分页-PageHelper原理以及实时分页-键集分页

一.PageHelper原理

1.使用

PageHelper 是国内非常优秀的一款开源 mybatis 分页插件,它支持常用的主流数据库,例如 Oracle、Mysql、MariaDB、SQLite、Hsqldb 等。

PageHelper 的安装很简单,只需要在 pom.xml 中加入以下依赖即可:

<dependency>
 <groupId>com.github.pagehelper</groupId>
 <artifactId>pagehelper</artifactId>
 <version>5.2.0</version></dependency>

PageHelper 的使用也非常简单,只需要在查询之前调 PageHelper.startPage() 方法即可开始分页。例如:

// 开始分页PageHelper.startPage(pageNum, pageSize);// 查询List<User> userList = userService.getUserList();// 封装分页对象PageInfo<User> pageInfo = new PageInfo<>(userList);

其中,pageNum 表示要查询的页码,pageSize 表示每页的记录数。调用 startPage 方法之后,PageHelper 会自动将下一次查询作为分页查询,并且会在查询之后返回一个 Page 对象,然后可以将这个对象转换为 PageInfo 对象,从而获得分页相关的信息。

这里其实存在两个问题:

  1. 为什么查询之后会返回 Page 对象,而不是 List 对象?
  2. 为什么不直接将 list 返回,而是需要封装一次再返回PageInfo 对象?

这里我们稍后再回答,先继续说明一些 PageHelper 的一些使用技巧。

Page page = PageHelper.startPage(pageNum, pageSize, true); - true 表示需要统计总数,这样会多进行一次请求 select count(0),不传默认为 true。

1)统计总数(将SQL语句变为 select count(0) from xxx,只对简单SQL语句其效果,复杂SQL语句需要自己写)

    Page<?> page = PageHelper.startPage(1,-1);
    long count = page.getTotal();

2)使用PageHelper查全部(不分页)

    PageHelper.startPage(1,0);
    List<?> allList = queryForList( xxx.class , "queryAll" , param);

2.PageHelper的底层原理

首先调用 PageHelper 的 startPage 方法开启分页,方法中会将分页参数存到一个变量 ThreadLocal<Page> LOCAL_PAGE中;

然后调用 mapper 进行查询,这里实际上会被 PageInterceptor 类拦截,执行其重写的 interceptor 方法,该方法中主要做了以下两件事:

  • 获取到 MappedStatement,拿到业务写好的 sql,将 sql 改造成 select count(0) 并执行查询,并将执行结果存到 LOCAL_PAGE 里的Page 中的 total 属性,表示总条数
  • 获取到 xml 中的 sql 语句,并 append 一些分页 sql 段,然后执行,将执行结果存到 LOCAL_PAGE 里的 Page 中的 list 属性,这里的Page 类实际是 ArrayList 的子类。

可以看出,结果是封装到了 Page 中,最后交由 PageInfo,从中可以获取到总条数、总页数等参数。

1.分页参数储存

首先看PageHelper.startPage的源码:

 public static <E> Page<E> startPage(int pageNum, int pageSize, boolean count, Boolean reasonable, Boolean pageSizeZero) {
 Page<E> page = new Page(pageNum, pageSize, count);
        page.setReasonable(reasonable);
        page.setPageSizeZero(pageSizeZero);
 Page<E> oldPage = getLocalPage();
 if (oldPage != null && oldPage.isOrderByOnly()) {
            page.setOrderBy(oldPage.getOrderBy());
 }
 setLocalPage(page);
 return page;
 }

其实主要就是把分页参数给到 Page ,然后将实例 Page 存储到 ThreadLocal 中。

public abstract class PageMethod {
 protected static final ThreadLocal<Page> LOCAL_PAGE = new ThreadLocal();
 public PageMethod() {
 }
 protected static void setLocalPage(Page page) {
 LOCAL_PAGE.set(page);
 }}

继续看执行SQL是怎么做的

2.拦截器改造 SQL

(1)统计总数

PageHelper 是通过拦截器底层执行 sql,对应的拦截器是 PageInterceptor,首先来看看这个类头部的定义,可以看出拦截了 Executor 的 query方法,毕竟 Mybatis 底层查询实际是借助 SqlSeesion 调用 Executor#query。

​
@Intercepts({@Signature( type = Executor.class, method = "query", args = {MappedStatement.class, Object.class, RowBounds.class, ResultHandler.class}), @Signature( type = Executor.class, method = "query", args = {MappedStatement.class, Object.class, RowBounds.class, ResultHandler.class, CacheKey.class, BoundSql.class})})public class PageInterceptor implements Interceptor { private static final Log log = LogFactory.getLog(PageInterceptor.class); private static boolean debug = false; protected Cache<String, MappedStatement> msCountMap = null; protected CountMsIdGen countMsIdGen; private volatile Dialect dialect; private String countSuffix; private String default_dialect_class;
复制代码

然后重点看下 intercept 方法,方法中传入的 Invocation 是JDK进行动态代理的时候,Plugin 类将反射信息封装到 Invocation 里,然后传给 intercept。

看下在哪里进行了总条数查询,进入 count 方法内看下:

继续追踪代码执行过程,发现进入 executeAutoCount 方法内,这个方法内有个变量为 countSql,其内容正是"select count(0)...",说明 PageHelper 在此处进行了总条数查询。

(2)分页查询

再看下 intercept 方法中如何进行如何分页查询:

在 pageQuery 方法中进行实际查询操作:

方法中的 pageSql 即为分页查询语句,看下 getPageSql 是如何实现的:

getPageSql 这个方法会根据不同的数据库,对 sql 进行不同的改造,这里关注下 MySql 是如何改造的:

很明显到这里就能看出 PageHelper 在针对分页查询时对每一个查询 sql 末尾都增加了 limit 子句,最大的一个问题得到了解决,代码后续就是拼接后Sql 的执行返回过程。值得注意的是,在 intercept 方法末尾的 finally 中调用 afferAll 方法对 ThreadLocal 进行 remove。

3.PageInfo

实际代码中进行分页查询得到 list之后,还要将其封装进 PageInfo 类中,才能获取到分页信息。我们关注下 PageInfo 中的构造器:

在这段代码中,将list强转为Page,再看下Page类中的设计,Page 类实际上是 ArrayList 的子类,且 Page 类中包含了分页的具体信息,而分页查询返回的 list 实际类型就是 Page,所以将其封装为 PageInfo 再返回也是合理且正确的。

2.安全性问题

PageHelper 的 startPage 方法使用了静态的 ThreadLocal 参数,分页参数和线程是绑定的。 只要保证在 startPage 方法调用后紧跟 MyBatis 查询方法,这就是安全的。因为 PageHelper 在 finally 代码段中自动清除了 ThreadLocal 存储的对象。但是例如下面这样的代码,就是不安全的用法:

PageHelper.startPage(1, 10);List<Country> list;if (param1 != null) {
    list = countryMapper.selectIf(param1);} else {
    list = new ArrayList<Country>();}

这种情况下由于 param1 存在 null 的情况,就会导致 PageHelper 生产了一个分页参数,但是没有被消费,这个参数就会一直保留在这个线程上。当这个线程再次被使用时,就可能导致不该分页的方法去消费这个分页参数,这就产生了莫名其妙的分页。

上面这个代码,应该写成下面这个样子:

List<Country> list;if (param1 != null) {
 PageHelper.startPage(1, 10);
    list = countryMapper.selectIf(param1);} else {
    list = new ArrayList<Country>();}

这种写法就能保证安全。当然也可以手动清理 ThreadLocal 存储的分页参数,如下代码所示,但是这种写法不好看,且没有必要,推荐上面的写法。

List<Country> list;if (param1 != null) {
 PageHelper.startPage(1, 10);
 try {
        list = countryMapper.selectAll();
 } finally {
 PageHelper.clearPage();
 }} else {
    list = new ArrayList<Country>();}

二.键集分页

Spring Boot中实现"键集分页"(Keyset Pagination)算法,主要是利用数据库的排序功能,通过记录上一次查询结果的最后一条记录的排序键(通常是主键或者唯一键),在后续的查询中利用这个排序键来获取下一页的数据。这样可以避免分页查询中的"跳页"问题,尤其是在有新数据插入时。

以下是一个基于Spring Data JPA实现键集分页的示例:

定义实体类 : 假设我们有一个Post实体,它有一个主键id和一个用于排序的字段createdDate

@Entity
public class Post {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    private String title;

    @Temporal(TemporalType.TIMESTAMP)
    private Date createdDate;

    // 省略getter和setter
}

定义存储库接口 : 创建一个继承JpaRepository的存储库接口,并添加一个支持键集分页的方法。

public interface PostRepository extends JpaRepository<Post, Long> {

    @Query("SELECT p FROM Post p WHERE p.createdDate > :lastCreatedDate ORDER BY p.createdDate ASC")
    List<Post> findPostsAfterDate(@Param("lastCreatedDate") Date lastCreatedDate, Pageable pageable);
}

实现服务层: 在服务层中,我们需要一个方法来处理键集分页逻辑。

@Service
public class PostService {

    @Autowired
    private PostRepository postRepository;

    public Page<Post> getKeysetPage(Date lastCreatedDate, Pageable pageable) {
        // 获取分页数据
        List<Post> posts = postRepository.findPostsAfterDate(lastCreatedDate, pageable);

        // 获取总记录数,这里需要根据实际情况从数据库中查询
        long total = postRepository.countByCreatedDateGreaterThan(lastCreatedDate);

        // 创建Page对象
        return new PageImpl<>(posts, pageable, total);
    }
}

实现控制器 : 在控制器中,我们需要处理分页请求,并提供必要的参数来调用服务层的getKeysetPage方法。

@RestController
@RequestMapping("/posts")
public class PostController {

    @Autowired
    private PostService postService;

    @GetMapping
    public Page<Post> getPosts(@RequestParam(value = "lastCreatedDate", required = false) @DateTimeFormat(iso = DateTimeFormat.ISO.DATE_TIME) Date lastCreatedDate,
                               @RequestParam(value = "page", defaultValue = "0") int page,
                               @RequestParam(value = "size", defaultValue = "10") int size) {
        Pageable pageable = PageRequest.of(page, size);
        return postService.getKeysetPage(lastCreatedDate, pageable);
    }
}

在这个例子中,我们使用createdDate字段作为排序键。客户端在请求分页数据时,需要提供上一次查询结果的最后一条记录的createdDate。服务器端使用这个日期来查询下一页的数据。

需要注意的是,键集分页算法适用于排序字段具有唯一性的情况,例如时间戳或者自增的主键。如果排序字段不具有唯一性,可能需要结合其他字段来确保分页的准确性。此外,这种算法可能不适用于随机访问或者跳转到特定页码的操作。

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