pringBoot-MongoDB 索引冲突分析及解决【华为云技术分享】

本文链接：https://blog.csdn.net/devcloud/article/details/100119386

一、背景

spring-data-mongo 实现了基于 MongoDB 的 ORM-Mapping 能力，
通过一些简单的注解、Query封装以及工具类，就可以通过对象操作来实现集合、文档的增删改查；
在 SpringBoot 体系中，spring-data-mongo 是 MongoDB Java 工具库的不二之选。

二、问题产生

在一次项目问题的追踪中，发现SpringBoot 应用启动失败，报错信息如下：

 1 Error creating bean with name 'mongoTemplate' defined in class path resource [org/bootfoo/BootConfiguration.class]: Bean instantiation via factory method failed; nested exception is org.springframework.beans.BeanInstantiationException: Failed to instantiate [org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate]: Factory method 'mongoTemplate' threw exception; nested exception is org.springframework.dao.DataIntegrityViolationException: Cannot create index for 'deviceId' in collection 'T_MDevice' with keys '{ "deviceId" : 1}' and options '{ "name" : "deviceId"}'. Index already defined as '{ "v" : 1 , "unique" : true , "key" : { "deviceId" : 1} , "name" : "deviceId" , "ns" : "appdb.T_MDevice"}'.; nested exception is com.mongodb.MongoCommandException: Command failed with error 85: 'exception: Index with name: deviceId already exists with different options' on server 127.0.0.1:27017. The full response is { "createdCollectionAutomatically" : false, "numIndexesBefore" : 6, "errmsg" : "exception: Index with name: deviceId already exists with different options", "code" : 85, "ok" : 0.0 }
 2     at org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor$AutowiredFieldElement.inject(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.java:588)
 3     at org.springframework.beans.factory.annotation.InjectionMetadata.inject(InjectionMetadata.java:88)
 4     at org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.postProcessPropertyValues(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.java:366)
 5     at org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory.populateBean(AbstractAutowireCapableBeanFactory.java:1264)
 6     at org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean(AbstractAutowireCapableBeanFactory.java:553)
 7 
 8 ...
 9 
10 Caused by: org.springframework.dao.DataIntegrityViolationException: Cannot create index for 'deviceId' in collection 'T_MDevice' with keys '{ "deviceId" : 1}' and options '{ "name" : "deviceId"}'. Index already defined as '{ "v" : 1 , "unique" : true , "key" : { "deviceId" : 1} , "name" : "deviceId" , "ns" : "appdb.T_MDevice"}'.; nested exception is com.mongodb.MongoCommandException: Command failed with error 85: 'exception: Index with name: deviceId already exists with different options' on server 127.0.0.1:27017. The full response is { "createdCollectionAutomatically" : false, "numIndexesBefore" : 6, "errmsg" : "exception: Index with name: deviceId already exists with different options", "code" : 85, "ok" : 0.0 }
11     at org.springframework.data.mongodb.core.index.MongoPersistentEntityIndexCreator.createIndex(MongoPersistentEntityIndexCreator.java:157)
12     at org.springframework.data.mongodb.core.index.MongoPersistentEntityIndexCreator.checkForAndCreateIndexes(MongoPersistentEntityIndexCreator.java:133)
13     at org.springframework.data.mongodb.core.index.MongoPersistentEntityIndexCreator.checkForIndexes(MongoPersistentEntityIndexCreator.java:125)
14     at org.springframework.data.mongodb.core.index.MongoPersistentEntityIndexCreator.<init>(MongoPersistentEntityIndexCreator.java:91)
15     at org.springframework.data.mongodb.core.index.MongoPersistentEntityIndexCreator.<init>(MongoPersistentEntityIndexCreator.java:68)
16     at org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate.<init>(MongoTemplate.java:229)
17     at org.bootfoo.BootConfiguration.mongoTemplate(BootConfiguration.java:121)
18     at org.bootfoo.BootConfiguration$$EnhancerBySpringCGLIB$$1963a75.CGLIB$mongoTemplate$2(<generated>)
19     at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(Unknown Source)
20     at java.lang.reflect.Method.invoke(Unknown Source)
21     at org.springframework.beans.factory.support.SimpleInstantiationStrategy.instantiate(SimpleInstantiationStrategy.java:162)
22     ... 58 more
23 
24 Caused by: com.mongodb.MongoCommandException: Command failed with error 85: 'exception: Index with name: deviceId already exists with different options' on server 127.0.0.1:27017. The full response is { "createdCollectionAutomatically" : false, "numIndexesBefore" : 6, "errmsg" : "exception: Index with name: deviceId already exists with different options", "code" : 85, "ok" : 0.0 }
25     at com.mongodb.connection.ProtocolHelper.getCommandFailureException(ProtocolHelper.java:115)
26     at com.mongodb.connection.CommandProtocol.execute(CommandProtocol.java:114)
27     at com.mongodb.connection.DefaultServer$DefaultServerProtocolExecutor.execute(DefaultServer.java:168)

关键信息：org.springframework.dao.DataIntegrityViolationException: Cannot create index

从异常信息上看，出现的是索引冲突(Command failed with error 85)，spring-data-mongo 组件在程序启动时会实现根据注解创建索引的功能。
查看业务实体定义：

1 @Document(collection = "T_MDevice")
2 public class MDevice {
3 
4     @Id
5     private String id;
6 
7     @Indexed(unique=true)
8     private String deviceId;

deviceId 这个字段上定义了一个索引，unique=true表示这是一个唯一索引。
我们继续查看 MongoDB中表的定义：

 1 db.getCollection('T_MDevice').getIndexes()
 2 
 3 >>
 4 [
 5     {
 6         "v" : 1,
 7         "key" : {
 8             "_id" : 1
 9         },
10         "name" : "_id_",
11         "ns" : "appdb.T_MDevice"
12     },
13     {
14         "v" : 1,
15         "key" : {
16             "deviceId" : 1
17         },
18         "name" : "deviceId",
19         "ns" : "appdb.T_MDevice"
20     }
21 ]

发现数据库表中同样存在一个名为 deviceId的索引，但是并非唯一索引！

三、详细分析

为了核实错误产生的原因，我们尝试通过 Mongo Shell去执行索引的创建，发现返回了同样的错误。
通过将数据库中的索引删除，或更正为 unique=true 之后可以解决当前的问题。

从严谨度上看，一个索引冲突导致 SpringBoot 服务启动不了，是可以接受的。
但从灵活性来看，是否有某些方式能禁用索引的自动创建，或者仅仅是打印日志呢？

尝试 google spring data mongodb disable index creation
发现 JIRA-DATAMONGO-1201在2015年就已经提出，至今未解决。

图

stackoverflow 找到许多同样问题，
但大多数的解答是不采用索引注解，选择其他方式对索引进行管理。

这些结果并不能令人满意。

尝试查看 spring-data-mongo 的机制，定位到 MongoPersistentEntityIndexCreator类：

初始化方法中，会根据 MappingContext(实体映射上下文)中已有的实体去创建索引

1 public MongoPersistentEntityIndexCreator(MongoMappingContext mappingContext, MongoDbFactory mongoDbFactory,
2             IndexResolver indexResolver) {
3         ...
4         //根据已有实体创建
5         for (MongoPersistentEntity<?> entity : mappingContext.getPersistentEntities()) {
6             checkForIndexes(entity);
7         }
8     }

2. 在接收到MappingContextEvent时，创建对应实体的索引

 1     public void onApplicationEvent(MappingContextEvent<?, ?> event) {
 2 
 3         if (!event.wasEmittedBy(mappingContext)) {
 4             return;
 5         }
 6 
 7         PersistentEntity<?, ?> entity = event.getPersistentEntity();
 8 
 9         // Double check type as Spring infrastructure does not consider nested generics
10         if (entity instanceof MongoPersistentEntity) {
11             //创建单个实体索引
12             checkForIndexes((MongoPersistentEntity<?>) entity);
13         }
14     }

MongoPersistentEntityIndexCreator是通过MongoTemplate引入的，如下：

 1     public MongoTemplate(MongoDbFactory mongoDbFactory, MongoConverter mongoConverter) {
 2 
 3         Assert.notNull(mongoDbFactory);
 4 
 5         this.mongoDbFactory = mongoDbFactory;
 6         this.exceptionTranslator = mongoDbFactory.getExceptionTranslator();
 7         this.mongoConverter = mongoConverter == null ? getDefaultMongoConverter(mongoDbFactory) : mongoConverter;
 8         ...
 9 
10         // We always have a mapping context in the converter, whether it's a simple one or not
11         mappingContext = this.mongoConverter.getMappingContext();
12         // We create indexes based on mapping events
13         if (null != mappingContext && mappingContext instanceof MongoMappingContext) {
14             indexCreator = new MongoPersistentEntityIndexCreator((MongoMappingContext) mappingContext, mongoDbFactory);
15             eventPublisher = new MongoMappingEventPublisher(indexCreator);
16             if (mappingContext instanceof ApplicationEventPublisherAware) {
17                 ((ApplicationEventPublisherAware) mappingContext).setApplicationEventPublisher(eventPublisher);
18             }
19         }
20     }
21 
22 
23     ...
24     //MongoTemplate实现了 ApplicationContextAware，当ApplicationContext被实例化时被感知
25     public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
26 
27         prepareIndexCreator(applicationContext);
28 
29         eventPublisher = applicationContext;
30         if (mappingContext instanceof ApplicationEventPublisherAware) {
31             //MappingContext作为事件来源，向ApplicationContext发布
32             ((ApplicationEventPublisherAware) mappingContext).setApplicationEventPublisher(eventPublisher);
33         }
34         resourceLoader = applicationContext;
35     }
36 
37     ...
38     //注入事件监听
39     private void prepareIndexCreator(ApplicationContext context) {
40 
41         String[] indexCreators = context.getBeanNamesForType(MongoPersistentEntityIndexCreator.class);
42 
43         for (String creator : indexCreators) {
44             MongoPersistentEntityIndexCreator creatorBean = context.getBean(creator, MongoPersistentEntityIndexCreator.class);
45             if (creatorBean.isIndexCreatorFor(mappingContext)) {
46                 return;
47             }
48         }
49 
50         if (context instanceof ConfigurableApplicationContext) {
51             //使 IndexCreator 监听 ApplicationContext的事件
52             ((ConfigurableApplicationContext) context).addApplicationListener(indexCreator);
53         }
54     }

由此可见，MongoTemplate在初始化时，先通过MongoConverter 带入 MongoMappingContext，
随后完成一系列初始化，整个过程如下：

实例化 MongoTemplate;
实例化 MongoConverter;
实例化 MongoPersistentEntityIndexCreator；
初始化索引(通过MappingContext已有实体);
Repository初始化 -> MappingContext 发布映射事件；
ApplicationContext 将事件通知到 IndexCreator；
IndexCreator 创建索引

在实例化过程中，没有任何配置可以阻止索引的创建。

四、解决问题

从前面的分析中，可以发现问题关键在 IndexCreator，能否提供一个自定义的实现呢，答案是可以的！

实现的要点如下

实现一个IndexCreator，可继承MongoPersistentEntityIndexCreator，去掉索引的创建功能；
实例化 MongoConverter和 MongoTemplate时，使用一个空的 MongoMappingContext对象避免初始化索引；
将自定义的IndexCreator作为Bean进行注册，这样在prepareIndexCreator方法执行时，
原来的 MongoPersistentEntityIndexCreator不会监听ApplicationContext的事件
IndexCreator 实现了ApplicationContext监听，接管 MappingEvent事件处理。

实例化Bean

 1     @Bean
 2     public MongoMappingContext mappingContext() {
 3         return new MongoMappingContext();
 4     }
 5 
 6     // 使用 MappingContext 实例化 MongoTemplate
 7     @Bean
 8     public MongoTemplate mongoTemplate(MongoDbFactory mongoDbFactory, MongoMappingContext mappingContext) {
 9         MappingMongoConverter converter = new MappingMongoConverter(new DefaultDbRefResolver(mongoDbFactory),
10                 mappingContext);
11         converter.setTypeMapper(new DefaultMongoTypeMapper(null));
12 
13         MongoTemplate mongoTemplate = new MongoTemplate(mongoDbFactory, converter);
14 
15         return mongoTemplate;
16     }

自定义IndexCreator

 1     // 自定义IndexCreator实现
 2     @Component
 3     public static class CustomIndexCreator extends MongoPersistentEntityIndexCreator {
 4 
 5         // 构造器引用MappingContext
 6         public CustomIndexCreator(MongoMappingContext mappingContext, MongoDbFactory mongoDbFactory) {
 7             super(mappingContext, mongoDbFactory);
 8         }
 9 
10         public void onApplicationEvent(MappingContextEvent<?, ?> event) {
11             PersistentEntity<?, ?> entity = event.getPersistentEntity();
12 
13             // 获得Mongo实体类
14             if (entity instanceof MongoPersistentEntity) {
15                 System.out.println("Detected MongoEntity " + entity.getName());
16                 
17                 //可实现索引处理..
18             }
19         }
20     }

在这里 CustomIndexCreator继承了MongoPersistentEntityIndexCreator，将自动接管MappingContextEvent事件的监听。
在业务实现上可以根据需要完成索引的处理！

小结

spring-data-mongo 提供了非常大的便利性，但在灵活性支持上仍然不足。上述的方法实际上有些隐晦，在官方文档中并未提及这样的方式。
ORM-Mapping 框架在实现Schema映射处理时需要考虑校验级别，比如 Hibernate便提供了 none/create/update/validation 多种选择，毕竟这对开发者来说更加友好。
期待 spring-data-mongo 在后续的演进中能尽快完善 Schema的管理功能！

作者：美码师

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