使用Spring实现MySQL读写分离

1. 为什么要进行读写分离

大量的JavaWeb应用做的是IO密集型任务, 数据库的压力较大, 需要分流

大量的应用场景, 是读多写少, 数据库读取的压力更大

一个很自然的思路是使用一主多从的数据库集群: 一个是主库，负责写入数据；其它都是从库，负责读取数据. 主从库数据同步.

mysql原生支持主从复制

mysql主(称master)从(称slave)复制的原理：
1、master将数据改变记录到二进制日志(bin log)中,  这些记录叫binary log events
2、slave将master的binary log events拷贝到它的中继日志(relay log)
3、slave重做中继日志中的事件, 将改变反映它自己的数据(数据重演)

解决读写分离的方案大致有两种:

1)在应用层给读/写分别指定数据库

好处是数据源切换方便, 不用引入其他组件. 但是不能动态添加数据源.

2)使用中间件解决

好处是源程序不需要做任何改动, 还可以动态添加数据源. 但中间件会带来一定的性能损失.

目前有mysql-proxy, mycat, altas等

2. MySQL主从配置

主库配置

修改my.ini：
#开启主从复制，主库的配置
log-bin = mysql3306-bin
#指定主库serverid
server-id=101
#指定同步的数据库，如果不指定则同步全部数据库
binlog-do-db=mydb

执行以下SQL：
SHOW MASTER STATUS;

记录下Position值，需要在从库中设置同步起始值。

#授权从库用户slave01使用123456密码登录本库
grant replication slave on *.* to 'slave01'@'127.0.0.1' identified by '123456';
flush privileges;

从库配置

修改my.ini：

#指定serverid
server-id=102

执行以下SQL：

CHANGE MASTER TO
 master_host='127.0.0.1',
 master_user='slave01',
 master_password='123456',
 master_port=3306,
 master_log_file='mysql3306-bin.000006',   #设置主库时记下的Position
 master_log_pos=1120;

#启动slave同步
START SLAVE;

#查看同步状态    Slave_IO_Running和Slave_SQL_Running都为Yes说明同步成功
SHOW SLAVE STATUS;

3. Spring动态数据源+AOP实现读写分离

这里采用的是应用层的读写分离方案

使用AOP, 在执行Service方法前判断，是使用写库还是读库
可以根据方法名作为依据判断，比如说以query、find、get等开头的就走读库，其他的走写库

切面类:

/**
 * 如果在spring配置了事务的策略，则标记了ReadOnly的方法用从库Slave, 其它使用主库Master。
 * 如果没有配置事务策略, 则采用方法名匹配, 以query、find、get开头的方法用Slave，其它用Master。
 */
public class DataSourceAspect {

    private List<String> slaveMethodPattern = new ArrayList<String>();  //保存有readonly属性的带通配符方法名
    private static final String[] defaultSlaveMethodStartWith = new String[]{"query", "find", "get" };
    private String[] slaveMethodStartWith;  //保存有slaveMethodStartWith属性的方法名头部
    
    //注入
    public void setTxAdvice(TransactionInterceptor txAdvice) throws Exception {
        if (txAdvice == null) {
            // 没有配置事务策略
            return;
        }
        //从txAdvice获取策略配置信息
        TransactionAttributeSource transactionAttributeSource = txAdvice.getTransactionAttributeSource();
        if (!(transactionAttributeSource instanceof NameMatchTransactionAttributeSource)) {
            return;
        }
        //使用反射技术获取到NameMatchTransactionAttributeSource对象中的nameMap属性值
        NameMatchTransactionAttributeSource matchTransactionAttributeSource = (NameMatchTransactionAttributeSource) transactionAttributeSource;
        Field nameMapField = ReflectionUtils.findField(NameMatchTransactionAttributeSource.class, "nameMap");
        nameMapField.setAccessible(true); //设置该字段可访问
        //获取nameMap的值
        Map<String, TransactionAttribute> map = (Map<String, TransactionAttribute>) nameMapField.get(matchTransactionAttributeSource);
        //遍历nameMap
        for (Map.Entry<String, TransactionAttribute> entry : map.entrySet()) {
            if (!entry.getValue().isReadOnly()) {   // 定义了ReadOnly的策略才加入到slaveMethodPattern
                continue;
            }
            slaveMethodPattern.add(entry.getKey());
        }
    }

    // 切面 before方法
    public void before(JoinPoint point) {
        // 获取到当前执行的方法名
        String methodName = point.getSignature().getName();

        boolean isSlave = false;

        if (slaveMethodPattern.isEmpty()) {
            // 没有配置read-only属性，采用方法名匹配方式
            isSlave = isSlaveByMethodName(methodName);
        } else {
            // 配置read-only属性, 采用通配符匹配
            for (String mappedName : slaveMethodPattern) {
                if (isSlaveByConfigWildcard(methodName, mappedName)) {
                    isSlave = true;
                    break;
                }
            }
        }
        if (isSlave) {
            // 标记为读库
            DynamicDataSource.markMaster(true);
        } else {
            // 标记为写库
            DynamicDataSource.markMaster(false);
        }
    }

    // 匹配以指定名称开头的方法名, 配置了slaveMethodStartWith属性, 或使用默认
    private Boolean isSlaveByMethodName(String methodName) {
        return StringUtils.startsWithAny(methodName, getSlaveMethodStartWith());
    }

    // 匹配带通配符"xxx*", "*xxx" 和 "*xxx*"的方法名, 源自配置了readonly属性的方法名
    protected boolean isSlaveByConfigWildcard(String methodName, String mappedName) {
        return PatternMatchUtils.simpleMatch(mappedName, methodName);
    }

    // 注入
    public void setSlaveMethodStartWith(String[] slaveMethodStartWith) {
        this.slaveMethodStartWith = slaveMethodStartWith;
    }

    public String[] getSlaveMethodStartWith() {
        if(this.slaveMethodStartWith == null){
            // 没有配置slaveMethodStartWith属性，使用默认
            return defaultSlaveMethodStartWith;
        }
        return slaveMethodStartWith;
    }
}

Spring的RoutingDataSource

/**
 * 使用Spring的动态数据源，需要实现AbstractRoutingDataSource
 * 通过determineCurrentLookupKey方法拿到识别key来判断选择读/写数据源
 * token显然是多例的, 所以引入ThreadLocal保存
 */
public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
    // 读库总数
    private Integer slaveCount;  
    // 读库轮询计数, 初始为-1, 本类为单例, AtomicInteger线程安全
    private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(-1);
    // 存储读库的识别key sl1ve01, slave02...  写库识别key为master
    private List<Object> slaveDataSources = new ArrayList<Object>();
    
    //当前线程的写库/读库token
    private static final ThreadLocal<Boolean> tokenHolder = new ThreadLocal<>();
    
    public static void markMaster(boolean isMaster){
        tokenHolder.set(isMaster);
    }
    
    @Override
    protected Object determineCurrentLookupKey() {
        if (tokenHolder.get()) {
            return "master";   // 写库
        }
        // 轮询读库, 得到的下标为：0、1、2...
        Integer index = counter.incrementAndGet() % slaveCount;
        if (counter.get() > 99999) { // 以免超出Integer范围
            counter.set(-1); 
        }
        return slaveDataSources.get(index);
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        super.afterPropertiesSet();
        // 父类的resolvedDataSources属性是private, 需要使用反射获取
        Field field = ReflectionUtils.findField(AbstractRoutingDataSource.class, "resolvedDataSources");
        field.setAccessible(true); // 设置可访问
        try {
            Map<Object, DataSource> resolvedDataSources = (Map<Object, DataSource>) field.get(this);
            // 读库数等于dataSource总数减写库数
            this.slaveCount = resolvedDataSources.size() - 1;
            for (Map.Entry<Object, DataSource> entry : resolvedDataSources.entrySet()) {
                if ("master".equals(entry.getKey())) {
                    continue;
                }
                slaveDataSources.add(entry.getKey());
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

spring配置文件

<!-- 定义事务策略 -->
    <tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="transactionManager">
        <tx:attributes>
            <!--所有以query开头的方法都是只读的 -->
            <tx:method name="query*" read-only="true" />  <!-- readonly属性 -->
            <!--其他方法使用默认事务策略 -->
            <tx:method name="*" />
        </tx:attributes>
    </tx:advice>
    
    <!-- 定义AOP切面处理器 -->
    <bean class="com.zx.DataSourceAspect" id="dataSourceAspect">
        <!-- 注入事务策略 -->
        <property name="txAdvice" ref="txAdvice"/>
        <!-- 指定slave方法的前缀（非必须） -->
        <property name="slaveMethodStartWith" value="query,find,get"/>
    </bean>

    <aop:config>
        <aop:pointcut id="myPointcut" expression="execution(* com.zx.service.*.*(..))" />
        <!-- 将切面应用到自定义的切面处理器上，-9999保证该切面优先级最高执行 -->
        <aop:aspect ref="dataSourceAspect" order="-9999">
            <aop:before method="before" pointcut-ref="myPointcut" />
        </aop:aspect>
    </aop:config>
    
    <!-- 定义数据源，继承了spring的动态数据源 -->
    <bean id="dataSource" class="com.zx.DynamicDataSource">
        <!-- 设置多个数据源 -->
        <property name="targetDataSources">
            <map key-type="java.lang.String">
                <!-- 这些设置的key和determineCurrentLookupKey方法拿到的key相比对, 根据匹配选择数据源 -->
                <entry key="master" value-ref="masterDataSource"/>   <!-- value-ref指向数据源 -->
                <entry key="slave01" value-ref="slave01DataSource"/>
                <entry key="slave02" value-ref="slave02DataSource"/>
                <entry key="slave03" value-ref="slave03DataSource"/>
            </map>
        </property>
        <!-- 设置默认的数据源，这里默认走写库 -->
        <property name="defaultTargetDataSource" ref="masterDataSource"/>
    </bean>