIX, BLANK_STR).replace(PLACEHOLDER_SUFFIX, BLANK_STR);

            afterParseSQL = this.whereKeywordSyntaxErrorProcessor(afterParseSQL, removeParams.size() == allQueryParams.size());

            return new QueryResolveResult.NameExpressionQueryResolveResult(afterParseSQL, removeParams, allQueryParams);
        }
    },

    PositionExpressionQueryResolver() {

        @Override
        public boolean match(String queryString,  boolean expressionQuery) {
            if(!expressionQuery){
                return false;
            }
            return !PLACEHOLDER_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString).find() && NO_PLACEHOLDER_POSITION_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString).find();
        }

        @Override
        public QueryResolveResult resolve(String queryString, JpaParameters parameters, Object[] values) {

            Matcher expressionParameter = NO_PLACEHOLDER_POSITION_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString);

            // 使用 ? 注入参数的
            List<Integer> removeParamIndex = new ArrayList<>();

            while (expressionParameter.find()) {

                String parameter = expressionParameter.group();

                queryString = super.positionParameterProcessor(queryString, values, removeParamIndex, parameter);
            }

            queryString = super.whereKeywordSyntaxErrorProcessor(queryString, removeParamIndex.size() == values.length);

            return new QueryResolveResult.PositionExpressionQueryResolveResult(queryString, removeParamIndex, JpaExtendQueryUtils.toPositionMap(values));
        }
    },


    NameExpressionQueryResolver() {

        @Override
        public boolean match(String queryString, boolean expressionQuery) {
            if(!expressionQuery){
                return false;
            }
            return !PLACEHOLDER_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString).find() && NO_PLACEHOLDER_NAME_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString).find();
        }

        @Override
        public QueryResolveResult resolve(String queryString, JpaParameters parameters, Object[] values) {

            Map<String, Object> allQueryParams = JpaExtendQueryUtils.getParams(parameters, values);

            List<String> removeParams = new ArrayList<>();

            Matcher expressionParameter = NO_PLACEHOLDER_NAME_EXPRESSION_PARAMETER.matcher(queryString);

            while (expressionParameter.find()) {

                // and t.name = :name
                String matchExpression = expressionParameter.group();

                queryString = super.nameParameterProcessor(queryString, allQueryParams, removeParams, matchExpression);
            }

            queryString = this.whereKeywordSyntaxErrorProcessor(queryString, removeParams.size() == allQueryParams.size());

            return new QueryResolveResult.NameExpressionQueryResolveResult(queryString, removeParams, allQueryParams);
        }
    }

}

以上就是动态参数解析的代码，代码还是很简单，原理就是使用正则匹配，然后动态判断参数值是否为空，为空就去掉where条件；

上面值得注意的是：

1. 使用 position 表达式（?1）作为参数占位符时，注意解析后的参数索引需要改变，举个例子：

select d from Dress d where ?{ classify = ?1 }  ?{ and enable = ?2 } ?{ and (name like concat('%', ?3, '%')  or id like concat('%', ?3, '%')) }

这段SQL中，如果 enable 是null, 需要将 ?3改成?2;

2. 解析后出现where 语法错误，举个例子：

select d from Dress d where ?{ classify = ?1 }  ?{ and enable = ?2 } ?{ and (name like concat('%', ?3, '%')  or id like concat('%', ?3, '%')) }

上面这段SQL classify 为 null ，就会解析成 where and enable = ?1 ,所以要注意去掉 where 后面直接的and；

3. 返回值可以直接使用VO封装，因为底层使用的是 EntityManager.createNativeQuery/EntityManager.createQuery

至此，解析结束，因为代码比较简单，所以简单说了一下思路，具体代码讲解的简单一点，有兴趣的可以看一下源码；

最重要的

代码仓库： gitee: gitee.com/listen_w/sp... github: github.com/jettwangcj/...

注意：spring-data-jpa-extend 分为 springboot 2.x版本和 springboot 3.x 版本，springboot 3.x版本在项目中未使用，请谨慎使用；

另外，这个项目我已经推送 Maven 中央仓库了，可以通过如下坐标使用：

<dependency>
    <groupId>cn.org.wangchangjiu</groupId>
    <artifactId>spring-data-jpa-extend</artifactId>
    <version>2.0.1-RELEASE</version>
</dependency>

2.x 表示使用 springboot 2.x版本；