基于springboot的mysql实现读写分离

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？常用的有以下的实现方法: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。本篇博文将聚焦读写分离,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

一: 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* @date 2020年07月24日01:24:42*/
@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*/@Beanpublic 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*/@Beanpublic 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*/@Beanpublic SqlSessionTemplate sqlTemplate(@Qualifier("sessionFactory") SqlSessionFactory sqlSessionFactory) {return new SqlSessionTemplate(sqlSessionFactory);}/*** 事务配置** @param dynamicDataSource* @return*/@Bean(name = "dataSourceTx")public DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager(@Qualifier("dynamicDB") DataSource dynamicDataSource) {DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager = new DataSourceTransactionManager();dataSourceTransactionManager.setDataSource(dynamicDataSource);return dataSourceTransactionManager;}
}

二: 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*/@Overrideprotected Object determineCurrentLookupKey() {return DataSourceContextHolder.get();}
}

三：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<String> 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();}
}

四：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();}}

五：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 {@Resourceprivate OrderMapper orderMapper;/*** 读操作** @param orderId* @return*/@DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.SLAVE)public List<Order> getOrder(String orderId) {return orderMapper.listOrders(orderId);}/*** 写操作** @param orderId* @return*/@DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.MASTER)public List<Order> insertOrder(Long orderId) {Order order = new Order();order.setOrderId(orderId);return orderMapper.saveOrder(order);}
}