搞定SpringBoot多数据源(2)：动态数据源

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masonli
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    一句话概括：使用动态数据源对多个数据库进行操作，灵活，简洁。

    1. 引言

    对于多个数据库的处理，上一篇文章《搞定SpringBoot多数据源(1)：多套源策略》已有提及，有多套数据源、动态数据源、参数化变更数据源等方式，本文是第二篇：“动态数据源”。动态数据源可以解决多套数据源的处理不够灵活、占用资源多等问题。用户可以根据实际的业务需要，统一操作逻辑，只要在需要切换数据源的进行处理即可。何为动态，其实是批切换数据源的时机可以动态选择，在需要的地方进行切换即可。

    本文延续上一篇文章的示例，以主从场景为示例，结合代码，对动态数据源的实现进行讲解，内容包括搭建动态数据源原理、动态数据源配置、动态数据源使用，AOP 注解方式切换数据源等。

    本文所涉及到的示例代码:https://github.com/mianshenglee/my-example/tree/master/multi-datasource，读者可结合一起看。

    2. 动态数据源流程说明

    Spring Boot 的动态数据源，本质上是把多个数据源存储在一个 Map 中，当需要使用某个数据源时，从 Map 中获取此数据源进行处理。而在 Spring 中，已提供了抽象类 AbstractRoutingDataSource 来实现此功能。因此，我们在实现动态数据源的，只需要继承它，实现自己的获取数据源逻辑即可。动态数据源流程如下所示：

    动态数据源

    用户访问应用，在需要访问不同的数据源时，根据自己的数据源路由逻辑，访问不同的数据源，实现对应数据源的操作。本示例中的两数据库的分别有一个表 test_user，表结构一致，为便于说明，两个表中的数据是不一样的。两个表结构可在示例代码中的 sql 目录中获取。

    3. 实现动态数据源

    3.1 说明及数据源配置

    3.1.1 包结构说明

    本示例中，主要有以下几个包：

    ├─annotation ---- // 自定义注解
├─aop ----------- // 切面
├─config -------- // 数据源配置
├─constants ----- // 常用注解
├─context ------- // 自定义上下文
├─controller ---- // 访问接口
├─entity -------- // 实体
├─mapper -------- // 数据库dao操作
├─service ------- // 服务类
└─vo ------------ // 视图返回数据

    3.1.2 数据库连接信息配置

    Spring Boot 的默认配置文件是 application.properties ，由于有两个数据库配置，独立配置数据库是好的实践，因此添加配置文件 jbdc.properties ，添加以下自定义的主从数据库配置：

    # master
spring.datasource.master.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.datasource.master.jdbc-url=jdbc:mysql://localhost:3306/mytest?useSSL=false&serverTimezone=GMT%2B8&characterEncoding=UTF-8
spring.datasource.master.username=root
spring.datasource.master.password=111111

# slave
spring.datasource.slave.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.datasource.slave.jdbc-url=jdbc:mysql://localhost:3306/my_test1?useSSL=false&serverTimezone=GMT%2B8&characterEncoding=UTF-8
spring.datasource.slave.username=root
spring.datasource.slave.password=111111

    3.1.3 数据源配置

    根据连接信息，把数据源注入到 Spring 中，添加 DynamicDataSourceConfig 文件，配置如下：

    @Configuration
@PropertySource("classpath:config/jdbc.properties")
@MapperScan(basePackages = "me.mason.demo.dynamicdatasource.mapper")
public class DynamicDataSourceConfig {
    @Bean(DataSourceConstants.DS_KEY_MASTER)
    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.master")
    public DataSource masterDataSource() {
        return DataSourceBuilder.create().build();
    }

    @Bean(DataSourceConstants.DS_KEY_SLAVE)
    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.slave")
    public DataSource slaveDataSource() {
        return DataSourceBuilder.create().build();
    }
}

    注意：

    • 此处使用 PropertySource 指定配置文件，ConfigurationProperties 指定数据源配置前缀
    • 使用 MapperScan 指定包，自动注入相应的 mapper 类。
    • 把数据源常量写在 DataSourceConstants 类中
    • 从此配置可以看到，已经把 SqlSessionFactory 这个配置从代码中擦除，直接使用 Spring Boot 自动配置的 SqlSessionFactory 即可，无需我们自己配置。

    3.2 动态数据源设置

    前面的配置已把多个数据源注入到 Spring 中，接着对动态数据源进行配置。

    3.2.1 动态数据源配置

    （1） 添加jdbc依赖 

    <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId>
</dependency>

    （2） 添加动态数据源类 

    public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
    @Override
    protected Object determineCurrentLookupKey() {
        // 此处暂时返回固定 master 数据源, 后面按动态策略修改
        return DataSourceConstants.DS_KEY_MASTER;
    }
}

    注意：

    • 继承抽象类 AbstractRoutingDataSource ，需要实现方法 determineCurrentLookupKey，即路由策略。
    • 动态路由策略下一步实现，当前策略直接返回 master 数据源

    （3） 设置动态数据源为主数据源

    在前面的数据源配置文件 DynamicDataSourceConfig 中，添加以下代码：

    @Bean
@Primary
public DataSource dynamicDataSource() {
    Map<Object, Object> dataSourceMap = new HashMap<>(2);
    dataSourceMap.put(DataSourceConstants.DS_KEY_MASTER, masterDataSource());
    dataSourceMap.put(DataSourceConstants.DS_KEY_SLAVE, slaveDataSource());
    //设置动态数据源
    DynamicDataSource dynamicDataSource = new DynamicDataSource();
    dynamicDataSource.setTargetDataSources(dataSourceMap);
    dynamicDataSource.setDefaultTargetDataSource(masterDataSource());

    return dynamicDataSource;
}
    • 使用 Map 保存多个数据源，并设置到动态数据源对象中。
    • 设置默认的数据源是 master 数据源
    • 使用注解 Primary 优先从动态数据源中获取

    同时，需要在 DynamicDataSourceConfig 中，排除 DataSourceAutoConfiguration 的自动配置，否则 会出现The dependencies of some of the beans in the application context form a cycle的错误。

    @EnableAutoConfiguration(exclude = { DataSourceAutoConfiguration.class })

    3.2.2 动态选择数据源

    （1） 数据源 key 的上下文

    前面固定写了一个数据源路由策略，总是返回 master，显然不是我们想要的。我们想要的是在需要的地方，想切换就切换。因此，需要有一个动态获取数据源 key 的地方（我们称为上下文），对于 web 应用，访问以线程为单位，使用 ThreadLocal 就比较合适，如下：

    public class DynamicDataSourceContextHolder {
    /**
     * 动态数据源名称上下文
     */
    private static final ThreadLocal<String> DATASOURCE_CONTEXT_KEY_HOLDER = new ThreadLocal<>();
    /**
     * 设置/切换数据源
     */
    public static void setContextKey(String key){
        DATASOURCE_CONTEXT_KEY_HOLDER.set(key);
    }
    /**
     * 获取数据源名称
     */
    public static String getContextKey(){
        String key = DATASOURCE_CONTEXT_KEY_HOLDER.get();
        return key == null?DataSourceConstants.DS_KEY_MASTER:key;
    }

    /**
     * 删除当前数据源名称
     */
    public static void removeContextKey(){
        DATASOURCE_CONTEXT_KEY_HOLDER.remove();
    }
    • 以 DATASOURCE_CONTEXT_KEY_HOLDER 存储需要使用数据源 key
    • getContextKey 时，若 key 为空，默认返回 master

    （2） 设置动态数据 DynamicDataSource 路由策略

    我们需要达到的路由策略是，当设置数据源 key 到上下文，则从上下文中得到此数据源 key ，从而知道使用此对应的数据源。因此，修改前面 DynamicDataSource 的 determineCurrentLookupKey 方法如下：

    @Override
protected Object determineCurrentLookupKey() {
    return DynamicDataSourceContextHolder.getContextKey();
}

    3.2.3 动态数据源使用

    有了上面的动态路由选择，则不需要像之前的多套数据源那样，mapper、entity、service等都写一套相同逻辑的代码，因为是主从，一般来说数据库结构是一致的，只需要一套entity、mapper、service即可，在需要在不同的数据源进行操作时，直接对上下文进行设置即可。如下：

    @RestController
@RequestMapping("/user")
public class TestUserController {

    @Autowired
    private TestUserMapper testUserMapper;

    /**
     * 查询全部
     */
    @GetMapping("/listall")
    public Object listAll() {
        int initSize = 2;
        Map<String, Object> result = new HashMap<>(initSize);
        //默认master查询
        QueryWrapper<TestUser> queryWrapper = new QueryWrapper<>();
        List<TestUser> resultData = testUserMapper.selectAll(queryWrapper.isNotNull("name"));
        result.put(DataSourceConstants.DS_KEY_MASTER, resultData);

        //切换数据源，在slave查询
        DynamicDataSourceContextHolder.setContextKey(DataSourceConstants.DS_KEY_SLAVE);
        List<TestUser> resultDataSlave = testUserMapper.selectList(null);
        result.put(DataSourceConstants.DS_KEY_SLAVE, resultDataSlave);
        //恢复数据源
        DynamicDataSourceContextHolder.removeContextKey();
        //返回数据
        return ResponseResult.success(result);
    }

}
    • 默认是使用 master 数据源查询
    • 使用上下文的 setContextKey 来切换数据源，使用完后使用 removeContextKey 进行恢复

    3.3 使用 AOP 选择数据源

    经过上面的动态数据源配置，可以实现动态数据源切换，但我们会发现，在进行数据源切换时，都需要做 setContextKey 和 removeContextKey 操作，如果需要切换的方法比多，就会发现很多重复的代码，如何消除这些重复的代码，就需要用到动态代理了，如果不了解动态代理，可以参考一下我的这篇文章《java开发必学知识:动态代理》。在 Spring 中，AOP 的实现也是基于动态代理的。此处，我们希望通过注解的方式指定函数需要的数据源，从而消除数据源切换时产品的模板代码。

    3.3.1 定义数据源注解

    在annotation包中，添加数据源注解 DS，此注解可以写在类中，也可以写在方法定义中，如下所示：

    @Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface DS {
    /**
     * 数据源名称
     */
    String value() default DataSourceConstants.DS_KEY_MASTER;
}

    3.3.2 定义数据源切面

    定义数据源切面，此切面可以针对使用了 DS 注解的方法或者类，进行数据源切换。

    （1）添加aop依赖

    <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>

    （2） 定义切面

    @Aspect
@Component
public class DynamicDataSourceAspect {
    @Pointcut("@annotation(me.mason.demo.dynamicdatasource.annotation.DS)")
    public void dataSourcePointCut(){

    }

    @Around("dataSourcePointCut()")
    public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        String dsKey = getDSAnnotation(joinPoint).value();
        DynamicDataSourceContextHolder.setContextKey(dsKey);
        try{
            return joinPoint.proceed();
        }finally {
            DynamicDataSourceContextHolder.removeContextKey();
        }
    }

    /**
     * 根据类或方法获取数据源注解
     */
    private DS getDSAnnotation(ProceedingJoinPoint joinPoint){
        Class<?> targetClass = joinPoint.getTarget().getClass();
        DS dsAnnotation = targetClass.getAnnotation(DS.class);
        // 先判断类的注解，再判断方法注解
        if(Objects.nonNull(dsAnnotation)){
            return dsAnnotation;
        }else{
            MethodSignature methodSignature = (MethodSignature)joinPoint.getSignature();
            return methodSignature.getMethod().getAnnotation(DS.class);
        }
    }
}
    • 注解 Pointcut 使用 annotation 指定注解
    • 注解 Around 使用环绕通知处理，使用上下文进行对使用注解 DS 的值进行数据源切换，处理完后，恢复数据源。

    3.3.3 使用 AOP 进行数据源切换

    在service层，我们定义一个 TestUserService ，里面有两个方法，分别是从 master 和 slave 中获取数据，使用了注解DS，如下：

    /**
 * 查询master库User
 */
@DS(DataSourceConstants.DS_KEY_MASTER)
public List<TestUser> getMasterUser(){
    QueryWrapper<TestUser> queryWrapper = new QueryWrapper<>();
    return testUserMapper.selectAll(queryWrapper.isNotNull("name"));
}

/**
 * 查询slave库User
 */
@DS(DataSourceConstants.DS_KEY_SLAVE)
public List<TestUser> getSlaveUser(){ return testUserMapper.selectList(null); }

    这样定义后，在 controller 层的处理就可以变成：

    @GetMapping("/listall")
public Object listAll() {
    int initSize = 2;
    Map<String, Object> result = new HashMap<>(initSize);
    //默认master数据源查询
    List<TestUser> masterUser = testUserService.getMasterUser();
    result.put(DataSourceConstants.DS_KEY_MASTER, masterUser);
    //从slave数据源查询
    List<TestUser> slaveUser = testUserService.getSlaveUser();
    result.put(DataSourceConstants.DS_KEY_SLAVE, slaveUser);
    //返回数据
    return ResponseResult.success(result);
}

    由此可见，已经把数据库切换的模板代码消除，只需要关注业务逻辑处理即可。这就是AOP的好处。

    4. 再思考一下

    经过上面的动态数据源及 AOP 选择数据源的讲解，我们可以看到动态数据源已经很灵活，想切换只需在上下文中进行设置数据源即可，也可以直接在方法或类中使用注解来完成。现在我们是手动编码实现的，其实，对于MyBatis Plus ，它也提供了一个动态数据源的插件，有兴趣的小伙伴也可以根据它的官方文档进行实验使用。

    对于动态数据源，还有哪些地方需要考虑或者说值得改进的地方呢？

    • 事务如何处理？其实在开发中应该尽量避免跨库事务，但如果避免不了，则需要使用分布式事务。
    • 对于当前的动态数据源，相对来说还是固定的数据源（如一主一从，一主多从等），即在编码时已经确定的数据库数量，只是在具体使用哪一个时进行动态处理。如果数据源本身并不确定，或者说需要根据用户输入来连接数据库，这时，如何处理呢？这种情况出现得比较多的是在对多个数据库进行管理时的处理。这种情况，我将在下一篇文章中进行讲解，我把它叫做"参数化变更数据源"。

    5. 总结

    本文对动态数据源的实现进行了讲解，主要是动态数据源的配置、实现、使用，另外还使用 AOP 消除切换数据源时的模板代码，使我们开发专注于业务代码，最后对动态数据源的进行了一下扩展思考。希望小伙伴们可以掌握动态数据源的处理。

    本文配套的示例，示例代码，有兴趣的可以运行示例来感受一下。

    参考资料

    往期文章

    我的公众号（搜索Mason技术记录），获取更多技术记录：

    mason

    datasourcespringbootjava
    masonli
    90 声望14 粉丝

    后端，架构&管理

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