SpringBoot使用Sharding-JDBC实现数据分片和读写分离的方法

目录

  • 一、Sharding-JDBC简介
  • 二、具体的实现方式
    • 1、maven引用
    • 2、数据库准备
    • 3、Spring配置
    • 4、精准分片算法和范围分片算法的Java代码
    • 5、测试

一、Sharding-JDBC简介 Sharding-JDBC是Sharding-Sphere的一个产品,它有三个产品,分别是Sharding-JDBC、Sharding-Proxy和Sharding-Sidecar,这三个产品提供了标准化的数据分片、读写分离、柔性事务和数据治理功能。我们这里用的是Sharding-JDBC,所以想了解后面两个产品的话可以去它们官网查看。
Sharding-JDBC为轻量级Java框架,使用客户端直连数据库,以jar包形式提供服务,无需额外部署和依赖,可理解为增强版的JDBC驱动,兼容性特别强。适用的ORM框架有JPA, Hibernate, Mybatis, Spring JDBC Template或直接使用JDBC;第三方的数据库连接池有DBCP, C3P0, BoneCP, Druid等;支持的数据库有MySQL,Oracle,SQLServer和PostgreSQL;多样化的配置文件Java,yaml,Spring Boot ,Spring命名空间。其实这里说的都是废话,大家可以不看,下面我们动手开始正式配置。

二、具体的实现方式
1、maven引用
我这里用的配置方式是Spring命名空间配置,所以只需要引用sharding-jdbc-spring-namespace就可以了,还有要注意的是我用的不是当当网的sharding,注意groupId是io.shardingsphere。如果用的是其它配置方式可以去http://maven.aliyun.com/nexus/#nexus-search; quick~io.shardingsphere网站查找相应maven引用
io.shardingspheresharding-jdbc-spring-namespace3.0.0.M1


2、数据库准备
我这里用的是mysql数据库,根据我们项目的具体需求,我准备了三个主库和对应的从库。模拟的主库名有master,暂时没有做对应从库,所以对应的从库还是指向master;第二个主库有master_1,对应的从库有master_1_slaver_1,master_1_slave_2;第三个主库有master_2,对应的从库有master_2_slave_1,master_2_slave_2。
数据库中的表也做了分表,下面是对应的mysql截图。

SpringBoot使用Sharding-JDBC实现数据分片和读写分离的方法
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这第一幅图上的主从库都应该在不同的服务器上的,但这里只是为了模拟所以就建在了本地服务器上了。我们读写分离中的写操作只会发生在主库上,从库会自动同步主库上的数据并为读提供数据。数据库的主从复制在上篇博文中做了详细的介绍,大家可以去看看https://www.jb51.net/article/226077.htm

SpringBoot使用Sharding-JDBC实现数据分片和读写分离的方法
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这幅图作为我们本来的主库,下面做的分库和分表都是基于这个库中的订单表分的。所以分库中的表只有订单表和订单明细表。

SpringBoot使用Sharding-JDBC实现数据分片和读写分离的方法
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第三幅图截的是第二个主库,里面对订单和订单明细表做了分表操作,具体的分片策略和分片算法下面再做介绍。第三个主表和第二个主表是一样的,所有的从表都和对应的主表是一致的。

3、Spring配置
数据库信息配置文件db.properties配置可以配置两份,分为开发版和测试版,如下:
# masterMaster.url=jdbc:mysql://localhost:3306/master?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedStatements=trueMaster.username=rootMaster.password=123456Slave.url=jdbc:mysql://localhost:3306/master?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedStatements=trueSlave.username=rootSlave.password=123456# maste_1Master_1.url=jdbc:mysql://localhost:3306/master_1?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedStatements=trueMaster_1.username=rootMaster_1.password=123456Master_1_Slave_1.url=jdbc:mysql://localhost:3306/master_1_slave_1?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedStatements=trueMaster_1_Slave_1.username=rootMaster_1_Slave_1.password=123456Master_1_Slave_2.url=jdbc:mysql://localhost:3306/master_1_slave_2?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedStatements=trueMaster_1_Slave_2.username=rootMaster_1_Slave_2.password=123456# master_2Master_2.url=jdbc:mysql://localhost:3306/master_2?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedStatements=trueMaster_2.username=rootMaster_2.password=123456Master_2_Slave_1.url=jdbc:mysql://localhost:3306/master_2_slave_1?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedStatements=trueMaster_2_Slave_1.username=rootMaster_2_Slave_1.password=123456Master_2_Slave_2.url=jdbc:mysql://localhost:3306/master_2_slave_2?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&rewriteBatchedStatements=trueMaster_2_Slave_2.username=rootMaster_2_Slave_2.password=123456

Spring对应的配置:
Spring-Sphere官网中的demo里用的都是行表达式的分片策略,但是行表达式的策略不利于数据库和表的横向扩展,所以我这里用的是标准分片策略,精准分片算法和范围分片算法。因为我们项目中暂时用的分片键都是user_id单一键,所以说不存在复合分片策略,也用不到Hint分片策略,行表达式分片策略和不分片策略。
{1..2}.t_order_$->{1..3}" database-strategy-ref="databaseStrategy" table-strategy-ref="tableStrategy" generate-key-column-name="order_id"/>{1..2}.t_order_item_$->{1..3}" database-strategy-ref="databaseStrategy" table-strategy-ref="tableStrategy" generate-key-column-name="order_item_id"/>


4、精准分片算法和范围分片算法的Java代码
标准分片策略,精准分片算法
package com.jihao.algorithm; import io.shardingsphere.core.api.algorithm.sharding.PreciseShardingValue; import io.shardingsphere.core.api.algorithm.sharding.standard.PreciseShardingAlgorithm; import java.util.Collection; import com.alibaba.fastjson.JSON; /** * 自定义标准分片策略,使用精确分片算法(=与IN) * @author JiHao * */public class PreciseModuleDatabaseShardingAlgorithm implements PreciseShardingAlgorithm{ @Override public String doSharding(Collection availableTargetNames,PreciseShardingValue preciseShardingValue) {System.out.println("collection:" + JSON.toJSONString(availableTargetNames) + ",preciseShardingValue:" + JSON.toJSONString(preciseShardingValue)); for (String name : availableTargetNames) {// =与IN中分片键对应的值String value = https://www.it610.com/article/String.valueOf(preciseShardingValue.getValue()); // 分库的后缀int i = 1; // 求分库后缀名的递归算法if (name.endsWith("_" + countDatabaseNum(Long.parseLong(value), i))) {return name; }}throw new UnsupportedOperationException(); } /*** 计算该量级的数据在哪个数据库* @return*/ private String countDatabaseNum(long columnValue, int i){// ShardingSphereConstants每个库中定义的数据量long left = ShardingSphereConstants.databaseAmount * (i-1); long right = ShardingSphereConstants.databaseAmount * i; if(left < columnValue && columnValue <= right){return String.valueOf(i); }else{i++; return countDatabaseNum(columnValue, i); } }}

标准分片策略,范围分片算法
package com.jihao.algorithm; import io.shardingsphere.core.api.algorithm.sharding.RangeShardingValue; import io.shardingsphere.core.api.algorithm.sharding.standard.RangeShardingAlgorithm; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.List; import com.alibaba.fastjson.JSON; import com.google.common.collect.Range; /** * 自定义标准分库策略,使用范围分片算法(BETWEEN AND) * @author JiHao * */public class RangeModuleDatabaseShardingAlgorithm implements RangeShardingAlgorithm{ @Override public Collection doSharding(Collection availableTargetNames,RangeShardingValue rangeShardingValue) {System.out.println("Range collection:" + JSON.toJSONString(availableTargetNames) + ",rangeShardingValue:" + JSON.toJSONString(rangeShardingValue)); Collection collect = new ArrayList<>(); Range valueRange = rangeShardingValue.getValueRange(); // BETWEEN AND中分片键对应的最小值long lowerEndpoint = Long.parseLong(String.valueOf(valueRange.lowerEndpoint())); // BETWEEN AND中分片键对应的最大值long upperEndpoint = Long.parseLong(String.valueOf(valueRange.upperEndpoint())); // 分表的后缀int i = 1; List arrs = new ArrayList(); // 求分表后缀名的递归算法List list = countDatabaseNum(i, lowerEndpoint, upperEndpoint, arrs); for (Integer integer : list) {for (String each : availableTargetNames) {if (each.endsWith("_" + integer)) {collect.add(each); }}}return collect; } /*** 计算该量级的数据在哪个表* @param columnValue* @param i* @param lowerEndpoint 最小区间* @param upperEndpoint 最大区间* @return*/ private List countDatabaseNum(int i, long lowerEndpoint, long upperEndpoint, List arrs){long left = ShardingSphereConstants.databaseAmount * (i-1); long right = ShardingSphereConstants.databaseAmount * i; // 区间最大值小于分库最大值if(left < upperEndpoint && upperEndpoint <= right){arrs.add(i); return arrs; }else{if(left < lowerEndpoint && lowerEndpoint <= right){arrs.add(i); }i++; return countDatabaseNum(i, lowerEndpoint, upperEndpoint, arrs); } }}

分库的策略用的和分库的代码是一样的,不同之处就是分库用的是databaseAmount,分表用的是tableAmount。下面的ShardingSphereConstants的代码。
package com.jihao.algorithm; /** * ShardingSphere中用到的常量 * @author JiHao * */public class ShardingSphereConstants { /*** 订单、优惠券相关的表,按用户数量分库,64w用户数据为一个库* (0,64w]*/ public static int databaseAmount = 640000; /*** 一个订单表里存10000的用户订单* (0,1w]*/ public static int tableAmount = 10000; }

到这里所有的配置基本上都已经完成了,下面的测试。

5、测试
下面是测试的mybatis的测试文件,都是最基础的就不讲解了。
INSERT INTO t_order (user_id, status)VALUES (#{userId,jdbcType=INTEGER}, #{status,jdbcType=VARCHAR}) INSERT INTO t_order_item (order_id, user_id)VALUES (#{orderId,jdbcType=INTEGER},#{userId,jdbcType=INTEGER})SELECT * from t_orderSELECT * FROM t_order WHERE user_id=51SELECT * FROM t_order WHERE user_id IN (50, 51)SELECT * FROM t_order WHERE user_id between 10000 and 30000SELECT * FROM t_user

下面对应的mapper的Java代码
package com.jihao.dao; import java.util.List; import java.util.Map; import org.apache.ibatis.annotations.Mapper; import com.jihao.entity.Order; import com.jihao.entity.OrderItem; @Mapperpublic interface TestShardingMapper { int insert(Order record); int insertItem(OrderItem record); List searchOrder(); List queryWithEqual(); List queryWithIn(); List queryWithBetween(); List queryUser(); }

下面是对应的订单entity代码
package com.jihao.entity; /** * 订单 * @author JiHao */public class Order { private Long orderId; private Integer userId; private String status; public Long getOrderId() {return orderId; } public void setOrderId(Long orderId) {this.orderId = orderId; } public Integer getUserId() {return userId; } public void setUserId(Integer userId) {this.userId = userId; } public String getStatus() {return status; } public void setStatus(String status) {this.status = status; }}

下面是对应的订单明细entity代码
package com.jihao.entity; /** * 测试分片 * @author JiHao */public class OrderItem { private Long orderItemId; private Long orderId; private Integer userId; public Long getOrderId() {return orderId; } public void setOrderId(Long orderId) {this.orderId = orderId; } public Integer getUserId() {return userId; } public void setUserId(Integer userId) {this.userId = userId; } public Long getOrderItemId() {return orderItemId; } public void setOrderItemId(Long orderItemId) {this.orderItemId = orderItemId; }}

下面是测试的controller,并没有写Junit测试。
package com.jihao.controller.test; import java.util.List; import java.util.Map; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.stereotype.Controller; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody; import com.jihao.dao.TestShardingMapper; import com.jihao.entity.Order; import com.jihao.entity.OrderItem; import com.jihao.result.Result; import com.jihao.result.ResultUtil; /** * 测试分片 * @author JiHao * */@Controller@RequestMapping(value = "https://www.it610.com/article/test")public class TestShardingController { @Autowiredprivate TestShardingMapper testShardingMapper; /*** 测试添加* @return*/@ResponseBody@GetMapping(value = "https://www.it610.com/testAdd")public String testAdd(){for (int i = 0; i < 10; i++) {Order order = new Order(); //order.setUserId(50); //order.setUserId(51); //order.setUserId(10001); order.setUserId(20001); order.setStatus("INSERT_TEST"); int count = testShardingMapper.insert(order); System.out.println(count); long orderId = order.getOrderId(); System.out.println(order.getOrderId()); OrderItem item = new OrderItem(); item.setOrderId(orderId); //order.setUserId(50); //order.setUserId(51); //order.setUserId(10001); order.setUserId(20001); testShardingMapper.insertItem(item); }return "success"; }/*** 测试搜索* @return*/@ResponseBody@GetMapping(value = "https://www.it610.com/testSearch")public Result searchData(){List list = testShardingMapper.searchOrder(); System.out.println(list.size() + " all"); List list1 = testShardingMapper.queryWithIn(); System.out.println(list1.size() + " In"); List list2 = testShardingMapper.queryWithEqual(); System.out.println(list2.size() + " Equal"); List list3 = testShardingMapper.queryWithBetween(); System.out.println(list3.size() + " Between"); List list4 = testShardingMapper.queryUser(); System.out.println(list4.size() + " user"); return ResultUtil.success(null); }}

这里要重点提出来的是做搜索测试的时候,因为主从库都在我本地服务器上,并没有做主从复制,大家可以根据我上篇博文配置一下就可以顺利操作了,如果没有配置的话从库里是不会有数据的,所以在做完写操作时把主库中的数据手动传输给从库,这样才能读出数据。

这里顺便给出Sharding-Sphere的官方地址http://shardingjdbc.io/index_zh.html,以及demo地址https://github.com/sharding-sphere/sharding-sphere-example(demo里Sharding-Sphere的maven配置我在跑的时候没跑通,需要把版本改成3.0.0.M1就ok了)。
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