经常使用开发库 - 告別BeanUtils拷贝，MapStruct工具库最全详解

经常使用开发库 - MapStruct工具库详解

MapStruct是一款很是实用Java工具，主要用于解决对象之间的拷贝问题，好比PO/DTO/VO/QueryParam之间的转换问题。区别于BeanUtils这种经过反射，它经过编译器编译生成常规方法，将能够很大程度上提高效率。@pdai

为何会引入MapStruct这类工具

首先看下这类工具出现的背景。@pdai

JavaBean 问题引入

在开发的时候常常会有业务代码之间有不少的 JavaBean 之间的相互转化，好比PO/DTO/VO/QueryParam之间的转换问题。以前咱们的作法是：

• 拷贝技术

  • org.apache.commons.beanutils.PropertyUtils.copyProperties
  • org.apache.commons.beanutils.BeanUtils.copyProperties
  • org.springframework.beans.BeanUtils.copyProperties
  • net.sf.cglib.beans.BeanCopier

• 纯get/set

  • 辅助IDE插件拷贝对象时能够自动set全部方法字段 （这种方式可能有些开发人员不清楚）
  • 不只看上去冗余添加新的字段时依然须要手动
  • 开发效率比较低

MapStruct 带来的改变

MapSturct 是一个生成类型安全， 高性能且无依赖的 JavaBean 映射代码的注解处理器（annotation processor）。

工具能够帮咱们实现 JavaBean 之间的转换， 经过注解的方式。

同时， 做为一个工具类，相比于手写， 其应该具备便捷， 不容易出错的特色。

MapStruct入门例子

这里展现最基本的PO转VO的例子，使用的是IDEA + Lombok + MapStruct

Pom.xml

注意：基于当前IDEA设置并不须要mapstruct-processor的依赖

通常来讲会加载两个包：

• org.mapstruct:mapstruct: 包含Mapstruct核心，好比注解等；若是是mapstruct-jdk8会引入一些jdk8的语言特性;
• org.mapstruct:mapstruct-processor: 处理注解用的，能够根据注解自动生成mapstruct的mapperImpl类

以下示例基于IDEA实现，能够在build阶段的annotationProcessorPaths中配置mapstruct-processor的path。

<packaging>jar</packaging>
<properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
    <org.mapstruct.version>1.4.0.Beta3</org.mapstruct.version>
    <org.projectlombok.version>1.18.12</org.projectlombok.version>
</properties>
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.mapstruct</groupId>
        <artifactId>mapstruct</artifactId>
        <version>${org.mapstruct.version}</version>
    </dependency>

    <!-- lombok dependencies should not end up on classpath -->
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <version>${org.projectlombok.version}</version>
        <scope>provided</scope>
    </dependency>

    <!-- fastjson -->
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba</groupId>
        <artifactId>fastjson</artifactId>
        <version>1.2.71</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>junit</groupId>
        <artifactId>junit</artifactId>
        <version>4.12</version>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
</dependencies>

<build>
    <pluginManagement>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.8.1</version>
                <configuration>
                    <source>1.8</source>
                    <target>1.8</target>
                    <!-- See https://maven.apache.org/plugins/maven-compiler-plugin/compile-mojo.html -->
                    <!-- Classpath elements to supply as annotation processor path. If specified, the compiler   -->
                    <!-- will detect annotation processors only in those classpath elements. If omitted, the     -->
                    <!-- default classpath is used to detect annotation processors. The detection itself depends -->
                    <!-- on the configuration of annotationProcessors.                                           -->
                    <!--                                                                                         -->
                    <!-- According to this documentation, the provided dependency processor is not considered!   -->
                    <annotationProcessorPaths>
                        <path>
                            <groupId>org.mapstruct</groupId>
                            <artifactId>mapstruct-processor</artifactId>
                            <version>${org.mapstruct.version}</version>
                        </path>
                        <path>
                            <groupId>org.projectlombok</groupId>
                            <artifactId>lombok</artifactId>
                            <version>${org.projectlombok.version}</version>
                        </path>
                    </annotationProcessorPaths>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </pluginManagement>
</build>

Entity

这里面假设基于一些业务需求采用的是MySQL，且将一些扩展的数据放在了config字段中，并以JSON转String存储。

@Data
@Accessors(chain = true)
public class User {
    private Long id;
    private String username;
    private String password; // 密码
    private Integer sex;  // 性别
    private LocalDate birthday; // 生日
    private LocalDateTime createTime; // 建立时间
    private String config; // 其余扩展信息，以JSON格式存储
}

VO 类

最后真正展现的应该：

• 不显示密码；
• 将日期转换；
• config要转成对象的list；

@Data
@Accessors(chain = true)
public class UserVo {
    private Long id;
    private String username;
    private String password;
    private Integer gender;
    private LocalDate birthday;
    private String createTime;
    private List<UserConfig> config;
    @Data
    public static class UserConfig {
        private String field1;
        private Integer field2;
    }
}

mapper(或者converter)

注意：

• 这里没用@Mappings，且看最后编译出的类文件，会自动加
• 密码须要ignore

@Mapper
public interface UserConverter {
    UserConverter INSTANCE = Mappers.getMapper(UserConverter.class);

    @Mapping(target = "gender", source = "sex")
    @Mapping(target = "createTime", dateFormat = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss")
    UserVo do2vo(User var1);

    @Mapping(target = "sex", source = "gender")
    @Mapping(target = "password", ignore = true)
    @Mapping(target = "createTime", dateFormat = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss")
    User vo2Do(UserVo var1);

    List<UserVo> do2voList(List<User> userList);

    default List<UserVo.UserConfig> strConfigToListUserConfig(String config) {
        return JSON.parseArray(config, UserVo.UserConfig.class);
    }

    default String listUserConfigToStrConfig(List<UserVo.UserConfig> list) {
        return JSON.toJSONString(list);
    }
}

测试类

@Test
public void do2VoTest() {
    User user = new User()
            .setId(1L)
            .setUsername("zhangsan")
            .setSex(1)
            .setPassword("abc123")
            .setCreateTime(LocalDateTime.now())
            .setBirthday(LocalDate.of(1999, 9, 27))
            .setConfig("[{\"field1\":\"Test Field1\",\"field2\":500}]");

    UserVo userVo = UserConverter.INSTANCE.do2vo(user);

    // asset
    assertNotNull(userVo);
    assertEquals(userVo.getId(), user.getId());

    // print
    System.out.println(user);
    System.out.println(userVo);
//        User(id=1, username=zhangsan, password=abc123, sex=1, birthday=1999-09-27, createTime=2020-08-17T14:54:01.528, config=[{"field1":"Test Field1","field2":500}])
//        UserVo(id=1, username=zhangsan, password=abc123, gender=1, birthday=1999-09-27, createTime=2020-08-17 14:54:01, config=[UserVo.UserConfig(field1=Test Field1, field2=500)])
}

@Test
public void vo2DoTest() {
    UserVo.UserConfig userConfig = new UserVo.UserConfig();
    userConfig.setField1("Test Field1");
    userConfig.setField2(500);

    UserVo userVo = new UserVo()
            .setId(1L)
            .setUsername("zhangsan")
            .setGender(2)
            .setCreateTime("2020-01-18 15:32:54")
            .setBirthday(LocalDate.of(1999, 9, 27))
            .setConfig(Collections.singletonList(userConfig));
    User user = UserConverter.INSTANCE.vo2Do(userVo);

    // asset
    assertNotNull(userVo);
    assertEquals(userVo.getId(), user.getId());

    // print
    System.out.println(user);
    System.out.println(userVo);
}

MapStrcut实现的原理?

MapStruct 来生成的代码， 其相似于人手写。 速度上能够获得保证。

前面例子中生成的代码能够在编译后看到, 在 target/generated-sources/annotations 里能够看到; 同时真正在代码包执行的能够在target/classes包中看到。

编译后的类

• 编译后的class位置

• 编译后的内容

public class UserConverterImpl implements UserConverter {

    @Override
    public UserVo do2vo(User var1) {
        if ( var1 == null ) {
            return null;
        }

        UserVo userVo = new UserVo();

        userVo.setGender( var1.getSex() );
        if ( var1.getCreateTime() != null ) {
            userVo.setCreateTime( DateTimeFormatter.ofPattern( "yyyy-MM-dd HH:mm:ss" ).format( var1.getCreateTime() ) );
        }
        userVo.setId( var1.getId() );
        userVo.setUsername( var1.getUsername() );
        userVo.setPassword( var1.getPassword() );
        userVo.setBirthday( var1.getBirthday() );
        userVo.setConfig( strConfigToListUserConfig( var1.getConfig() ) );

        return userVo;
    }

    @Override
    public User vo2Do(UserVo var1) {
        if ( var1 == null ) {
            return null;
        }

        User user = new User();

        user.setSex( var1.getGender() );
        if ( var1.getCreateTime() != null ) {
            user.setCreateTime( LocalDateTime.parse( var1.getCreateTime(), DateTimeFormatter.ofPattern( "yyyy-MM-dd HH:mm:ss" ) ) );
        }
        user.setId( var1.getId() );
        user.setUsername( var1.getUsername() );
        user.setBirthday( var1.getBirthday() );
        user.setConfig( listUserConfigToStrConfig( var1.getConfig() ) );

        return user;
    }

    @Override
    public List<UserVo> do2voList(List<User> userList) {
        if ( userList == null ) {
            return null;
        }

        List<UserVo> list = new ArrayList<UserVo>( userList.size() );
        for ( User user : userList ) {
            list.add( do2vo( user ) );
        }

        return list;
    }
}

这里面用了什么机制？

这和Lombok实现机制一致。

核心之处就是对于注解的解析上。JDK5引入了注解的同时，也提供了两种解析方式。

• 运行时解析

运行时可以解析的注解，必须将@Retention设置为RUNTIME, 好比@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)，这样就能够经过反射拿到该注解。java.lang,reflect反射包中提供了一个接口AnnotatedElement，该接口定义了获取注解信息的几个方法，Class、Constructor、Field、Method、Package等都实现了该接口，对反射熟悉的朋友应该都会很熟悉这种解析方式。

• 编译时解析

编译时解析有两种机制，分别简单描述下：

1）Annotation Processing Tool

apt自JDK5产生，JDK7已标记为过时，不推荐使用，JDK8中已完全删除，自JDK6开始，可使用Pluggable Annotation Processing API来替换它，apt被替换主要有2点缘由：

• api都在com.sun.mirror非标准包下
• 没有集成到javac中，须要额外运行

2）Pluggable Annotation Processing API

JSR 269: Pluggable Annotation Processing API自JDK6加入，做为apt的替代方案，它解决了apt的两个问题，javac在执行的时候会调用实现了该API的程序，这样咱们就能够对编译器作一些加强，这时javac执行的过程以下：

Lombok本质上就是一个实现了“JSR 269 API”的程序。在使用javac的过程当中，它产生做用的具体流程以下：

• javac对源代码进行分析，生成了一棵抽象语法树（AST）
• 运行过程当中调用实现了“JSR 269 API”的Lombok程序
• 此时Lombok就对第一步骤获得的AST进行处理，找到@Data注解所在类对应的语法树（AST），而后修改该语法树（AST），增长getter和setter方法定义的相应树节点
• javac使用修改后的抽象语法树（AST）生成字节码文件，即给class增长新的节点（代码块）

从上面的Lombok执行的流程图中能够看出，在Javac 解析成AST抽象语法树以后, Lombok 根据本身编写的注解处理器，动态地修改 AST，增长新的节点（即Lombok自定义注解所须要生成的代码），最终经过分析生成JVM可执行的字节码Class文件。使用Annotation Processing自定义注解是在编译阶段进行修改，而JDK的反射技术是在运行时动态修改，二者相比，反射虽然更加灵活一些可是带来的性能损耗更加大。

MapStruct更多例子

:::tip
通常特性和例子最好直接参考官网例子， 这里会差别化的体现一些常见的用法。@pdai
:::

自定义属性的转化

注意在不一样的JDK版本中作法不太同样。@pdai

• JDK 8以上版本

通常经常使用的类型字段转换 MapStruct都能替咱们完成，可是有一些是咱们自定义的对象类型，MapStruct就不能进行字段转换，这就须要咱们编写对应的类型转换方法，笔者使用的是JDK8，支持接口中的默认方法，能够直接在转换器中添加自定义类型转换方法。

上述例子中User对象的config属性是一个JSON字符串，UserVo对象中是List类型的，这须要实现JSON字符串与对象的互转。

default List<UserConfig> strConfigToListUserConfig(String config) {
  return JSON.parseArray(config, UserConfig.class);
}

default String listUserConfigToStrConfig(List<UserConfig> list) {
  return JSON.toJSONString(list);
}

• JDK 8 如下版本

若是是 JDK8如下的，不支持默认方法，能够另外定义一个 转换器，而后再当前转换器的 @Mapper 中经过 uses = XXX.class 进行引用。

定义好方法以后，MapStruct当匹配到合适类型的字段时，会调用咱们自定义的转换方法进行转换。

转为多个对象

好比上面例子中User能够转为UserQueryParam, 业务功能上好比经过UserQueryParam里面的参数进行查找用户的。

@Data
@Accessors(chain = true)
public class UserQueryParam {
    private Long id;
    private String username;
}

添加转换方法

UserQueryParam vo2QueryParam(User var1);

Spring中使用MapStruct

除了UserConverter.INSTANCE这种方式还能够注入Spring容器中使用。

• componentModel

当添加componentModel="spring"时，它会在实现类上自动添加@Component注解，这样就能被Spring记性component scan，从而加载到springContext中，进而被@Autowird注入使用。（其它还有jsr330和cdi标准，基本上使用componentModel="spring"就够了）。

@Mapper(componentModel="spring")
public interface UserConverter {

}

• 引入和测试

@Slf4j
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class UserConverterTest {

  @Resource
  private UserConverter userConverter;

  // test methods

}

多个对象转一个对象

好比上述例子中User购买了东西，须要邮寄到他的地址Address，这时须要展现UserWithAddress的信息：

• Address

@Data
public class Address {
    private String street;
    private Integer zipCode;
    private Integer houseNo;
    private String description;
}

• UserWithAddressVo

@Data
public class UserWithAddressVo {

    private String username;
    private Integer sex;
    private String street;
    private Integer zipCode;
    private Integer houseNumber;
    private String description;
}

• converter方法

@Mapping(source = "person.description", target = "description")
@Mapping(source = "address.houseNo", target = "houseNumber")
UserWithAddressVo userAndAddress2Vo(User user, Address address);

注意：在多对一转换时， 遵循如下几个原则

• 当多个对象中， 有其中一个为 null， 则会直接返回 null
• 如一对一转换同样， 属性经过名字来自动匹配。 所以， 名称和类型相同的不须要进行特殊处理
• 当多个原对象中，有相同名字的属性时，须要经过 @Mapping 注解来具体的指定， 以避免出现歧义（不指定会报错）。 如上面的 description

属性也能够直接从传入的参数来赋值。

@Mapping(source = "person.description", target = "description")
@Mapping(source = "hn", target = "houseNumber")
UserWithAddressVo userAndAddressHn2Vo(User user, Integer hn);

MapStruct再深刻理解

:::tip
在了解基本的MapStruct使用以后，咱们将从多个角度来深刻理解MapStruct这个工具。@pdai
:::

IntelliJ IDEA 中对MapStruct的支持如何？

一般来讲IDE对于MapStruct这类工具的支持体如今两方面，一个是Maven的集成，另外一个是编辑时的提示（Hit）； 相关的支持能够参考官网。@pdai

Maven支持

• 在IntelliJ 2018.1.1以前, 注意在早期的版本中artifactId还须要加jdk版本，好比mapstruct-jdk8；

<dependency>
  <groupId>org.mapstruct</groupId>
  <artifactId>mapstruct</artifactId>
  <version>${org.mapstruct.version}</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.mapstruct</groupId>
  <artifactId>mapstruct-processor</artifactId>
  <version>${org.mapstruct.version}</version>
</dependency>

• 在IntelliJ 2018.1.1以后是能够不添加mapstruct-processor的

<properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
    <org.mapstruct.version>1.4.0.Beta3</org.mapstruct.version>
</properties>
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.mapstruct</groupId>
        <artifactId>mapstruct</artifactId>
        <version>${org.mapstruct.version}</version>
    </dependency>
</dependencies>

<build>
    <pluginManagement>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.8.1</version>
                <configuration>
                    <source>1.8</source>
                    <target>1.8</target>
                    <!-- See https://maven.apache.org/plugins/maven-compiler-plugin/compile-mojo.html -->
                    <!-- Classpath elements to supply as annotation processor path. If specified, the compiler   -->
                    <!-- will detect annotation processors only in those classpath elements. If omitted, the     -->
                    <!-- default classpath is used to detect annotation processors. The detection itself depends -->
                    <!-- on the configuration of annotationProcessors.                                           -->
                    <!--                                                                                         -->
                    <!-- According to this documentation, the provided dependency processor is not considered!   -->
                    <annotationProcessorPaths>
                        <path>
                            <groupId>org.mapstruct</groupId>
                            <artifactId>mapstruct-processor</artifactId>
                            <version>${org.mapstruct.version}</version>
                        </path>
                    </annotationProcessorPaths>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </pluginManagement>
</build>

编辑器支持

• 编辑器支持：自动补全

• 编辑器支持：链接跳转

• 编辑器支持：查找使用方式

Eclipse 中对MapStruct的支持如何？

必须保证你使用的Eclipse中包含m2e-apt插件，且尽量的升级这个插件到最新的版本，这个插件主要用于自动应用annotation processor相关的配置。

Maven支持

同时在pom.xml中推荐你加入以下配置, 缘由请看官方给的以下注释:

<properties>
    <!-- automatically run annotation processors within the incremental compilation -->
    <m2e.apt.activation>jdt_apt</m2e.apt.activation>
</properties>

编辑器支持

• 自动补全

• 快速修复

与其它属性拷贝框架性能到底相差多少？

基于咱们对它原理的理解，咱们知道mapstrcut最后执行时依然是get/set，因此性能是比较高的。同时咱们也知道反射优化是能够解决一部分性能问题的，那么经过反射方式进行的属性拷贝和get/set这种性能相差多少呢？

有哪些属性拷贝方式呢？

综合咱们前面的文章，经常使用的util包中有以下属性拷贝类：

• org.apache.commons.beanutils.PropertyUtils.copyProperties
• org.apache.commons.beanutils.BeanUtils.copyProperties
• org.springframework.beans.BeanUtils.copyProperties
• net.sf.cglib.beans.BeanCopier

使用属性拷贝和set/get方式性能差别

• 10000次

• 1000次

• 10次

• 结论
  • property少，写起来也不麻烦，就直接用传统的getter/setter，性能最好
  • property多，转换不频繁，那就省点事吧，使用org.apache.commons.beanutils.BeanUtils.copyProperties
  • property多，转换很频繁，为性能考虑，使用net.sf.cglib.beans.BeanCopier.BeanCopier，性能近乎getter/setter。可是BeanCopier的建立时消耗较大，因此不要频繁建立该实体，最好的处理方式是静态化或者缓存起来。

更多测试对比能够参考这里

和MapStruct相似框架的对比？

咱们再看下是否有其它相似的框架呢？这里主要来源这篇文章

其它相似方案

• Dozer

Dozer 是一个映射框架，它使用递归将数据从一个对象复制到另外一个对象。框架不只可以在 bean 之间复制属性，还可以在不一样类型之间自动转换。

更多关于 Dozer 的内容能够在官方文档中找到： http://dozer.sourceforge.net/documentation/gettingstarted.html ，或者你也能够阅读这篇文章：https://www.baeldung.com/dozer 。

• Orika

Orika 是一个 bean 到 bean 的映射框架，它递归地将数据从一个对象复制到另外一个对象。

Orika 的工做原理与 Dozer 类似。二者之间的主要区别是 Orika 使用字节码生成。这容许以最小的开销生成更快的映射器。

更多关于 Orika 的内容能够在官方文档中找到：https://orika-mapper.github.io/orika-docs/，或者你也能够阅读这篇文章：https://www.baeldung.com/orika-mapping。

• ModelMapper

ModelMapper 是一个旨在简化对象映射的框架，它根据约定肯定对象之间的映射方式。它提供了类型安全的和重构安全的 API。

更多关于 ModelMapper 的内容能够在官方文档中找到：http://modelmapper.org/ 。

• JMapper

JMapper 是一个映射框架，旨在提供易于使用的、高性能的 Java bean 之间的映射。该框架旨在使用注释和关系映射应用 DRY 原则。该框架容许不一样的配置方式:基于注释、XML 或基于 api。

更多关于 JMapper 的内容能够在官方文档中找到：https://github.com/jmapper-framework/jmapper-core/wiki。

性能对比

对于性能测试，咱们可使用 Java Microbenchmark Harness，关于如何使用它的更多信息能够在 这篇文章：https://www.baeldung.com/java-microbenchmark-harness 中找到。

测试结果（某一种）

全部的基准测试都代表，根据场景的不一样，MapStruct 和 JMapper 都是不错的选择，尽管 MapStruct 对 SingleShotTime 给出的结果要差得多。

其它常见问题?

• 当两个对象属性不一致时，好比User对象中某个字段不存在与UserVo当中时，在编译时会有警告提示，能够在@Mapping中配置 ignore = true，当字段较多时，能够直接在@Mapper中设置unmappedTargetPolicy属性或者unmappedSourcePolicy属性为 ReportingPolicy.IGNORE便可。

• 若是项目中也同时使用到了 Lombok，必定要注意 Lombok的版本要等于或者高于1.18.10，不然会有编译不经过的状况发生。

参考文章

• https://mapstruct.org/documentation

• https://www.cnblogs.com/zhaoyanghoo/p/5722113.html

• https://www.baeldung.com/java-performance-mapping-frameworks

• http://www.javashuo.com/article/p-nooofotz-he.html

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