-     前言     -

首先思考一個問題： 在高并發的場景中，關于數據庫都有哪些優化的手段？ 常用的實現方法有以下幾種：讀寫分離、加緩存、主從架構集群、分庫分表等，在互聯網應用中，大部分都是讀多寫少的場景，設置兩個庫，主庫和讀庫。

主庫的職能是負責寫，從庫主要是負責讀 ， 可以建立讀庫集群 ， 通過讀寫職能在數據源上的隔離達到減少讀寫沖突、 釋壓數據庫負載、保護數據庫的目的。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。本文將聚焦讀寫分離，探討如何實現它。

主從同步的局限性： 這里分為主數據庫和從數據庫,主數據庫和從數據庫保持數據庫結構的一致 ， 主庫負責寫 ， 當寫入數據的時候 ， 會自動同步數據到從數據庫；從數據庫負責讀 ， 當讀請求來的時候 ， 直接從讀庫讀取數據 ， 主數據庫會自動進行數據復制到從數據庫中。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：主從復制的延遲問題。 當寫入到主數據庫的過程中 ， 突然來了一個讀請求 ， 而此時數據還沒有完全同步 ， 就會出現讀請求的數據讀不到或者讀出的數據比原始值少的情況。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。也就是說在嚴格意義上的數據一致性場景中 ， 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。

-     主從數據源的配置     -

我們需要配置主從數據庫 ， 主從數據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 數據庫連接池 ， 使用 build 建造者模式創建 DataSource 對象 ， DataSource 就是代碼層面抽象出來的數據源 ， 接著需要配置 sessionFactory、sqlTemplate、事務管理器等：

1. /**
2. * 主從配置
3. *
4. * @author wyq
5. */
6. @Configuration
7. @MapperScan(basePackages = "com.wyq.mysqlreadwriteseparate.mapper", sqlSessionTemplateRef = "sqlTemplate")
8. public class DataSourceConfig {
9.  
10. /**
11. * 主庫
12. */
13. @Bean
14. @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.master")
15. public DataSource master() {
16. return DruidDataSourceBuilder.create().build();
17. }
18.  
19. /**
20. * 從庫
21. */
22. @Bean
23. @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.slave")
24. public DataSource slaver() {
25. return DruidDataSourceBuilder.create().build();
26. }
27.  
28. /**
29. * 實例化數據源路由
30. */
31. @Bean
32. public DataSourceRouter dynamicDB(@Qualifier("master") DataSource masterDataSource,
33. @Autowired(required = false) @Qualifier("slaver") DataSource slaveDataSource) {
34. DataSourceRouter dynamicDataSource = new DataSourceRouter();
35. Map<Object, Object> targetDataSources = new HashMap<>();
36. targetDataSources.put(DataSourceEnum.MASTER.getDataSourceName(), masterDataSource);
37. if (slaveDataSource != null) {
38. targetDataSources.put(DataSourceEnum.SLAVE.getDataSourceName(), slaveDataSource);
39. }
40. dynamicDataSource.setTargetDataSources(targetDataSources);
41. dynamicDataSource.setDefaultTargetDataSource(masterDataSource);
42. return dynamicDataSource;
43. }
44.  
45. /**
46. * 配置sessionFactory
47. * @param dynamicDataSource
48. * @return
49. * @throws Exception
50. */
51. @Bean
52. public SqlSessionFactory sessionFactory(@Qualifier("dynamicDB") DataSource dynamicDataSource) throws Exception {
53. SqlSessionFactoryBean bean = new SqlSessionFactoryBean();
54. bean.setMapperLocations(
55. new PathMatchingResourcePatternResolver().getResources("classpath*:mapper/*Mapper.xml"));
56. bean.setDataSource(dynamicDataSource);
57. return bean.getObject();
58. }
59.  
60. /**
61. * 創建sqlTemplate
62. * @param sqlSessionFactory
63. * @return
64. */
65. @Bean
66. public SqlSessionTemplate sqlTemplate(@Qualifier("sessionFactory") SqlSessionFactory sqlSessionFactory) {
67. return new SqlSessionTemplate(sqlSessionFactory);
68. }
69.  
70. /**
71. * 事務配置
72. *
73. * @param dynamicDataSource
74. * @return
75. */
76. @Bean(name = "dataSourceTx")
77. public DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager(@Qualifier("dynamicDB") DataSource dynamicDataSource) {
78. DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager = new DataSourceTransactionManager();
79. dataSourceTransactionManager.setDataSource(dynamicDataSource);
80. return dataSourceTransactionManager;
81. }
82. }

-     數據源路由的配置     -

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 根據用戶定義的規則選擇當前的數據源 ， 作用就是在執行查詢之前 ， 設置使用的數據源 ， 實現動態路由的數據源，在每次數據庫查詢操作前執行它的抽象方法 determineCurrentLookupKey() 決定使用哪個數據源。

為了能有一個全局的數據源管理器，此時我們需要引入 DataSourceContextHolder 這個數據庫上下文管理器，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前的數據源：

1. public class DataSourceRouter extends AbstractRoutingDataSource {
2.  
3. /**
4. * 最終的determineCurrentLookupKey返回的是從DataSourceContextHolder中拿到的,因此在動態切換數據源的時候注解
5. * 應該給DataSourceContextHolder設值
6. *
7. * @return
8. */
9. @Override
10. protected Object determineCurrentLookupKey() {
11. return DataSourceContextHolder.get();
12.  
13. }
14. }

-     數據源上下文環境     -

數據源上下文保存器 ， 便于程序中可以隨時取到當前的數據源 ， 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勢。這里暴露了 set 和 get、clear 方法 ， set 方法用于賦值當前的數據源名 ， get 方法用于獲取當前的數據源名稱 ， clear 方法用于清除 ThreadLocal 中的內容 ， 因為 ThreadLocal 的 key 是 weakReference 是有內存泄漏風險的 ， 通過 remove 方法防止內存泄漏：

1. /**
2. * 利用ThreadLocal封裝的保存數據源上線的上下文context
3. */
4. public class DataSourceContextHolder {
5.  
6. private static final ThreadLocal<String> context = new ThreadLocal<>();
7.  
8. /**
9. * 賦值
10. *
11. * @param datasourceType
12. */
13. public static void set(String datasourceType) {
14. context.set(datasourceType);
15. }
16.  
17. /**
18. * 獲取值
19. * @return
20. */
21. public static String get() {
22. return context.get();
23. }
24.  
25. public static void clear() {
26. context.remove();
27. }
28. }

-     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 當前的數據源 ② 是否清除當前的數據源，并且只能放在方法上 ， (不可以放在類上 ， 也沒必要放在類上 ， 因為我們在進行數據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據源的切換 ， 在 dao 層進行操作數據庫的時候 ， 可以在方法上注明表示的是當前使用哪個數據源：

@DataSourceSwitcher 注解的定義:

1. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
2. @Target(ElementType.METHOD)
3. @Documented
4. public @interface DataSourceSwitcher {
5. /**
6. * 默認數據源
7. * @return
8. */
9. DataSourceEnum value() default DataSourceEnum.MASTER;
10. /**
11. * 清除
12. * @return
13. */
14. boolean clear() default true;
15.  
16. }

DataSourceAop 配置：

為了賦予@DataSourceSwitcher 注解能夠切換數據源的能力，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據源的值，設置到 DataSourceContextHolder 中，就實現了將當前方法上配置的數據源注入到全局作用域當中：

1. @Slf4j
2. @Aspect
3. @Order(value = 1)
4. @Component
5. public class DataSourceContextAop {
6.  
7. @Around("@annotation(com.wyq.mysqlreadwriteseparate.annotation.DataSourceSwitcher)")
8. public Object setDynamicDataSource(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
9. boolean clear = false;
10. try {
11. Method method = this.getMethod(pjp);
12. DataSourceSwitcher dataSourceSwitcher = method.getAnnotation(DataSourceSwitcher.class);
13. clear = dataSourceSwitcher.clear();
14. DataSourceContextHolder.set(dataSourceSwitcher.value().getDataSourceName());
15. log.info("數據源切換至：{}", dataSourceSwitcher.value().getDataSourceName());
16. return pjp.proceed();
17. } finally {
18. if (clear) {
19. DataSourceContextHolder.clear();
20. }
21.  
22. }
23. }
24.  
25. private Method getMethod(JoinPoint pjp) {
26. MethodSignature signature = (MethodSignature) pjp.getSignature();
27. return signature.getMethod();
28. }
29.  
30. }

-     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 ， 可以根據方法的前綴來配置 AOP 自動切換數據源,比如 update、insert、fresh 等前綴的方法名一律自動設置為寫庫 ， 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 配置的嚴格來定義 ， 否則就會失效：

1. @Service
2. public class OrderService {
3.  
4. @Resource
5. private OrderMapper orderMapper;
6.  
7. /**
8. * 讀操作
9. *
10. * @param orderId
11. * @return
12. */
13. @DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.SLAVE)
14. public List<Order> getOrder(String orderId) {
15. return orderMapper.listOrders(orderId);
16.  
17. }
18.  
19. /**
20. * 寫操作
21. *
22. * @param orderId
23. * @return
24. */
25. @DataSourceSwitcher(DataSourceEnum.MASTER)
26. public List<Order> insertOrder(Long orderId) {
27. Order order = new Order();
28. order.setOrderId(orderId);
29. return orderMapper.saveOrder(order);
30. }
31. }

-     總結     -

上面是基本流程簡圖，本文介紹了如何實現數據庫讀寫分離 ， 注意讀寫分離的核心點就是數據路由 ， 需要繼承 AbstractRoutingDataSource ， 復寫它的 determineCurrentLookupKey 方法 ， 同時需要注意 全局的上下文管理器 DataSourceContextHolder ， 它是保存數據源上下文的主要類 ， 也是路由方法中尋找的數據源取值 ， 相當于數據源的中轉站。 再結合 jdbc-Template 的底層去創建和管理數據源、事務等，我們的數據庫讀寫分離就完美實現了。

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