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();
}