手把手教你Spring实现DB读写分离 | Spring系列52篇
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2021-05-11 01:33
1、背景
大多数系统都是读多写少，为了降低数据库的压力，可以对主库创建多个从库，从库自动从主库同步数据，程序中将写的操作发送到主库，将读的操作发送到从库去执行。
今天的主要目标：通过 spring 实现读写分离。
读写分离需实现下面 2 个功能：
1、读的方法，由调用者来控制具体是读从库还是主库
2、有事务的方法，内部的所有读写操作都走主库
2、思考 3 个问题
1、读的方法，由调用者来控制具体是读从库还是主库，如何实现？
可以给所有读的方法添加一个参数，来控制读从库还是主库。
2、数据源如何路由？
spring-jdbc 包中提供了一个抽象类：AbstractRoutingDataSource，实现了 javax.sql.DataSource 接口，我们用这个类来作为数据源类，重点是这个类可以用来做数据源的路由，可以在其内部配置多个真实的数据源，最终用哪个数据源，由开发者来决定。
AbstractRoutingDataSource 中有个 map，用来存储多个目标数据源
private Map<Object, DataSource> resolvedDataSources;
比如主从库可以这么存储
resolvedDataSources.put("master",主库数据源);
resolvedDataSources.put("salave",从库数据源);
AbstractRoutingDataSource 中还有抽象方法determineCurrentLookupKey，将这个方法的返回值作为 key 到上面的 resolvedDataSources 中查找对应的数据源，作为当前操作 db 的数据源
protected abstract Object determineCurrentLookupKey();
3、读写分离在哪控制？
读写分离属于一个通用的功能，可以通过 spring 的 aop 来实现，添加一个拦截器，拦截目标方法的之前，在目标方法执行之前，获取一下当前需要走哪个库，将这个标志存储在 ThreadLocal 中，将这个标志作为 AbstractRoutingDataSource.determineCurrentLookupKey()方法的返回值，拦截器中在目标方法执行完毕之后，将这个标志从 ThreadLocal 中清除。
3、代码实现
3.1、工程结构图
3.2、DsType
表示数据源类型，有 2 个值，用来区分是主库还是从库。
package com.javacode2018.readwritesplit.base;
public enum DsType {
MASTER, SLAVE;
}
3.3、DsTypeHolder
内部有个 ThreadLocal，用来记录当前走主库还是从库，将这个标志放在 dsTypeThreadLocal 中
package com.javacode2018.readwritesplit.base;
public class DsTypeHolder {
private static ThreadLocal<DsType> dsTypeThreadLocal = new ThreadLocal<>();
public static void master() {
dsTypeThreadLocal.set(DsType.MASTER);
}
public static void slave() {
dsTypeThreadLocal.set(DsType.SLAVE);
}
public static DsType getDsType() {
return dsTypeThreadLocal.get();
}
public static void clearDsType() {
dsTypeThreadLocal.remove();
}
}
3.4、IService 接口
这个接口起到标志的作用，当某个类需要启用读写分离的时候，需要实现这个接口，实现这个接口的类都会被读写分离拦截器拦截。
package com.javacode2018.readwritesplit.base;
//需要实现读写分离的service需要实现该接口
public interface IService {
}
3.5、ReadWriteDataSource
读写分离数据源，继承 ReadWriteDataSource，注意其内部的 determineCurrentLookupKey 方法，从上面的 ThreadLocal 中获取当前需要走主库还是从库的标志。
package com.javacode2018.readwritesplit.base;
import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;
import org.springframework.lang.Nullable;
public class ReadWriteDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
@Nullable
@Override
protected Object determineCurrentLookupKey() {
return DsTypeHolder.getDsType();
}
}
3.6、ReadWriteInterceptor
读写分离拦截器，需放在事务拦截器前面执行，通过@1 代码我们将此拦截器的顺序设置为 Integer.MAX_VALUE - 2，稍后我们将事务拦截器的顺序设置为 Integer.MAX_VALUE - 1，事务拦截器的执行顺序是从小到达的，所以，ReadWriteInterceptor 会在事务拦截器 org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor 之前执行。
由于业务方法中存在相互调用的情况，比如 service1.m1 中调用 service2.m2，而 service2.m2 中调用了 service2.m3，我们只需要在 m1 方法执行之前，获取具体要用哪个数据源就可以了，所以下面代码中会在第一次进入这个拦截器的时候，记录一下走主库还是从库。
下面方法中会获取当前目标方法的最后一个参数，最后一个参数可以是 DsType 类型的，开发者可以通过这个参数来控制具体走主库还是从库。
package com.javacode2018.readwritesplit.base;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.Objects;
@Aspect
@Order(Integer.MAX_VALUE - 2) //@1
@Component
public class ReadWriteInterceptor {
@Pointcut("target(IService)")
public void pointcut() {
}
//获取当前目标方法的最后一个参数
private Object getLastArgs(final ProceedingJoinPoint pjp) {
Object[] args = pjp.getArgs();
if (Objects.nonNull(args) && args.length > 0) {
return args[args.length - 1];
} else {
return null;
}
}
@Around("pointcut()")
public Object around(final ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
//判断是否是第一次进来,用于处理事务嵌套
boolean isFirst = false;
try {
if (DsTypeHolder.getDsType() == null) {
isFirst = true;
}
if (isFirst) {
Object lastArgs = getLastArgs(pjp);
if (DsType.SLAVE.equals(lastArgs)) {
DsTypeHolder.slave();
} else {
DsTypeHolder.master();
}
}
return pjp.proceed();
} finally {
//退出的时候，清理
if (isFirst) {
DsTypeHolder.clearDsType();
}
}
}
}
3.7、ReadWriteConfiguration
spring 配置类，作用
1、@3：用来将 com.javacode2018.readwritesplit.base 包中的一些类注册到 spring 容器中，比如上面的拦截器 ReadWriteInterceptor
2、@1：开启 spring aop 的功能
3、@2：开启 spring 自动管理事务的功能，@EnableTransactionManagement 的 order 用来指定事务拦截器 org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor 顺序，在这里我们将 order 设置为 Integer.MAX_VALUE - 1，而上面 ReadWriteInterceptor 的 order 是 Integer.MAX_VALUE - 2，所以 ReadWriteInterceptor 会在事务拦截器之前执行。
package com.javacode2018.readwritesplit.base;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;
import org.springframework.transaction.annotation.EnableTransactionManagement;
@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy //@1
@EnableTransactionManagement(proxyTargetClass = true, order = Integer.MAX_VALUE - 1) //@2
@ComponentScan(basePackageClasses = IService.class) //@3
public class ReadWriteConfiguration {
}
3.8、@EnableReadWrite
这个注解用俩开启读写分离的功能，@1 通过@Import 将 ReadWriteConfiguration 导入到 spring 容器了，这样就会自动启用读写分离的功能。业务中需要使用读写分离，只需要在 spring 配置类中加上@EnableReadWrite 注解就可以了。
package com.javacode2018.readwritesplit.base;
import org.springframework.context.annotation.Import;
import java.lang.annotation.*;
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(ReadWriteConfiguration.class) //@1
public @interface EnableReadWrite {
}
4、案例
读写分离的关键代码写完了，下面我们来上案例验证一下效果。
4.1、执行 sql 脚本
下面准备 2 个数据库：javacode2018_master（主库）、javacode2018_slave（从库）
2 个库中都创建一个 t_user 表，分别插入了一条数据，稍后用这个数据来验证走的是主库还是从库。
DROP DATABASE IF EXISTS javacode2018_master;
CREATE DATABASE IF NOT EXISTS javacode2018_master;
USE javacode2018_master;
DROP TABLE IF EXISTS t_user;
CREATE TABLE t_user (
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(256) NOT NULL DEFAULT ''
COMMENT '姓名'
);
INSERT INTO t_user (name) VALUE ('master库');
DROP DATABASE IF EXISTS javacode2018_slave;
CREATE DATABASE IF NOT EXISTS javacode2018_slave;
USE javacode2018_slave;
DROP TABLE IF EXISTS t_user;
CREATE TABLE t_user (
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(256) NOT NULL DEFAULT ''
COMMENT '姓名'
);
INSERT INTO t_user (name) VALUE ('slave库');
4.2、spring 配置类
@1：启用读写分离
masterDs()方法：定义主库数据源
slaveDs()方法：定义从库数据源
dataSource()：定义读写分离路由数据源
后面还有 2 个方法用来定义 JdbcTemplate 和事务管理器，方法中都通过@Qualifier("dataSource")限定了注入的 bean 名称为 dataSource：即注入了上面 dataSource()返回的读写分离路由数据源。
package com.javacode2018.readwritesplit.demo1;
import com.javacode2018.readwritesplit.base.DsType;
import com.javacode2018.readwritesplit.base.EnableReadWrite;
import com.javacode2018.readwritesplit.base.ReadWriteDataSource;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager;
import org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;
import javax.sql.DataSource;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
@EnableReadWrite //@1
@Configuration
@ComponentScan
public class MainConfig {
//主库数据源
@Bean
public DataSource masterDs() {
org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource dataSource = new org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource();
dataSource.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
dataSource.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/javacode2018_master?characterEncoding=UTF-8");
dataSource.setUsername("root");
dataSource.setPassword("root123");
dataSource.setInitialSize(5);
return dataSource;
}
//从库数据源
@Bean
public DataSource slaveDs() {
org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource dataSource = new org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource();
dataSource.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
dataSource.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/javacode2018_slave?characterEncoding=UTF-8");
dataSource.setUsername("root");
dataSource.setPassword("root123");
dataSource.setInitialSize(5);
return dataSource;
}
//读写分离路由数据源
@Bean
public ReadWriteDataSource dataSource() {
ReadWriteDataSource dataSource = new ReadWriteDataSource();
//设置主库为默认的库，当路由的时候没有在datasource那个map中找到对应的数据源的时候，会使用这个默认的数据源
dataSource.setDefaultTargetDataSource(this.masterDs());
//设置多个目标库
Map<Object, Object> targetDataSources = new HashMap<>();
targetDataSources.put(DsType.MASTER, this.masterDs());
targetDataSources.put(DsType.SLAVE, this.slaveDs());
dataSource.setTargetDataSources(targetDataSources);
return dataSource;
}
//JdbcTemplate，dataSource为上面定义的注入读写分离的数据源
@Bean
public JdbcTemplate jdbcTemplate(@Qualifier("dataSource") DataSource dataSource) {
return new JdbcTemplate(dataSource);
}
//定义事务管理器，dataSource为上面定义的注入读写分离的数据源
@Bean
public PlatformTransactionManager transactionManager(@Qualifier("dataSource") DataSource dataSource) {
return new DataSourceTransactionManager(dataSource);
}
}
4.3、UserService
这个类就相当于我们平时写的 service，我是为了方法，直接在里面使用了 JdbcTemplate 来操作数据库，真实的项目操作 db 会放在 dao 里面。
getUserNameById 方法：通过 id 查询 name。
insert 方法：插入数据，这个内部的所有操作都会走主库，为了验证是不是查询也会走主库，插入数据之后，我们会调用 this.userService.getUserNameById(id, DsType.SLAVE)方法去执行查询操作，第二个参数故意使用 SLAVE，如果查询有结果，说明走的是主库，否则走的是从库，这里为什么需要通过 this.userService 来调用 getUserNameById？
this.userService 最终是个代理对象，通过代理对象访问其内部的方法，才会被读写分离的拦截器拦截。
package com.javacode2018.readwritesplit.demo1;
import com.javacode2018.readwritesplit.base.DsType;
import com.javacode2018.readwritesplit.base.IService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.transaction.annotation.Propagation;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
import java.util.List;
@Component
public class UserService implements IService {
@Autowired
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
@Autowired
private UserService userService;
@Transactional(propagation = Propagation.SUPPORTS, readOnly = true)
public String getUserNameById(long id, DsType dsType) {
String sql = "select name from t_user where id=?";
List<String> list = this.jdbcTemplate.queryForList(sql, String.class, id);
return (list != null && list.size() > 0) ? list.get(0) : null;
}
//这个insert方法会走主库，内部的所有操作都会走主库
@Transactional
public void insert(long id, String name) {
System.out.println(String.format("插入数据{id:%s, name:%s}", id, name));
this.jdbcTemplate.update("insert into t_user (id,name) values (?,?)", id, name);
String userName = this.userService.getUserNameById(id, DsType.SLAVE);
System.out.println("查询结果：" + userName);
}
}
4.4、测试用例
package com.javacode2018.readwritesplit.demo1;
import com.javacode2018.readwritesplit.base.DsType;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
public class Demo1Test {
UserService userService;
@Before
public void before() {
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
context.register(MainConfig.class);
context.refresh();
this.userService = context.getBean(UserService.class);
}
@Test
public void test1() {
System.out.println(this.userService.getUserNameById(1, DsType.MASTER));
System.out.println(this.userService.getUserNameById(1, DsType.SLAVE));
}
@Test
public void test2() {
long id = System.currentTimeMillis();
System.out.println(id);
this.userService.insert(id, "张三");
}
}
test1 方法执行 2 次查询，分别查询主库和从库，输出：
master库
slave库
是不是很爽，由开发者自己控制具体走主库还是从库。
test2 执行结果如下，可以看出查询到了刚刚插入的数据，说明 insert 中所有操作都走的是主库。
1604905117467
插入数据{id:1604905117467, name:张三}
查询结果：张三
5、案例源码
git地址：
https://gitee.com/javacode2018/spring-series
本文案例对应源码：
spring-series\lesson-004-readwritesplit
大家 star 一下，所有系列代码都会在这个里面。
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