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基于 SpringBoot 實現(xiàn) MySQL 讀寫分離的問題

 更新時間:2021年02月25日 10:25:17   作者:架構(gòu)之美  
這篇文章主要介紹了基于 SpringBoot 實現(xiàn) MySQL 讀寫分離的問題,本文給大家介紹的非常詳細,對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下

-     前言     -

首先思考一個問題: 在高并發(fā)的場景中,關(guān)于數(shù)據(jù)庫都有哪些優(yōu)化的手段? 常用的實現(xiàn)方法有以下幾種:讀寫分離、加緩存、主從架構(gòu)集群、分庫分表等,在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,大部分都是讀多寫少的場景,設(shè)置兩個庫,主庫和讀庫。

主庫的職能是負責(zé)寫,從庫主要是負責(zé)讀 , 可以建立讀庫集群 , 通過讀寫職能在數(shù)據(jù)源上的隔離達到減少讀寫沖突、 釋壓數(shù)據(jù)庫負載、保護數(shù)據(jù)庫的目的。在實際的使用中,凡是涉及到寫的部分直接切換到主庫,讀的部分直接切換到讀庫,這就是典型的讀寫分離技術(shù)。本文將聚焦讀寫分離,探討如何實現(xiàn)它。

主從同步的局限性: 這里分為主數(shù)據(jù)庫和從數(shù)據(jù)庫,主數(shù)據(jù)庫和從數(shù)據(jù)庫保持?jǐn)?shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的一致 , 主庫負責(zé)寫 , 當(dāng)寫入數(shù)據(jù)的時候 , 會自動同步數(shù)據(jù)到從數(shù)據(jù)庫;從數(shù)據(jù)庫負責(zé)讀 , 當(dāng)讀請求來的時候 , 直接從讀庫讀取數(shù)據(jù) , 主數(shù)據(jù)庫會自動進行數(shù)據(jù)復(fù)制到從數(shù)據(jù)庫中。不過本篇博客不介紹這部分配置的知識 , 因為它更偏運維工作一點。

這里涉及到一個問題:主從復(fù)制的延遲問題。 當(dāng)寫入到主數(shù)據(jù)庫的過程中 , 突然來了一個讀請求 , 而此時數(shù)據(jù)還沒有完全同步 , 就會出現(xiàn)讀請求的數(shù)據(jù)讀不到或者讀出的數(shù)據(jù)比原始值少的情況。具體的解決方法最簡單的就是將讀請求暫時指向主庫 , 但是同時也失去了主從分離的部分意義。也就是說在嚴(yán)格意義上的數(shù)據(jù)一致性場景中 , 讀寫分離并非是完全適合的 , 注意更新的時效性是讀寫分離使用的缺點。

好了 , 這部分只是了解 , 接下來我們看下具體如何通過 java 代碼來實現(xiàn)讀寫分離:

該項目需要引入如下依賴:SpringBoot、Spring-aop、Spring-jdbc、aspectjweaver 等。

-     主從數(shù)據(jù)源的配置     -

我們需要配置主從數(shù)據(jù)庫 , 主從數(shù)據(jù)庫的配置一般都是寫在配置文件里面。通過@ConfigurationProperties 注解 , 可以將配置文件(一般命名為:application.Properties)里的屬性映射到具體的類屬性上 , 從而讀取到寫入的值注入到具體的代碼配置中 , 按照習(xí)慣大于約定的原則 , 主庫我們都是注為 master , 從庫注為 slave。

本項目采用了阿里的 druid 數(shù)據(jù)庫連接池 , 使用 build 建造者模式創(chuàng)建 DataSource 對象 , DataSource 就是代碼層面抽象出來的數(shù)據(jù)源 , 接著需要配置 sessionFactory、sqlTemplate、事務(wù)管理器等:

/**
 * 主從配置
 *
 * @author wyq
 */
@Configuration
@MapperScan(basePackages = "com.wyq.mysqlreadwriteseparate.mapper", sqlSessionTemplateRef = "sqlTemplate")
public class DataSourceConfig {

 /**
  * 主庫
  */
 @Bean
 @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.master")
 public DataSource master() {
  return DruidDataSourceBuilder.create().build();
 }

 /**
  * 從庫
  */
 @Bean
 @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.slave")
 public DataSource slaver() {
  return DruidDataSourceBuilder.create().build();
 }


 /**
  * 實例化數(shù)據(jù)源路由
  */
 @Bean
 public DataSourceRouter dynamicDB(@Qualifier("master") DataSource masterDataSource,
          @Autowired(required = false) @Qualifier("slaver") DataSource slaveDataSource) {
  DataSourceRouter dynamicDataSource = new DataSourceRouter();
  Map<Object, Object> targetDataSources = new HashMap<>();
  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();
 }


 /**
  * 創(chuàng)建sqlTemplate
  * @param sqlSessionFactory
  * @return
  */
 @Bean
 public SqlSessionTemplate sqlTemplate(@Qualifier("sessionFactory") SqlSessionFactory sqlSessionFactory) {
  return new SqlSessionTemplate(sqlSessionFactory);
 }


 /**
  * 事務(wù)配置
  *
  * @param dynamicDataSource
  * @return
  */
 @Bean(name = "dataSourceTx")
 public DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager(@Qualifier("dynamicDB") DataSource dynamicDataSource) {
  DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager = new DataSourceTransactionManager();
  dataSourceTransactionManager.setDataSource(dynamicDataSource);
  return dataSourceTransactionManager;
 }
}

-     數(shù)據(jù)源路由的配置     -

路由在主從分離是非常重要的 , 基本是讀寫切換的核心。Spring 提供了 AbstractRoutingDataSource 根據(jù)用戶定義的規(guī)則選擇當(dāng)前的數(shù)據(jù)源 , 作用就是在執(zhí)行查詢之前 , 設(shè)置使用的數(shù)據(jù)源 , 實現(xiàn)動態(tài)路由的數(shù)據(jù)源,在每次數(shù)據(jù)庫查詢操作前執(zhí)行它的抽象方法 determineCurrentLookupKey() 決定使用哪個數(shù)據(jù)源。

為了能有一個全局的數(shù)據(jù)源管理器,此時我們需要引入 DataSourceContextHolder 這個數(shù)據(jù)庫上下文管理器,可以理解為全局的變量 , 隨時可取(見下面詳細介紹) , 它的主要作用就是保存當(dāng)前的數(shù)據(jù)源:

public class DataSourceRouter extends AbstractRoutingDataSource {

 /**
  * 最終的determineCurrentLookupKey返回的是從DataSourceContextHolder中拿到的,因此在動態(tài)切換數(shù)據(jù)源的時候注解
  * 應(yīng)該給DataSourceContextHolder設(shè)值
  *
  * @return
  */
 @Override
 protected Object determineCurrentLookupKey() {
  return DataSourceContextHolder.get();

 }
}

-     數(shù)據(jù)源上下文環(huán)境     -

數(shù)據(jù)源上下文保存器 , 便于程序中可以隨時取到當(dāng)前的數(shù)據(jù)源 , 它主要利用 ThreadLocal 封裝 , 因為 ThreadLocal 是線程隔離的 , 天然具有線程安全的優(yōu)勢。這里暴露了 set 和 get、clear 方法 , set 方法用于賦值當(dāng)前的數(shù)據(jù)源名 , get 方法用于獲取當(dāng)前的數(shù)據(jù)源名稱 , clear 方法用于清除 ThreadLocal 中的內(nèi)容 , 因為 ThreadLocal 的 key 是 weakReference 是有內(nèi)存泄漏風(fēng)險的 , 通過 remove 方法防止內(nèi)存泄漏:

/**
 * 利用ThreadLocal封裝的保存數(shù)據(jù)源上線的上下文context
 */
public class DataSourceContextHolder {

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

 /**
  * 賦值
  *
  * @param datasourceType
  */
 public static void set(String datasourceType) {
  context.set(datasourceType);
 }

 /**
  * 獲取值
  * @return
  */
 public static String get() {
  return context.get();
 }

 public static void clear() {
  context.remove();
 }
}

-     切換注解和 Aop 配置     -

首先我們來定義一個@DataSourceSwitcher 注解 , 擁有兩個屬性 ① 當(dāng)前的數(shù)據(jù)源 ② 是否清除當(dāng)前的數(shù)據(jù)源,并且只能放在方法上 , (不可以放在類上 , 也沒必要放在類上 , 因為我們在進行數(shù)據(jù)源切換的時候肯定是方法操作) , 該注解的主要作用就是進行數(shù)據(jù)源的切換 , 在 dao 層進行操作數(shù)據(jù)庫的時候 , 可以在方法上注明表示的是當(dāng)前使用哪個數(shù)據(jù)源:

@DataSourceSwitcher 注解的定義:

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
@Documented
public @interface DataSourceSwitcher {
 /**
  * 默認(rèn)數(shù)據(jù)源
  * @return
  */
 DataSourceEnum value() default DataSourceEnum.MASTER;
 /**
  * 清除
  * @return
  */
 boolean clear() default true;

}

DataSourceAop 配置:

為了賦予@DataSourceSwitcher 注解能夠切換數(shù)據(jù)源的能力,我們需要使用 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數(shù)據(jù)源的值,設(shè)置到 DataSourceContextHolder 中,就實現(xiàn)了將當(dāng)前方法上配置的數(shù)據(jù)源注入到全局作用域當(dāng)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("數(shù)據(jù)源切換至:{}", dataSourceSwitcher.value().getDataSourceName());
   return pjp.proceed();
  } finally {
   if (clear) {
    DataSourceContextHolder.clear();
   }

  }
 }

 private Method getMethod(JoinPoint pjp) {
  MethodSignature signature = (MethodSignature) pjp.getSignature();
  return signature.getMethod();
 }

}

-     用法以及測試     -

在配置好了讀寫分離之后,就可以在代碼中使用了 , 一般而言我們使用在 service 層或者 dao 層,在需要查詢的方法上添加@DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.SLAVE) , 它表示該方法下所有的操作都走的是讀庫;在需要 update 或者 insert 的時候使用@DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.MASTER)表示接下來將會走寫庫。

其實還有一種更為自動的寫法 , 可以根據(jù)方法的前綴來配置 AOP 自動切換數(shù)據(jù)源,比如 update、insert、fresh 等前綴的方法名一律自動設(shè)置為寫庫 , Select、get、query 等前綴的方法名一律配置為讀庫,這是一種更為自動的配置寫法。缺點就是方法名需要按照 aop 配置的嚴(yán)格來定義 , 否則就會失效:

@Service
public class OrderService {

 @Resource
 private OrderMapper orderMapper;


 /**
  * 讀操作
  *
  * @param orderId
  * @return
  */
 @DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.SLAVE)
 public List<Order> getOrder(String orderId) {
  return orderMapper.listOrders(orderId);

 }

 /**
  * 寫操作
  *
  * @param orderId
  * @return
  */
 @DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.MASTER)
 public List<Order> insertOrder(Long orderId) {
  Order order = new Order();
  order.setOrderId(orderId);
  return orderMapper.saveOrder(order);
 }
}

-     總結(jié)     -

上面是基本流程簡圖,本文介紹了如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫讀寫分離 , 注意讀寫分離的核心點就是數(shù)據(jù)路由 , 需要繼承 AbstractRoutingDataSource , 復(fù)寫它的 determineCurrentLookupKey 方法 , 同時需要注意 全局的上下文管理器 DataSourceContextHolder , 它是保存數(shù)據(jù)源上下文的主要類 , 也是路由方法中尋找的數(shù)據(jù)源取值 , 相當(dāng)于數(shù)據(jù)源的中轉(zhuǎn)站。 再結(jié)合 jdbc-Template 的底層去創(chuàng)建和管理數(shù)據(jù)源、事務(wù)等,我們的數(shù)據(jù)庫讀寫分離就完美實現(xiàn)了。

到此這篇關(guān)于基于 SpringBoot 實現(xiàn) MySQL 讀寫分離的問題的文章就介紹到這了,更多相關(guān)SpringBoot 實現(xiàn) MySQL 讀寫分離內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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