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Spring 实现数据库读写分离的示例

高洛峰

Jan 24, 2017 am 10:14 AM

现在大型的电子商务系统，在数据库层面大都采用读写分离技术，就是一个Master数据库，多个Slave数据库。Master库负责数据更新和实时数据查询，Slave库当然负责非实时数据查询。因为在实际的应用中，数据库都是读多写少（读取数据的频率高，更新数据的频率相对较少），而读取数据通常耗时比较长，占用数据库服务器的CPU较多，从而影响用户体验。我们通常的做法就是把查询从主库中抽取出来，采用多个从库，使用负载均衡，减轻每个从库的查询压力。

采用读写分离技术的目标：有效减轻Master库的压力，又可以把用户查询数据的请求分发到不同的Slave库，从而保证系统的健壮性。我们看下采用读写分离的背景。

随着网站的业务不断扩展，数据不断增加，用户越来越多，数据库的压力也就越来越大，采用传统的方式，比如：数据库或者SQL的优化基本已达不到要求，这个时候可以采用读写分离的策略来改变现状。

具体到开发中，如何方便的实现读写分离呢?目前常用的有两种方式：

1 第一种方式是我们最常用的方式，就是定义2个数据库连接，一个是MasterDataSource,另一个是SlaveDataSource。更新数据时我们读取MasterDataSource，查询数据时我们读取SlaveDataSource。这种方式很简单，我就不赘述了。

2 第二种方式动态数据源切换，就是在程序运行时，把数据源动态织入到程序中，从而选择读取主库还是从库。主要使用的技术是：annotation，Spring AOP ，反射。下面会详细的介绍实现方式。

在介绍实现方式之前，我们先准备一些必要的知识，spring 的AbstractRoutingDataSource 类

AbstractRoutingDataSource这个类是spring2.0以后增加的，我们先来看下AbstractRoutingDataSource的定义：

public abstract class AbstractRoutingDataSource extends AbstractDataSource implements InitializingBean {}

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AbstractRoutingDataSource继承了AbstractDataSource ，而AbstractDataSource 又是DataSource 的子类。DataSource 是javax.sql 的数据源接口，定义如下：

public interface DataSource extends CommonDataSource,Wrapper {
 
 /**
  * <p>Attempts to establish a connection with the data source that
  * this <code>DataSource</code> object represents.
  *
  * @return a connection to the data source
  * @exception SQLException if a database access error occurs
  */
 Connection getConnection() throws SQLException;
 
 /**
  * <p>Attempts to establish a connection with the data source that
  * this <code>DataSource</code> object represents.
  *
  * @param username the database user on whose behalf the connection is
  * being made
  * @param password the user&#39;s password
  * @return a connection to the data source
  * @exception SQLException if a database access error occurs
  * @since 1.4
  */
 Connection getConnection(String username, String password)
  throws SQLException;
 
}

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DataSource 接口定义了2个方法，都是获取数据库连接。我们在看下AbstractRoutingDataSource 如何实现了DataSource接口：

public Connection getConnection() throws SQLException {
    return determineTargetDataSource().getConnection();
  }
 
  public Connection getConnection(String username, String password) throws SQLException {
    return determineTargetDataSource().getConnection(username, password);
  }

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很显然就是调用自己的determineTargetDataSource() 方法获取到connection。determineTargetDataSource方法定义如下：

protected DataSource determineTargetDataSource() {
    Assert.notNull(this.resolvedDataSources, "DataSource router not initialized");
    Object lookupKey = determineCurrentLookupKey();
    DataSource dataSource = this.resolvedDataSources.get(lookupKey);
    if (dataSource == null && (this.lenientFallback || lookupKey == null)) {
      dataSource = this.resolvedDefaultDataSource;
    }
    if (dataSource == null) {
      throw new IllegalStateException("Cannot determine target DataSource for lookup key [" + lookupKey + "]");
    }
    return dataSource;
  }

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我们最关心的还是下面2句话：

Object lookupKey = determineCurrentLookupKey();
DataSource dataSource = this.resolvedDataSources.get(lookupKey);

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determineCurrentLookupKey方法返回lookupKey,resolvedDataSources方法就是根据lookupKey从Map中获得数据源。resolvedDataSources 和determineCurrentLookupKey定义如下：

private Map<Object, DataSource> resolvedDataSources;
 
protected abstract Object determineCurrentLookupKey()

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看到以上定义，我们是不是有点思路了，resolvedDataSources是Map类型，我们可以把MasterDataSource和SlaveDataSource存到Map中，如下：

我们在写一个类DynamicDataSource 继承AbstractRoutingDataSource，实现其determineCurrentLookupKey() 方法，该方法返回Map的key，master或slave。

好了，说了这么多，有点烦了，下面我们看下怎么实现。

上面已经提到了我们要使用的技术，我们先看下annotation的定义：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface DataSource {
  String value();
}

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我们还需要实现spring的抽象类AbstractRoutingDataSource，就是实现determineCurrentLookupKey方法：

public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
 
  @Override
  protected Object determineCurrentLookupKey() {
    // TODO Auto-generated method stub
    return DynamicDataSourceHolder.getDataSouce();
  }
 
}
 
 
public class DynamicDataSourceHolder {
  public static final ThreadLocal<String> holder = new ThreadLocal<String>();
 
  public static void putDataSource(String name) {
    holder.set(name);
  }
 
  public static String getDataSouce() {
    return holder.get();
  }
}

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从DynamicDataSource 的定义看出，他返回的是DynamicDataSourceHolder.getDataSouce()值，我们需要在程序运行时调用DynamicDataSourceHolder.putDataSource()方法，对其赋值。下面是我们实现的核心部分，也就是AOP部分，DataSourceAspect定义如下:

public class DataSourceAspect {
 
  public void before(JoinPoint point)
  {
    Object target = point.getTarget();
    String method = point.getSignature().getName();
 
    Class<?>[] classz = target.getClass().getInterfaces();
 
    Class<?>[] parameterTypes = ((MethodSignature) point.getSignature())
        .getMethod().getParameterTypes();
    try {
      Method m = classz[0].getMethod(method, parameterTypes);
      if (m != null && m.isAnnotationPresent(DataSource.class)) {
        DataSource data = m
            .getAnnotation(DataSource.class);
        DynamicDataSourceHolder.putDataSource(data.value());
        System.out.println(data.value());
      }
       
    } catch (Exception e) {
      // TODO: handle exception
    }
  }
}

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为了方便测试，我定义了2个数据库，shop模拟Master库，test模拟Slave库，shop和test的表结构一致，但数据不同，数据库配置如下：

<bean id="masterdataSource"
    class="org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource">
    <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
    <property name="url" value="jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/shop" />
    <property name="username" value="root" />
    <property name="password" value="yangyanping0615" />
  </bean>
 
  <bean id="slavedataSource"
    class="org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource">
    <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
    <property name="url" value="jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test" />
    <property name="username" value="root" />
    <property name="password" value="yangyanping0615" />
  </bean>
   
    <beans:bean id="dataSource" class="com.air.shop.common.db.DynamicDataSource">
    <property name="targetDataSources">
       <map key-type="java.lang.String">
         <!-- write -->
         <entry key="master" value-ref="masterdataSource"/>
         <!-- read -->
         <entry key="slave" value-ref="slavedataSource"/>
       </map>
        
    </property>
    <property name="defaultTargetDataSource" ref="masterdataSource"/>
  </beans:bean>
 
  <bean id="transactionManager"
    class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
    <property name="dataSource" ref="dataSource" />
  </bean>
 
 
  <!-- 配置SqlSessionFactoryBean -->
  <bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean">
    <property name="dataSource" ref="dataSource" />
    <property name="configLocation" value="classpath:config/mybatis-config.xml" />
  </bean>

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在spring的配置中增加aop配置

<!-- 配置数据库注解aop -->
  <aop:aspectj-autoproxy></aop:aspectj-autoproxy>
  <beans:bean id="manyDataSourceAspect" class="com.air.shop.proxy.DataSourceAspect" />
  <aop:config>
    <aop:aspect id="c" ref="manyDataSourceAspect">
      <aop:pointcut id="tx" expression="execution(* com.air.shop.mapper.*.*(..))"/>
      <aop:before pointcut-ref="tx" method="before"/>
    </aop:aspect>
  </aop:config>
  <!-- 配置数据库注解aop -->

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下面是MyBatis的UserMapper的定义，为了方便测试，登录读取的是Master库，用户列表读取Slave库：

public interface UserMapper {
  @DataSource("master")
  public void add(User user);
 
  @DataSource("master")
  public void update(User user);
 
  @DataSource("master")
  public void delete(int id);
 
  @DataSource("slave")
  public User loadbyid(int id);
 
  @DataSource("master")
  public User loadbyname(String name);
   
  @DataSource("slave")
  public List<User> list();
}

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