java讀寫分離的實現
1. 背景
其中一個是主庫，負責寫入數據，咱們稱之爲：寫庫；
其它都是從庫，負責讀取數據，咱們稱之爲：讀庫；
那麼，對咱們的要求是：
一、讀庫和寫庫的數據一致；（這個是很重要的一個問題，處理業務邏輯要放在service層去處理，不要在dao或者mapper層面去處理）
二、寫數據必須寫到寫庫；
三、讀數據必須到讀庫；
2. 方案
解決讀寫分離的方案有兩種：應用層解決和中間件解決。
2.1. 應用層解決：
優勢：
一、多數據源切換方便，由程序自動完成；
二、不須要引入中間件；
三、理論上支持任何數據庫；
缺點：
一、由程序員完成，運維參與不到；
二、不能作到動態增長數據源；
2.2. 中間件解決
優缺點：
優勢：
一、源程序不須要作任何改動就能夠實現讀寫分離；
二、動態添加數據源不須要重啓程序；
缺點：
一、程序依賴於中間件，會致使切換數據庫變得困難；
二、由中間件作了中轉代理，性能有所降低；
3. 使用Spring基於應用層實現
3.1. 原理
3.2. DynamicDataSource
import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;
/**
* 定義動態數據源，實現經過集成Spring提供的AbstractRoutingDataSource，只須要實現determineCurrentLookupKey方法便可
*
* 因爲DynamicDataSource是單例的，線程不安全的，因此採用ThreadLocal保證線程安全，由DynamicDataSourceHolder完成。
*
* @author zhijun
*
*/
public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource{
@Override
protected Object determineCurrentLookupKey() {
// 使用DynamicDataSourceHolder保證線程安全，而且獲得當前線程中的數據源key
return DynamicDataSourceHolder.getDataSourceKey();
}
}
3.3. DynamicDataSourceHolder
<pre name="code" class="java">/**
*
* 使用ThreadLocal技術來記錄當前線程中的數據源的key
*
* @author zhijun
*
*/
public class DynamicDataSourceHolder {
//寫庫對應的數據源key
private static final String MASTER = "master";
//讀庫對應的數據源key
private static final String SLAVE = "slave";
//使用ThreadLocal記錄當前線程的數據源key
private static final ThreadLocal<String> holder = new ThreadLocal<String>();
/**
* 設置數據源key
* @param key
*/
public static void putDataSourceKey(String key) {
holder.set(key);
}
/**
* 獲取數據源key
* @return
*/
public static String getDataSourceKey() {
return holder.get();
}
/**
* 標記寫庫
*/
public static void markMaster(){
putDataSourceKey(MASTER);
}
/**
* 標記讀庫
*/
public static void markSlave(){
putDataSourceKey(SLAVE);
}
}
3.4. DataSourceAspect
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.aspectj.lang.JoinPoint;
/**
* 定義數據源的AOP切面，經過該Service的方法名判斷是應該走讀庫仍是寫庫
*
* @author zhijun
*
*/
public class DataSourceAspect {
/**
* 在進入Service方法以前執行
*
* @param point 切面對象
*/
public void before(JoinPoint point) {
// 獲取到當前執行的方法名
String methodName = point.getSignature().getName();
if (isSlave(methodName)) {
// 標記爲讀庫
DynamicDataSourceHolder.markSlave();
} else {
// 標記爲寫庫
DynamicDataSourceHolder.markMaster();
}
}
/**
* 判斷是否爲讀庫
*
* @param methodName
* @return
*/
private Boolean isSlave(String methodName) {
// 方法名以query、find、get開頭的方法名走從庫
return StringUtils.startsWithAny(methodName, "query", "find", "get");
}
}
3.5. 配置2個數據源
3.5.1. jdbc.properties
jdbc.master.driver=com.mysql.jdbc.Driver
jdbc.master.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/mybatis_1128?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&allowMultiQueries=true
jdbc.master.username=root
jdbc.master.password=123456
jdbc.slave01.driver=com.mysql.jdbc.Driver
jdbc.slave01.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3307/mybatis_1128?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&allowMultiQueries=true
jdbc.slave01.username=root
jdbc.slave01.password=123456
3.5.2. 定義鏈接池
<!-- 配置鏈接池 -->
<bean id="masterDataSource" class="com.jolbox.bonecp.BoneCPDataSource"
destroy-method="close">
<!-- 數據庫驅動 -->
<property name="driverClass" value="${jdbc.master.driver}" />
<!-- 相應驅動的jdbcUrl -->
<property name="jdbcUrl" value="${jdbc.master.url}" />
<!-- 數據庫的用戶名 -->
<property name="username" value="${jdbc.master.username}" />
<!-- 數據庫的密碼 -->
<property name="password" value="${jdbc.master.password}" />
<!-- 檢查數據庫鏈接池中空閒鏈接的間隔時間，單位是分，默認值：240，若是要取消則設置爲0 -->
<property name="idleConnectionTestPeriod" value="60" />
<!-- 鏈接池中未使用的連接最大存活時間，單位是分，默認值：60，若是要永遠存活設置爲0 -->
<property name="idleMaxAge" value="30" />
<!-- 每一個分區最大的鏈接數 -->
<property name="maxConnectionsPerPartition" value="150" />
<!-- 每一個分區最小的鏈接數 -->
<property name="minConnectionsPerPartition" value="5" />
</bean>
<!-- 配置鏈接池 -->
<bean id="slave01DataSource" class="com.jolbox.bonecp.BoneCPDataSource"
destroy-method="close">
<!-- 數據庫驅動 -->
<property name="driverClass" value="${jdbc.slave01.driver}" />
<!-- 相應驅動的jdbcUrl -->
<property name="jdbcUrl" value="${jdbc.slave01.url}" />
<!-- 數據庫的用戶名 -->
<property name="username" value="${jdbc.slave01.username}" />
<!-- 數據庫的密碼 -->
<property name="password" value="${jdbc.slave01.password}" />
<!-- 檢查數據庫鏈接池中空閒鏈接的間隔時間，單位是分，默認值：240，若是要取消則設置爲0 -->
<property name="idleConnectionTestPeriod" value="60" />
<!-- 鏈接池中未使用的連接最大存活時間，單位是分，默認值：60，若是要永遠存活設置爲0 -->
<property name="idleMaxAge" value="30" />
<!-- 每一個分區最大的鏈接數 -->
<property name="maxConnectionsPerPartition" value="150" />
<!-- 每一個分區最小的鏈接數 -->
<property name="minConnectionsPerPartition" value="5" />
</bean>
3.5.3. 定義DataSource
<!-- 定義數據源，使用本身實現的數據源 -->
<bean id="dataSource" class="cn.itcast.usermanage.spring.DynamicDataSource">
<!-- 設置多個數據源 -->
<property name="targetDataSources">
<map key-type="java.lang.String">
<!-- 這個key須要和程序中的key一致 -->
<entry key="master" value-ref="masterDataSource"/>
<entry key="slave" value-ref="slave01DataSource"/>
</map>
</property>
<!-- 設置默認的數據源，這裏默認走寫庫 -->
<property name="defaultTargetDataSource" ref="masterDataSource"/>
</bean>
3.6. 配置事務管理以及動態切換數據源切面
3.6.1. 定義事務管理器
<!-- 定義事務管理器 -->
<bean id="transactionManager"
class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
<property name="dataSource" ref="dataSource" />
</bean>
3.6.2. 定義事務策略
<!-- 定義事務策略 -->
<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="transactionManager">
<tx:attributes>
<!--定義查詢方法都是隻讀的 -->
<tx:method name="query*" read-only="true" />
<tx:method name="find*" read-only="true" />
<tx:method name="get*" read-only="true" />
<!-- 主庫執行操做，事務傳播行爲定義爲默認行爲 -->
<tx:method name="save*" propagation="REQUIRED" />
<tx:method name="update*" propagation="REQUIRED" />
<tx:method name="delete*" propagation="REQUIRED" />
<!--其餘方法使用默認事務策略 -->
<tx:method name="*" />
</tx:attributes>
</tx:advice>
3.6.3. 定義切面
<!-- 定義AOP切面處理器 -->
<bean class="cn.itcast.usermanage.spring.DataSourceAspect" id="dataSourceAspect" />
<aop:config>
<!-- 定義切面，全部的service的全部方法 -->
<aop:pointcut id="txPointcut" expression="execution(* xx.xxx.xxxxxxx.service.*.*(..))" />
<!-- 應用事務策略到Service切面 -->
<aop:advisor advice-ref="txAdvice" pointcut-ref="txPointcut"/>
<!-- 將切面應用到自定義的切面處理器上，-9999保證該切面優先級最高執行 -->
<aop:aspect ref="dataSourceAspect" order="-9999">
<aop:before method="before" pointcut-ref="txPointcut" />
</aop:aspect>
</aop:config>
4. 改進切面實現，使用事務策略規則匹配
以前的實現咱們是將經過方法名匹配，而不是使用事務策略中的定義，咱們使用事務管理策略中的規則匹配。
4.1. 改進後的配置
<!-- 定義AOP切面處理器 -->
<bean class="cn.itcast.usermanage.spring.DataSourceAspect" id="dataSourceAspect">
<!-- 指定事務策略 -->
<property name="txAdvice" ref="txAdvice"/>
<!-- 指定slave方法的前綴（非必須） -->
<property name="slaveMethodStart" value="query,find,get"/>
</bean>
4.2. 改進後的實現
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.aspectj.lang.JoinPoint;
import org.springframework.transaction.interceptor.NameMatchTransactionAttributeSource;
import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttribute;
import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttributeSource;
import org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor;
import org.springframework.util.PatternMatchUtils;
import org.springframework.util.ReflectionUtils;
/**
* 定義數據源的AOP切面，該類控制了使用Master仍是Slave。
*
* 若是事務管理中配置了事務策略，則採用配置的事務策略中的標記了ReadOnly的方法是用Slave，其它使用Master。
*
* 若是沒有配置事務管理的策略，則採用方法名匹配的原則，以query、find、get開頭方法用Slave，其它用Master。
*
* @author zhijun
*
*/
public class DataSourceAspect {
private List<String> slaveMethodPattern = new ArrayList<String>();
private static final String[] defaultSlaveMethodStart = new String[]{ "query", "find", "get" };
private String[] slaveMethodStart;
/**
* 讀取事務管理中的策略
*
* @param txAdvice
* @throws Exception
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public void setTxAdvice(TransactionInterceptor txAdvice) throws Exception {
if (txAdvice == null) {
// 沒有配置事務管理策略
return;
}
//從txAdvice獲取到策略配置信息
TransactionAttributeSource transactionAttributeSource = txAdvice.getTransactionAttributeSource();
if (!(transactionAttributeSource instanceof NameMatchTransactionAttributeSource)) {
return;
}
//使用反射技術獲取到NameMatchTransactionAttributeSource對象中的nameMap屬性值
NameMatchTransactionAttributeSource matchTransactionAttributeSource = (NameMatchTransactionAttributeSource) transactionAttributeSource;
Field nameMapField = ReflectionUtils.findField(NameMatchTransactionAttributeSource.class, "nameMap");
nameMapField.setAccessible(true); //設置該字段可訪問
//獲取nameMap的值
Map<String, TransactionAttribute> map = (Map<String, TransactionAttribute>) nameMapField.get(matchTransactionAttributeSource);
//遍歷nameMap
for (Map.Entry<String, TransactionAttribute> entry : map.entrySet()) {
if (!entry.getValue().isReadOnly()) {//判斷以後定義了ReadOnly的策略才加入到slaveMethodPattern
continue;
}
slaveMethodPattern.add(entry.getKey());
}
}
/**
* 在進入Service方法以前執行
*
* @param point 切面對象
*/
public void before(JoinPoint point) {
// 獲取到當前執行的方法名
String methodName = point.getSignature().getName();
boolean isSlave = false;
if (slaveMethodPattern.isEmpty()) {
// 當前Spring容器中沒有配置事務策略，採用方法名匹配方式
isSlave = isSlave(methodName);
} else {
// 使用策略規則匹配
for (String mappedName : slaveMethodPattern) {
if (isMatch(methodName, mappedName)) {
isSlave = true;
break;
}
}
}
if (isSlave) {
// 標記爲讀庫
DynamicDataSourceHolder.markSlave();
} else {
// 標記爲寫庫
DynamicDataSourceHolder.markMaster();
}
}
/**
* 判斷是否爲讀庫
*
* @param methodName
* @return
*/
private Boolean isSlave(String methodName) {
// 方法名以query、find、get開頭的方法名走從庫
return StringUtils.startsWithAny(methodName, getSlaveMethodStart());
}
/**
* 通配符匹配
*
* Return if the given method name matches the mapped name.
* <p>
* The default implementation checks for "xxx*", "*xxx" and "*xxx*" matches, as well as direct
* equality. Can be overridden in subclasses.
*
* @param methodName the method name of the class
* @param mappedName the name in the descriptor
* @return if the names match
* @see org.springframework.util.PatternMatchUtils#simpleMatch(String, String)
*/
protected boolean isMatch(String methodName, String mappedName) {
return PatternMatchUtils.simpleMatch(mappedName, methodName);
}
/**
* 用戶指定slave的方法名前綴
* @param slaveMethodStart
*/
public void setSlaveMethodStart(String[] slaveMethodStart) {
this.slaveMethodStart = slaveMethodStart;
}
public String[] getSlaveMethodStart() {
if(this.slaveMethodStart == null){
// 沒有指定，使用默認
return defaultSlaveMethodStart;
}
return slaveMethodStart;
}
}
5. 一主多從的實現
5.1. 實現
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import javax.sql.DataSource;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;
import org.springframework.util.ReflectionUtils;
/**
* 定義動態數據源，實現經過集成Spring提供的AbstractRoutingDataSource，只須要實現determineCurrentLookupKey方法便可
*
* 因爲DynamicDataSource是單例的，線程不安全的，因此採用ThreadLocal保證線程安全，由DynamicDataSourceHolder完成。
*
* @author zhijun
*
*/
public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(DynamicDataSource.class);
private Integer slaveCount;
// 輪詢計數,初始爲-1,AtomicInteger是線程安全的
private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(-1);
// 記錄讀庫的key
private List<Object> slaveDataSources = new ArrayList<Object>(0);
@Override
protected Object determineCurrentLookupKey() {
// 使用DynamicDataSourceHolder保證線程安全，而且獲得當前線程中的數據源key
if (DynamicDataSourceHolder.isMaster()) {
Object key = DynamicDataSourceHolder.getDataSourceKey();
if (LOGGER.isDebugEnabled()) {
LOGGER.debug("當前DataSource的key爲: " + key);
}
return key;
}
Object key = getSlaveKey();
if (LOGGER.isDebugEnabled()) {
LOGGER.debug("當前DataSource的key爲: " + key);
}
return key;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
@Override
public void afterPropertiesSet() {
super.afterPropertiesSet();
// 因爲父類的resolvedDataSources屬性是私有的子類獲取不到，須要使用反射獲取
Field field = ReflectionUtils.findField(AbstractRoutingDataSource.class, "resolvedDataSources");
field.setAccessible(true); // 設置可訪問
try {
Map<Object, DataSource> resolvedDataSources = (Map<Object, DataSource>) field.get(this);
// 讀庫的數據量等於數據源總數減去寫庫的數量
this.slaveCount = resolvedDataSources.size() - 1;
for (Map.Entry<Object, DataSource> entry : resolvedDataSources.entrySet()) {
if (DynamicDataSourceHolder.MASTER.equals(entry.getKey())) {
continue;
}
slaveDataSources.add(entry.getKey());
}
} catch (Exception e) {
LOGGER.error("afterPropertiesSet error! ", e);
}
}
/**
* 輪詢算法實現
*
* @return
*/
public Object getSlaveKey() {
// 獲得的下標爲：0、一、二、3……
Integer index = counter.incrementAndGet() % slaveCount;
if (counter.get() > 9999) { // 以避免超出Integer範圍
counter.set(-1); // 還原
}
return slaveDataSources.get(index);
}
}
6. MySQL主從複製
6.1. 原理
mysql主(稱master)從(稱slave)複製的原理：
一、master將數據改變記錄到二進制日誌(binarylog)中,也便是配置文件log-bin指定的文件(這些記錄叫作二進制日誌事件，binary log events)
二、slave將master的binary logevents拷貝到它的中繼日誌(relay log)
三、slave重作中繼日誌中的事件,將改變反映它本身的數據(數據重演)
6.2. 主從配置須要注意的地方
一、主DB server和從DB server數據庫的版本一致
二、主DB server和從DB server數據庫數據一致[ 這裏就會能夠把主的備份在從上還原，也能夠直接將主的數據目錄拷貝到從的相應數據目錄]
三、主DB server開啓二進制日誌,主DB server和從DB server的server_id都必須惟一
6.3. 主庫配置（windows，Linux下也相似）
可能有些朋友主從數據庫的ip地址、用戶名和帳號配置不是很清楚，下面是我測試的主從配置，ip都是127.0.0.1，我在講完本身的例子後，還會寫
一個主從ip是不相同的配置的例子，你們能夠經過這個例子去更加直觀的瞭解配置方法。
在my.ini [mysqld] 下面修改（從庫也是如此）：
#開啓主從複製，主庫的配置
log-bin= mysql3306-bin
#指定主庫serverid
server-id=101
#指定同步的數據庫，若是不指定則同步所有數據庫
binlog-do-db=mybatis_1128
（my.ini中輸入的這些命令必定要和下面有一行空格，否則MySQL不識別）
執行SQL語句查詢狀態：
SHOW MASTER STATUS
須要記錄下Position值，須要在從庫中設置同步起始值。
另外我再說一點，若是您在mysql執行
SHOW MASTER STATUS
發現配置在my.ini中的內容沒有起到效果，可能緣由是並無選擇對my.ini文件，也多是您沒有重啓服務，很大機率是後者形成的緣由，
要想使配置生效，必須關掉MySQL服務，再從新啓動。
關閉服務的方法：
win鍵打開，輸入services.msc調出服務：
再啓動SQLyog，發現配置已經生效了。
6.4. 在主庫建立同步用戶
#受權用戶slave01使用123456密碼登陸mysql
grant replication slave on *.* to 'slave01'@'127.0.0.1'identified by '123456';
flush privileges;
6.5. 從庫配置
在my.ini修改：
#指定serverid，只要不重複便可，從庫也只有這一個配置，其餘都在SQL語句中操做
server-id=102
如下執行SQL（使用從機的root帳戶執行）：
CHANGE MASTER TO
master_host='127.0.0.1',//主機的ip地址
master_user='slave01',//主機的用戶（就是剛剛在主機經過sql建立出來的帳戶）
master_password='123456',
master_port=3306,
master_log_file='mysql3306-bin.000006',//File
master_log_pos=1120;//Position
#啓動slave同步
START SLAVE;
#查看同步狀態
SHOW SLAVE STATUS;
下面是ip不一樣的兩臺電腦的主從配置方法：
主數據庫所在的操做系統：win7
主數據庫的版本：5.0
主數據庫的ip地址：192.168.1.111
從數據庫所在的操做系統：linux
從數據的版本：5.0
從數據庫的ip地址：192.168.1.112
介紹完了環境，就聊聊配置步驟：
一、確保主數據庫與從數據庫如出一轍。
例如：主數據庫裏的a的數據庫裏有b，c，d表，那從數據庫裏的就應該有一個模子刻出來的a的數據庫和b，c，d表
二、在主數據庫上建立同步帳號。
GRANT REPLICATION SLAVE,FILE ON *.* TO 'mstest'@'192.168.1.112' IDENTIFIED BY '123456';
192.168.1.112：是運行使用該用戶的ip地址
mstest：是新建立的用戶名
123456：是新建立的用戶名的密碼
以上命令的詳細解釋，最好百度一下，寫太多反到更加更不清思路。
三、配置主數據庫的my.ini(由於是在window下，因此是my.ini不是my.cnf)。
[mysqld]
server-id=1
log-bin=log
binlog-do-db=mstest //要同步的mstest數據庫,要同步多個數據庫，就多加幾個binlog-do-db=數據庫名
binlog-ignore-db=mysql //要忽略的數據庫
四、配置從數據庫的my.cnf。
[mysqld]
server-id=2
master-host=192.168.1.111
master-user=mstest //第一步建立帳號的用戶名
master-password=123456 //第一步建立帳號的密碼
master-port=3306
master-connect-retry=60
replicate-do-db=mstest //要同步的mstest數據庫,要同步多個數據庫，就多加幾個replicate-do-db=數據庫名
replicate-ignore-db=mysql //要忽略的數據庫
五、驗證是否成功
進入mysql，後輸入命令:show slave status\G。將顯示下圖。若是slave_io_running和slave_sql_running都爲yes，那麼代表能夠成功同步了
六、測試同步數據。
進入主數據庫輸入命令:insert into one(name) values('beijing');
而後進入從數據庫輸入命令：select * from one;
若是此時從數據庫有獲取到數據，說明同步成功了，主從也就實現了
在進入Service以前，使用AOP來作出判斷，是使用寫庫仍是讀庫，判斷依據能夠根據方法名判斷，好比說以query、find、get等開頭的就走讀庫，其餘的走寫庫。
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