Spring 實現數據庫讀寫分離

現在大型的電子商務系統，在數據庫層面大都採用讀寫分離技術，就是一個Master數據庫，多個Slave數據庫。Master庫負責數據更新和實時數據查詢，Slave庫當然負責非實時數據查詢。因爲在實際的應用中，數據庫都是讀多寫少（讀取數據的頻率高，更新數據的頻率相對較少），而讀取數據通常耗時比較長，佔用數據庫服務器的CPU較多，從而影響用戶體驗。我們通常的做法就是把查詢從主庫中抽取出來，採用多個從庫，使用負載均衡，減輕每個從庫的查詢壓力。

　　採用讀寫分離技術的目標：有效減輕Master庫的壓力，又可以把用戶查詢數據的請求分發到不同的Slave庫，從而保證系統的健壯性。我們看下采用讀寫分離的背景。

　　隨着網站的業務不斷擴展，數據不斷增加，用戶越來越多，數據庫的壓力也就越來越大，採用傳統的方式，比如：數據庫或者SQL的優化基本已達不到要求，這個時候可以採用讀寫分離的策略來改變現狀。

　　具體到開發中，如何方便的實現讀寫分離呢?目前常用的有兩種方式：

　　1 第一種方式是我們最常用的方式，就是定義2個數據庫連接，一個是MasterDataSource,另一個是SlaveDataSource。更新數據時我們讀取MasterDataSource，查詢數據時我們讀取SlaveDataSource。這種方式很簡單，我就不贅述了。

　　2 第二種方式動態數據源切換，就是在程序運行時，把數據源動態織入到程序中，從而選擇讀取主庫還是從庫。主要使用的技術是：annotation，Spring AOP ，反射。下面會詳細的介紹實現方式。

　　　在介紹實現方式之前，我們先準備一些必要的知識，spring 的AbstractRoutingDataSource 類

　　 AbstractRoutingDataSource這個類是spring2.0以後增加的，我們先來看下AbstractRoutingDataSource的定義：

　　　　public abstract class AbstractRoutingDataSource extends AbstractDataSource implements InitializingBean {}

　　 AbstractRoutingDataSource繼承了AbstractDataSource ，而AbstractDataSource 又是DataSource 的子類。DataSource 是javax.sql 的數據源接口，定義如下：

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;

}

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　　DataSource 接口定義了2個方法，都是獲取數據庫連接。我們在看下AbstractRoutingDataSource 如何實現了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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　　很顯然就是調用自己的determineTargetDataSource() 方法獲取到connection。determineTargetDataSource方法定義如下：

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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　我們最關心的還是下面2句話：

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

determineCurrentLookupKey方法返回lookupKey,resolvedDataSources方法就是根據lookupKey從Map中獲得數據源。resolvedDataSources 和determineCurrentLookupKey定義如下：

　　private Map<Object, DataSource> resolvedDataSources;

　　protected abstract Object determineCurrentLookupKey()

　　看到以上定義，我們是不是有點思路了，resolvedDataSources是Map類型，我們可以把MasterDataSource和SlaveDataSource存到Map中，如下：

　　　　key　　　　　　　　value

　　　　master　　 MasterDataSource

　　　　slave SlaveDataSource

　　我們在寫一個類DynamicDataSource 繼承AbstractRoutingDataSource，實現其determineCurrentLookupKey() 方法，該方法返回Map的key，master或slave。

　　好了，說了這麼多，有點煩了，下面我們看下怎麼實現。

　　上面已經提到了我們要使用的技術，我們先看下annotation的定義：

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

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我們還需要實現spring的抽象類AbstractRoutingDataSource，就是實現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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從DynamicDataSource 的定義看出，他返回的是DynamicDataSourceHolder.getDataSouce()值，我們需要在程序運行時調用DynamicDataSourceHolder.putDataSource()方法，對其賦值。下面是我們實現的核心部分，也就是AOP部分，DataSourceAspect定義如下:

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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爲了方便測試，我定義了2個數據庫，shop模擬Master庫，test模擬Slave庫，shop和test的表結構一致，但數據不同，數據庫配置如下：

<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

<!-- 配置數據庫註解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>
    <!-- 配置數據庫註解aop -->

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　　下面是MyBatis的UserMapper的定義，爲了方便測試，登錄讀取的是Master庫，用戶列表讀取Slave庫：

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();
}