spring多数据源动态切换的实现原理及读写分离的应用

简介

AbstractRoutingDataSource是Spring框架中的一个抽象类，可以实现多数据源的动态切换和路由，以满足复杂的业务需求和提高系统的性能、可扩展性、灵活性。

应用场景

1. 多租户支持：对于多租户的应用，根据当前租户来选择其对应的数据源，实现租户级别的隔离和数据存储。
2. 分库分表：为了提高性能和扩展性，将数据分散到多个数据库或表中，根据分片规则来选择正确的数据源，实现分库分表。
3. 读写分离：为了提高数据库的读写性能，可能会采用读写分离的方式，根据读写操作的类型来选择合适的数据源，实现读写分离。
4. 数据源负载均衡：根据负载均衡策略来选择合适的数据源，将请求均匀地分配到不同的数据源上，提高系统的整体性能和可伸缩性。
5. 多数据库支持：在一些场景下，可能需要同时连接多个不同类型的数据库，如关系型数据库、NoSQL数据库等。根据业务需求选择不同类型的数据源，实现对多数据库的支持。

实现原理

1. AbstractRoutingDataSource实现了DataSource接口，作为一个数据源的封装类，负责路由数据库请求到不同的目标数据源
2. 该类中定义了一个determineTargetDataSource方法，会获取当前的目标数据源标识符，进而返回真正的数据源；
   值得注意的是：其中determineCurrentLookupKey 为抽象方法，明显是要让用户自定义实现获取数据源标识的业务逻辑。
3. 当系统执行数据库操作之前，会先获取数据源链接，即调用getConnection方法，该类重写的getConnection方法，会获取到真正的目标数据源，进而将数据库操作委托给目标数据源进行处理。

读写分离实现V1版

1. yml中配置主从数据库连接信息

spring:
  datasource:
    business-master:
      url: jdbc:mysql://ip1:3306/xxx
      username: c_username
      password: p1
    business-slaver:
      url: jdbc:mysql://ip2:3306/xxx
      username: c_username
      password: p2

1. 读取yml中的主从数据源配置

@Data
@ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource")
@Component
public class DataSourcePropertiesConfig {
    /**
     * 主库配置
     */
    DruidDataSource businessMaster;
    /**
     * 从库配置
     */
    DruidDataSource businessSlaver;
}

1. 自定义动态数据源类 DynamicRoutingDataSource，继承 AbstractRoutingDataSource 类，并重写 determineCurrentLookupKey 方法，定义获取目标数据源标识的逻辑。
   此处的逻辑为：定义一个 DataSourceHolder 类，将数据源标识放到 ThreadLocal 中，当需要时从 ThreadLocal 中获取。

public class DynamicRoutingDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
    /**
     * 获取目标数据源标识
     */
    @Override
    protected Object determineCurrentLookupKey() {
        return DataSourceHolder.getDbName();
    }
}

public class DataSourceHolder {
    /**
     * 当前线程使用的 数据源名称
     */
    private static final ThreadLocal<String> THREAD_LOCAL_DB_NAME = new ThreadLocal<>();
    /**
     * 设置数据源名称
     */
    public static void setDbName(String dbName) {
        THREAD_LOCAL_DB_NAME.set(dbName);
    }
    /**
     * 获取数据源名称，为空的话默认切主库
     */
    public static String getDbName() {
        String dbName = THREAD_LOCAL_DB_NAME.get();
        if (StringUtils.isBlank(dbName)) {
            dbName = DbNameConstant.MASTER;
        }
        return dbName;
    }
    /**
     * 清除当前数据源名称
     */
    public static void clearDb() {
        THREAD_LOCAL_DB_NAME.remove();
    }
}

1. 创建动态数据源DynamicRoutingDataSource对象，并注入到容器中。这里创建了主从两个数据源，并进行了初始化，分别为其设置了数据源标识并放到了DynamicRoutingDataSource对象中，以便后面使用。
   若为多个数据源，可参考此处进行批量定义。

@Configuration
public class DataSourceConfig {
    @Autowired
    private DataSourcePropertiesConfig dataSourcePropertiesConfig;
    /**
     * 主库数据源
     */
    public DataSource masterDataSource() throws SQLException {
        DruidDataSource businessDataSource = dataSourcePropertiesConfig.getBusinessMaster();
        businessDataSource.init();
        return businessDataSource;
    }
    /**
     * 从库数据源
     */
    public DataSource slaverDataSource() throws SQLException {
        DruidDataSource businessDataSource = dataSourcePropertiesConfig.getBusinessSlaver();
        businessDataSource.init();
        return businessDataSource;
    }
    /**
     * 动态数据源
     */
    @Bean
    public DynamicRoutingDataSource dynamicRoutingDataSource() throws SQLException {
        DynamicRoutingDataSource dynamicRoutingDataSource = new DynamicRoutingDataSource();
        Map<Object, Object> targetDataSources = new HashMap<>(2);
        targetDataSources.put("master", masterDataSource());
        targetDataSources.put("slaver", slaverDataSource());
        dynamicRoutingDataSource.setDefaultTargetDataSource(masterDS);
        dynamicRoutingDataSource.setTargetDataSources(targetDataSources);
        dynamicRoutingDataSource.afterPropertiesSet();
        return dynamicRoutingDataSource;
    }
}

1. 自定义一个注解，指定数据库。
   可以将一些常用的查询接口自动路由到读库，以减轻主库压力。

@Documented
@Inherited
@Target({ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface DataSourceSwitch {
    /**
     * 数据源名称，默认主库
     */
    String dbName() default "master";
}

1. 定义一个切面，拦截所有 Controller 接口，使用 DataSourceSwitchRead 注解的方法，将统一路由到读库查询

@Aspect
@Component
@Slf4j
public class DataSourceAspect {
    /**
     * 切库，若为多个从库，可在这里添加负载均衡策略
     */
    @Before(value = "execution ( * com.jd.gyh.controller.*.*(..))")
    public void changeDb(JoinPoint joinPoint) {
        Method m = ((MethodSignature) joinPoint.getSignature()).getMethod();
        DataSourceSwitch dataSourceSwitch = m.getAnnotation(DataSourceSwitch.class);
        if (dataSourceSwitch == null) {
            DataSourceHolder.setDbName(DbNameConstant.MASTER);
            log.info("switch db dbName = master");
        } else {
            String dbName = dataSourceSwitch.dbName();
            log.info("switch db dbName = {}", dbName);
            DataSourceHolder.setDbName(dbName);
        }
    }
}