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Spring 实现数据库读写分离

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 plus2015
发布于 2017/07/25 14:14
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       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,占用数据库机器的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{

}

      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'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;

}

  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);
    }

   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;
    }

我们最关心的还是下面2句话:

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

    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();

  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:   

       key          value

    master        MasterDataSource

    slave           SlaveDataSource

   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。

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();
}
 
    
//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();
    }
}

       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
        }
    }
}

 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>

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 -->

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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