Spring 实现数据库读写分离

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  {}


    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。

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();
}
 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(); }

好了,运行我们的Eclipse看看效果,输入用户名admin 登录看看效果

Spring 实现数据库读写分离

Spring 实现数据库读写分离

从图中可以看出,登录的用户和用户列表的数据是不同的,也验证了我们的实现,登录读取Master库,用户列表读取Slave库。 

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