基于 SpringBoot 实现 MySQL 读写分离的问题

基于 SpringBoot 实现 MySQL 读写分离的问题

-     前言     -

首先思考一个问题： 在高并发的场景中，关于数据库都有哪些优化的手段？ 常用的实现方法有以下几种：读写分离、加缓存、主从架构集群、分库分表等，在互联网应用中，大部分都是读多写少的场景，设置两个库，主库和读库。

主库的职能是负责写，从库主要是负责读 ， 可以建立读库集群 ， 通过读写职能在数据源上的隔离达到减少读写冲突、 释压数据库负载、保护数据库的目的。在实际的使用中,凡是涉及到写的部分直接切http://换到主库，读的部分直接切换到读库，这就是典型的读写分离技术。本文将聚焦读写分离，探讨如何实现它。

主从同步的局限性： 这里分为主数据库和从数据库,主数据库和从数据库保持数据库结构的一致 ， 主库负责写 ， 当写入数据的时候 ， 会自动同步数据到从数据库；从数据库负责读 ， 当读请求来的时候 ， 直接从读库读取数据 ， 主数据库会自动进行数据复制到从数据库中。不过本篇博客不介绍这部分配置的知识 ， 因为它更偏运维工作一点。

这里涉及到一个问题：主从复制的延迟问题。 当写入到主数据库的过程中 ， 突然来了一个读请求 ， 而此时数据还没有完全同步 ， 就会出现读请求的数据读不到或者读出的数据比原始值少的情况。具体的解决方法最简单的就是将读请求暂时指向主库 ， 但是同时也失去了主从分离的部分意义。也就是说在严格意义上的数据一致性场景中 ， 读写分离并非是完全适合的 ， 注意更新的时效性是读写分离使用的缺点。

好了 ， 这部分只是了解 ， 接下来我们看下具体如何通过 java 代码来实现读写分离:

该项目需要引入如下依赖：SpringBoot、Spring-aop、Spring-jdbc、aspectjweaver 等。

-     主从数据源的配置     -

我们需要配置主从数据库 ， 主从数据库的配置一般都是写在配置文件里面。通过@ConfigurationProperties 注解 ， 可以将配置文件(一般命名为:application.Properties)里的属性映射到具体的类属性上 ， 从而读取到写入的值注入到具体的代码配置中 ， 按照习惯大于约定的原则 ， 主库我们都是注为 master ， 从库注为 slave。

本项目采用了阿里的 druid 数据库连接池 ， 使用 build 建造者模式创建 DataSource 对象 ， DataSource 就是代码层面抽象出来的数据源 ， 接着需要配置 sessionFactory、sqlTemplate、事务管理器等：

/**

* 主从配置

*

* @author wyq

*/

@Configuration

@MapperScan(basePackages = "com.wyq.mysqlreadwriteseparate.mapper", sqlSessionTemplateRef = "sqlTemplate")

public class DataSourceConfig {

/**

* 主库

*/

@Bean

@ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.master")

public DataSource master() {

return DruidDataSourceBuilder.create().build();

}

/**

* 从库

*/

@Bean

@ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.slave")

public DataSource slaver() {

return DruidDataSourceBuilder.create().build();

}

/**

* 实例化数据源路由

*/

@Bean

public DataSourceRouter dynamicDB(@Qualifier("master") DataSource masterDataSource,

@Autowired(required = false) @Qualifier("slaver") DataSource slaveDataSource) {

DataSourceRouter dynamicDataSource = new DataSourceRouter();

Map

targetDataSources.put(DataSourceEnum.MASTER.getDataSourceName(), masterDataSource);

if (slaveDataSource != null) {

targetDataSources.put(DataSourceEnum.SLAVE.getDataSourceName(), slaveDataSource);

}

dynamicDataSource.setTargetDataSources(targetDataSources);

dynamicDataSource.setDefaultTargetDataSource(masterDataSource);

return dynamicDataSource;

}

/**

* 配置sessionFactory

* @param dynamicDataSource

* @return

* @throws Exception

*/

@Bean

public SqlSessionFactory sessionFactory(@Qualifier("dynamicDB") DataSource dynamicDataSource) throws Exception {

SqlSessionFactoryBean bean = new SqlSessionFactoryBean();

bean.setMapperLocations(

new PathMatchingResourcePatternResolver().getResources("classpath*:mapper/*Mapper.xml"));

bean.setDataSource(dynamicDataSource);

return bean.getObject();

}

/**

* 创建sqlTemplate

* @param sqlSessionFactory

* @return

*/

@Bean

public SqlSessionTemplate sqlTemplate(@Qualifier("sessionFactory") SqlSessionFactory sqlSessionFactory) {

return new SqlSessionTemplate(sqlSessionFactory);

}

/**

* 事务配置

*

* @param dynamicDataSource

tlkmAgjb* @return

*/

@Beanhttp://(name = "dataSourceTx")

public DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager(@Qualifier("dynamicDB") DataSource dynamicDataSource) {

DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager = new DataSourceTransactionManager();

dataSourceTransactionManager.setDataSource(dynamicDataSource);

return dataSourceTransactionManager;

}

}

-     数据源路由的配置     -

路由在主从分离是非常重要的 ， 基本是读写切换的核心。Spring 提供了 AbstractRoutingDataSource 根据用户定义的规则选择当前的数据源 ， 作用就是在执行查询之前 ， 设置使用的数据源 ， 实现动态路由的数据源，在每次数据库查询操作前执行它的抽象方法 determineCurrentLookupKey() 决定使用哪个数据源。

为了能有一个全局的数据源管理器，此时我们需要引入 DataSourceContextHolder 这个数据库上下文管理器，可以理解为全局的变量 ， 随时可取(见下面详细介绍) ， 它的主要作用就是保存当前的数据源：

public class DataSourceRouter extends AbstractRoutingDataSource {

/**

* 最终的determineCurrentLookupKey返回的是从DataSourceContextHolder中拿到的,因此在动态切换数据源的时候注解

* 应该给DataSourceContextHolder设值

*

* @return

*/

@Override

protected Object determineCurrentLookupKey() {

retlkmAgjbturn DataSourceContextHolder.get();

}

}

-     数据源上下文环境     -

数据源上下文保存器 ， 便于程序中可以随时取到当前的数据源 ， 它主要利用 ThreadLocal 封装 ， 因为 ThreadLocal 是线程隔离的 ， 天然具有线程安全的优势。这里暴露了 set 和 get、clear 方法 ， set 方法用于赋值当前的数据源名 ， get 方法用于获取当前的数据源名称 ， clear 方法用于清除 ThreadLocal 中的内容 ， 因为 ThreadLocal 的 key 是 weakReference 是有内存泄漏风险的 ， 通过 remove 方法防止内存泄漏：

/**

* 利用ThreadLocal封装的保存数据源上线的上下文context

*/

public class DataSourceContextHolder {

private static final ThreadLocal context = new ThreadLocal<>();

/**

* 赋值

*

* @param datasourceType

*/

public static void set(String datasourceType) {

context.set(datasourceType);

}

/**

* 获取值

* @return

*/

public static String get() {

return context.get();

}

public static void clear() {

context.remove();

}

}

-     切换注解和 Aop 配置     -

首先我们来定义一个@DataSourceSwitcher 注解 ， 拥有两个属性 ① 当前的数据源 ② 是否清除当前的数据源，并且只能放在方法上 ， (不可以放在类上 ， 也没必要放在类上 ， 因为我们在进行数据源切换的时候肯定是方法操作) ， 该注解的主要作用就是进行数据源的切换 ， 在 dao 层进行操作数据库的时候 ， 可以在方法上注明表示的是当前使用哪个数据源：

@DataSourceSwitcher 注解的定义:

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

@Target(ElementType.METHOD)

@Documented

public @interface DataSourceSwitcher {

/**

* 默认数据源

* @return

*/

DataSourceEnum value() default DataSourceEnum.MASTER;

/**

* 清除

* @return

*/

boolean clear() default true;

}

DataSourceAop 配置：

为了赋予@DataSourceSwitcher 注解能够切换数据源的能力，我们需要使用 AOP，然后使用@Aroud 注解找到方法上有@DataSourceSwitcher.class 的方法，然后取注解上配置的数据源的值，设置到 DataSourceContextHolder 中，就实现了将当前方法上配置的数据源注入到全局作用域当中：

@Slf4j

@Aspect

@Order(value = 1)

@Component

public class DataSourceContextAop {

@Around("@annotation(com.wyq.mysqlreadwriteseparate.annotation.DataSourceSwitcher)")

public Object setDynamicDataSource(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {

boolean clear = false;

try {

Method method = this.getMethod(pjp);

DataSourceSwitcher dataSourceSwitcher = method.getAnnotation(DataSourceSwitcher.class);

clear = dataSourceSwitcher.clear();

DataSourceContextHolder.set(dataSourceSwitcher.value().getDataSourceName());

log.info("数据源切换至：{}", dataSourceSwitcher.value().getDataSourceName());

return pjp.proceed();

} finally {

if (clear) {

DataSourceContextHolder.clear();

}

}

}

private Method getMethod(JoinPoint pjp) {

MethodSignature signature = (MethodSignature) pjp.getSignature();

return signature.getMethod();

}

}

-     用法以及测试     -

在配置好了读写分离之后，就可以在代码中使用了 ， 一般而言我们使用在 service 层或者 dao 层，在需要查询的方法上添加@DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.SLAVE) ， 它表示该方法下所有的操作都走的是读库；在需要 update 或者 insert 的时候使用@DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.MASTER)表示接下来将会走写库。

其实还有一种更为自动的写法 ， 可以根据方法的前缀来配置 AOP 自动切换数据源,比如 update、insert、fresh 等前缀的方法名一律自动设置为写库 ， Select、get、query 等前缀的方法名一律配置为读库,这是一种更为自动的配置写法。缺点就是方法名需要按照 aop 配置的严格来定义 ， 否则就会失效：

@Service

public class OrderService {

@Resource

private OrderMapper orderMapper;

/**

* 读操作

*

* @param orderId

* @return

*/

@DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.SLAVE)

public List getOrder(String orderId) {

return orderMapper.listOrders(orderId);

}

/**

* 写操作

*

* @param orderId

* @return

*/

@DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.MASTER)

public List insertOrder(Long orderId) {

Order order = new Order();

order.setOrderId(orderId);

return orderMapper.saveOrder(order);

}

}

-     总结     -

上面是基本流程简图，本文介绍了如何实现数据库读写分离 ， 注意读写分离的核心点就是数据路由 ， 需要继承 AbstractRoutingDataSource ， 复写它的 determineCurrentLookupKey 方法 ， 同时需要注意 全局的上下文管理器 DataSourceContextHolder ， 它是保存数据源上下文的主要类 ， 也是路由方法中寻找的数据源取值 ， 相当于数据源的中转站。 再结合 jdbc-Template 的底层去创建和管理数据源、事务等，我们的数据库读写分离就完美实现了。

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