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：

 1 public interface DataSource  extends CommonDataSource,Wrapper {
 2 
 3   /**
 4    * <p>Attempts to establish a connection with the data source that
 5    * this <code>DataSource</code> object represents.
 6    *
 7    * @return  a connection to the data source
 8    * @exception SQLException if a database access error occurs
 9    */
10   Connection getConnection() throws SQLException;
11 
12   /**
13    * <p>Attempts to establish a connection with the data source that
14    * this <code>DataSource</code> object represents.
15    *
16    * @param username the database user on whose behalf the connection is
17    *  being made
18    * @param password the user's password
19    * @return  a connection to the data source
20    * @exception SQLException if a database access error occurs
21    * @since 1.4
22    */
23   Connection getConnection(String username, String password)
24     throws SQLException;
25 
26 }

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：

1 public Connection getConnection() throws SQLException {
2         return determineTargetDataSource().getConnection();
3     }
4 
5     public Connection getConnection(String username, String password) throws SQLException {
6         return determineTargetDataSource().getConnection(username, password);
7     }

很显然就是调用自己的determineTargetDataSource() 方法获取到connection。determineTargetDataSource方法定义如下：

 1 protected DataSource determineTargetDataSource() {
 2         Assert.notNull(this.resolvedDataSources, "DataSource router not initialized");
 3         Object lookupKey = determineCurrentLookupKey();
 4         DataSource dataSource = this.resolvedDataSources.get(lookupKey);
 5         if (dataSource == null && (this.lenientFallback || lookupKey == null)) {
 6             dataSource = this.resolvedDefaultDataSource;
 7         }
 8         if (dataSource == null) {
 9             throw new IllegalStateException("Cannot determine target DataSource for lookup key [" + lookupKey + "]");
10         }
11         return dataSource;
12     }

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：

1 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
2 @Target(ElementType.METHOD)
3 public @interface DataSource {
4     String value();
5 }

我们还需要实现spring的抽象类AbstractRoutingDataSource，就是实现determineCurrentLookupKey方法：

 1 public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
 2 
 3     @Override
 4     protected Object determineCurrentLookupKey() {
 5         // TODO Auto-generated method stub
 6         return DynamicDataSourceHolder.getDataSouce();
 7     }
 8 
 9 }
10 
11 
12 public class DynamicDataSourceHolder {
13     public static final ThreadLocal<String> holder = new ThreadLocal<String>();
14 
15     public static void putDataSource(String name) {
16         holder.set(name);
17     }
18 
19     public static String getDataSouce() {
20         return holder.get();
21     }
22 }

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:

 1 public class DataSourceAspect {
 2 
 3     public void before(JoinPoint point)
 4     {
 5         Object target = point.getTarget();
 6         String method = point.getSignature().getName();
 7 
 8         Class<?>[] classz = target.getClass().getInterfaces();
 9 
10         Class<?>[] parameterTypes = ((MethodSignature) point.getSignature())
11                 .getMethod().getParameterTypes();
12         try {
13             Method m = classz[0].getMethod(method, parameterTypes);
14             if (m != null && m.isAnnotationPresent(DataSource.class)) {
15                 DataSource data = m
16                         .getAnnotation(DataSource.class);
17                 DynamicDataSourceHolder.putDataSource(data.value());
18                 System.out.println(data.value());
19             }
20             
21         } catch (Exception e) {
22             // TODO: handle exception
23         }
24     }
25 }

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：

 1 <bean id="masterdataSource"
 2         class="org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource">
 3         <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
 4         <property name="url" value="jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/shop" />
 5         <property name="username" value="root" />
 6         <property name="password" value="yangyanping0615" />
 7     </bean>
 8 
 9     <bean id="slavedataSource"
10         class="org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource">
11         <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
12         <property name="url" value="jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test" />
13         <property name="username" value="root" />
14         <property name="password" value="yangyanping0615" />
15     </bean>
16     
17         <beans:bean id="dataSource" class="com.air.shop.common.db.DynamicDataSource">
18         <property name="targetDataSources">  
19               <map key-type="java.lang.String">  
20                   <!-- write -->
21                  <entry key="master" value-ref="masterdataSource"/>  
22                  <!-- read -->
23                  <entry key="slave" value-ref="slavedataSource"/>  
24               </map>  
25               
26         </property>  
27         <property name="defaultTargetDataSource" ref="masterdataSource"/>  
28     </beans:bean>
29 
30     <bean id="transactionManager"
31         class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
32         <property name="dataSource" ref="dataSource" />
33     </bean>
34 
35 
36     <!-- 配置SqlSessionFactoryBean -->
37     <bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean">
38         <property name="dataSource" ref="dataSource" />
39         <property name="configLocation" value="classpath:config/mybatis-config.xml" />
40     </bean>

在spring的配置中增加aop配置

 1 <!-- 配置数据库注解aop -->
 2     <aop:aspectj-autoproxy></aop:aspectj-autoproxy>
 3     <beans:bean id="manyDataSourceAspect" class="com.air.shop.proxy.DataSourceAspect" />
 4     <aop:config>
 5         <aop:aspect id="c" ref="manyDataSourceAspect">
 6             <aop:pointcut id="tx" expression="execution(* com.air.shop.mapper.*.*(..))"/>
 7             <aop:before pointcut-ref="tx" method="before"/>
 8         </aop:aspect>
 9     </aop:config>
10     <!-- 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：

 1 public interface UserMapper {
 2     @DataSource("master")
 3     public void add(User user);
 4 
 5     @DataSource("master")
 6     public void update(User user);
 7 
 8     @DataSource("master")
 9     public void delete(int id);
10 
11     @DataSource("slave")
12     public User loadbyid(int id);
13 
14     @DataSource("master")
15     public User loadbyname(String name);
16     
17     @DataSource("slave")
18     public List<User> list();
19 }