前言
可能由于业务上的某些需求，我们的系统中有时往往要连接多个数据库，这就产生了多数据源问题。
多数据源的情况下，一般我们要做到可以自动切换，此时会涉及到事务注解 Transactional 不生效问题和分布式事务问题。
关于多数据源方案，笔者在网上看过一些例子，然而大部分都是错误示例，根本跑不通，或者没办法兼容事务。
今天，我们就一点点来分析这些问题产生的根源和相应的解决方法。
一、多数据源
为了剧情的顺利开展，我们模拟的业务是创建订单和扣减库存。
所以，我们先创建订单表和库存表。注意，把他们分别放到两个数据库中。
CREATE TABLE `t_storage` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,
`count` int(11) DEFAULT '0',
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `commodity_code` (`commodity_code`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
CREATE TABLE `t_order` (
`id` bigint(16) NOT NULL,
`commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,
`count` int(11) DEFAULT '0',
`amount` double(14,2) DEFAULT '0.00',
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
1、数据库连接
通过YML文件先把两个数据库都配置一下。
spring:
datasource:
ds1:
jdbc_url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/db1
username: root
password: root
ds2:
jdbc_url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/db2
username: root
password: root
2、配置DataSource
我们知道，Mybatis执行一条SQL语句的时候，需要先获取一个Connection。这时候，就交由Spring管理器到DataSource中获取连接。
Spring中有个具有路由功能的DataSource，它可以通过查找键调用不同的数据源，这就是AbstractRoutingDataSource。
public abstract class AbstractRoutingDataSource{
//数据源的集合
@Nullable
private Map<Object, Object> targetDataSources;
//默认的数据源
@Nullable
private Object defaultTargetDataSource;
//返回当前的路由键，根据该值返回不同的数据源
@Nullable
protected abstract Object determineCurrentLookupKey();
//确定一个数据源
protected DataSource determineTargetDataSource() {
//抽象方法 返回一个路由键
Object lookupKey = determineCurrentLookupKey();
DataSource dataSource = this.targetDataSources.get(lookupKey);
return dataSource;
}
}
可以看到，该抽象类的核心就是先设置多个数据源到Map集合中，然后根据Key可以获取不同的数据源。
那么，我们就可以重写这个determineCurrentLookupKey方法，它返回的是一个数据源的名称。
public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
@Override
protected Object determineCurrentLookupKey() {
DataSourceType.DataBaseType dataBaseType = DataSourceType.getDataBaseType();
return dataBaseType;
}
}
然后还需要一个工具类，来保存当前线程的数据源类型。
public class DataSourceType {
public enum DataBaseType {
ds1, ds2
}
// 使用ThreadLocal保证线程安全
private static final ThreadLocal<DataBaseType> TYPE = new ThreadLocal<DataBaseType>();
// 往当前线程里设置数据源类型
public static void setDataBaseType(DataBaseType dataBaseType) {
if (dataBaseType == null) {
throw new NullPointerException();
}
TYPE.set(dataBaseType);
}
// 获取数据源类型
public static DataBaseType getDataBaseType() {
DataBaseType dataBaseType = TYPE.get() == null ? DataBaseType.ds1 : TYPE.get();
return dataBaseType;
}
}
这些都搞定之后，我们还需要把这个DataSource配置到Spring容器中去。下面这个配置类的作用如下：
- 创建多个数据源DataSource，ds1 和 ds2；
- 将ds1 和 ds2 数据源放入动态数据源DynamicDataSource；
- 将DynamicDataSource注入到SqlSessionFactory。
@Configuration
public class DataSourceConfig {
/**
* 创建多个数据源 ds1 和 ds2
* 此处的Primary，是设置一个Bean的优先级
* @return
*/
@Primary
@Bean(name = "ds1")
@ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.ds1")
public DataSource getDateSource1() {
return DataSourceBuilder.create().build();
}
@Bean(name = "ds2")
@ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.ds2")
public DataSource getDateSource2() {
return DataSourceBuilder.create().build();
}
/**
* 将多个数据源注入到DynamicDataSource
* @param dataSource1
* @param dataSource2
* @return
*/
@Bean(name = "dynamicDataSource")
public DynamicDataSource DataSource(@Qualifier("ds1") DataSource dataSource1,
@Qualifier("ds2") DataSource dataSource2) {
Map<Object, Object> targetDataSource = new HashMap<>();
targetDataSource.put(DataSourceType.DataBaseType.ds1, dataSource1);
targetDataSource.put(DataSourceType.DataBaseType.ds2, dataSource2);
DynamicDataSource dataSource = new DynamicDataSource();
dataSource.setTargetDataSources(targetDataSource);
dataSource.setDefaultTargetDataSource(dataSource1);
return dataSource;
}
/**
* 将动态数据源注入到SqlSessionFactory
* @param dynamicDataSource
* @return
* @throws Exception
*/
@Bean(name = "SqlSessionFactory")
public SqlSessionFactory getSqlSessionFactory(@Qualifier("dynamicDataSource") DataSource dynamicDataSource)
throws Exception {
SqlSessionFactoryBean bean = new SqlSessionFactoryBean();
bean.setDataSource(dynamicDataSource);
bean.setMapperLocations(
new PathMatchingResourcePatternResolver().getResources("classpath*:mapping/*.xml"));
bean.setTypeAliasesPackage("cn.youyouxunyin.multipledb2.entity");
return bean.getObject();
}
}
3、设置路由键
上面的配置都完成之后，我们还需要想办法动态的改变数据源的键值，这个就跟系统的业务相关了。
比如在这里，我们有两个Mapper接口，创建订单和扣减库存。
public interface OrderMapper {
void createOrder(Order order);
}
public interface StorageMapper {
void decreaseStorage(Order order);
}
那么，我们就可以搞一个切面，在执行订单的操作时，切到数据源ds1，执行库存操作时，切到数据源ds2。
@Component
@Aspect
public class DataSourceAop {
@Before("execution(* cn.youyouxunyin.multipledb2.mapper.OrderMapper.*(..))")
public void setDataSource1() {
DataSourceType.setDataBaseType(DataSourceType.DataBaseType.ds1);
}
@Before("execution(* cn.youyouxunyin.multipledb2.mapper.StorageMapper.*(..))")
public void setDataSource2() {
DataSourceType.setDataBaseType(DataSourceType.DataBaseType.ds2);
}
}
4、测试
现在就可以写一个Service方法，通过REST接口测试一下啦。
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
@Override
public void createOrder(Order order) {
storageMapper.decreaseStorage(order);
logger.info("库存已扣减，商品代码:{}，购买数量:{}。创建订单中...",order.getCommodityCode(),order.getCount());
orderMapper.createOrder(order);
}
}
不出意外的话，业务执行完成后，两个数据库的表都已经有了变化。
但此时，我们会想到，这两个操作是需要保证原子性的。所以，我们需要依赖事务，在Service方法上标注Transactional。
如果我们在createOrder方法上添加了Transactional注解，然后在运行代码，就会抛出异常。
### Cause: java.sql.SQLSyntaxErrorException: Table 'db2.t_order' doesn't exist
; bad SQL grammar []; nested exception is java.sql.SQLSyntaxErrorException:
Table 'db2.t_order' doesn't exist] with root cause
这就说明，如果加上了 Spring 的事务，我们的数据源切换不过去了。这又是咋回事呢？
二、事务模式，为啥不能切换数据源
要想搞清楚原因，我们就得来分析分析如果加上了Spring事务，它又干了哪些事情呢 ？
我们知道，Spring的自动事务是基于AOP实现的。在调用包含事务的方法时，会进入一个拦截器。
public class TransactionInterceptor{
public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
//获取目标类
Class<?> targetClass = AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis());
//事务调用
return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, invocation::proceed);
}
}
1、创建事务
在这里面呢，首先就是开始创建一个事务。
protected Object doGetTransaction() {
//DataSource的事务对象
DataSourceTransactionObject txObject = new DataSourceTransactionObject();
//设置事务自动保存
txObject.setSavepointAllowed(isNestedTransactionAllowed());
//给事务对象设置ConnectionHolder
ConnectionHolder conHolder = TransactionSynchronizationManager.getResource(obtainDataSource());
txObject.setConnectionHolder(conHolder, false);
return txObject;
}
在这一步，重点是给事务对象设置了ConnectionHolder属性，不过此时还是为空。
2、开启事务
接下来，就是开启一个事务，这里主要是通过ThreadLocal将资源和当前的事务对象绑定，然后设置一些事务状态。
protected void doBegin(Object txObject, TransactionDefinition definition) {
Connection con = null;
//从数据源中获取一个连接
Connection newCon = obtainDataSource().getConnection();
//重新设置事务对象中的connectionHolder，此时已经引用了一个连接
txObject.setConnectionHolder(new ConnectionHolder(newCon), true);
//将这个connectionHolder标记为与事务同步
txObject.getConnectionHolder().setSynchronizedWithTransaction(true);
con = txObject.getConnectionHolder().getConnection();
con.setAutoCommit(false);
//激活事务活动状态
txObject.getConnectionHolder().setTransactionActive(true);
//将connection holder绑定到当前线程，通过threadlocal
if (txObject.isNewConnectionHolder()) {
TransactionSynchronizationManager.bindResource(obtainDataSource(), txObject.getConnectionHolder());
}
//事务管理器，激活事务同步状态
TransactionSynchronizationManager.initSynchronization();
}
3、执行Mapper接口
开启事务之后，就开始执行目标类真实方法。在这里，就会开始进入Mybatis的代理对象。。哈哈，框架嘛，就各种代理。
我们知道，Mybatis在执行SQL的之前，需要先获取到SqlSession对象。
public static SqlSession getSqlSession(SqlSessionFactory sessionFactory, ExecutorType executorType,
PersistenceExceptionTranslator exceptionTranslator) {
//从ThreadLocal中获取SqlSessionHolder，第一次获取不到为空
SqlSessionHolder holder = TransactionSynchronizationManager.getResource(sessionFactory);
//如果SqlSessionHolder为空，那也肯定获取不到SqlSession;
//如果SqlSessionHolder不为空，直接通过它来拿到SqlSession
SqlSession session = sessionHolder(executorType, holder);
if (session != null) {
return session;
}
//创建一个新的SqlSession
session = sessionFactory.openSession(executorType);
//如果当前线程的事务处于激活状态，就将SqlSessionHolder绑定到ThreadLocal
registerSessionHolder(sessionFactory, executorType, exceptionTranslator, session);
return session;
}
拿到SqlSession之后，就开始调用Mybatis的执行器，准备执行SQL语句。在执行SQL之前呢，当然需要先拿到Connection连接。
public Connection getConnection() throws SQLException {
//通过数据源获取连接
//比如我们配置了多数据源，此时还会正常切换
if (this.connection == null) {
openConnection();
}
return this.connection;
}
我们看openConnection方法，它的作用就是从数据源中获取一个Connection连接。如果我们配置了多数据源，此时是可以正常切换的。如果加了事务，之所以没有切换数据源，是因为第二次调用时，this.connection != null，返回的还是上一次的连接。
这是因为，在第二次获取SqlSession的时候，当前线程是从ThreadLocal中拿到的，所以不会重复获取Connection连接。
至此，在多数据源情况下，如果加了Spring事务，不能动态切换数据源的原因，我们应该都明白了。
在这里，笔者插播一道面试题：
- Spring是如何保证事务的？
那就是将多个业务操作，放到同一个数据库连接中，一起提交或回滚。
- 怎么做到，都在一个连接中呢？
这里就是各种ThreadlLocal的运用，想办法将数据库资源和当前事务绑定到一起。
三、事务模式，怎么支持切换数据源
上面我们已经把原因搞清楚了，接下来就看怎么支持它动态切换数据源。
其他配置都不变的情况下，我们需要创建两个不同的sqlSessionFactory。
@Bean(name = "sqlSessionFactory1")
public SqlSessionFactory sqlSessionFactory1(@Qualifier("ds1") DataSource dataSource){
return createSqlSessionFactory(dataSource);
}
@Bean(name = "sqlSessionFactory2")
public SqlSessionFactory sqlSessionFactory2(@Qualifier("ds2") DataSource dataSource){
return createSqlSessionFactory(dataSource);
}
然后自定义一个CustomSqlSessionTemplate，来代替Mybatis中原有的sqlSessionTemplate，把上面定义的两个SqlSessionFactory注入进去。
@Bean(name = "sqlSessionTemplate")
public CustomSqlSessionTemplate sqlSessionTemplate(){
Map<Object,SqlSessionFactory> sqlSessionFactoryMap = new HashMap<>();
sqlSessionFactoryMap.put("ds1",factory1);
sqlSessionFactoryMap.put("ds2",factory2);
CustomSqlSessionTemplate customSqlSessionTemplate = new CustomSqlSessionTemplate(factory1);
customSqlSessionTemplate.setTargetSqlSessionFactorys(sqlSessionFactoryMap);
customSqlSessionTemplate.setDefaultTargetSqlSessionFactory(factory1);
return customSqlSessionTemplate;
}
在定义的CustomSqlSessionTemplate中，其他都一样，主要看获取SqlSessionFactory的方法。
public class CustomSqlSessionTemplate extends SqlSessionTemplate {
@Override
public SqlSessionFactory getSqlSessionFactory() {
//当前数据源的名称
String currentDsName = DataSourceType.getDataBaseType().name();
SqlSessionFactory targetSqlSessionFactory = targetSqlSessionFactorys.get(currentDsName);
if (targetSqlSessionFactory != null) {
return targetSqlSessionFactory;
} else if (defaultTargetSqlSessionFactory != null) {
return defaultTargetSqlSessionFactory;
}
return this.sqlSessionFactory;
}
}
在这里，重点就是我们可以根据不同的数据源获取不同的SqlSessionFactory。如果SqlSessionFactory不一样，那么在获取SqlSession的时候，就不会在ThreadLocal中拿到，从而每次都是新的SqlSession对象。
既然SqlSession也不一样，那么在获取Connection连接的时候，每次都会去动态数据源中去获取。
原理就是这么个原理，我们来走一把。
修改完配置之后，我们把Service方法加上事务的注解，此时数据也是可以正常更新的。
@Transactional
@Override
public void createOrder(Order order) {
storageMapper.decreaseStorage(order);
orderMapper.createOrder(order);
}
可以切换数据源只是第一步，我们需要的保证可以保证事务操作。假如在上面的代码中，库存扣减完成，但是创建订单失败，库存是不会回滚的。因为它们分别属于不同的数据源，根本不是同一个连接。
四、XA协议分布式事务
要解决上面那个问题，我们只能考虑XA协议。
关于XA协议是啥，笔者不再过多的描述。我们只需知道，MySQL InnoDB存储引擎是支持XA事务的。
那么XA协议的实现，在Java中叫做Java Transaction Manager，简称JTA。
如何实现JTA呢？我们借助Atomikos框架，先引入它的依赖。
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-jta-atomikos</artifactId>
<version>2.2.7.RELEASE</version>
</dependency>
然后，只需把DataSource对象改成AtomikosDataSourceBean。
public DataSource getDataSource(Environment env, String prefix, String dataSourceName){
Properties prop = build(env,prefix);
AtomikosDataSourceBean ds = new AtomikosDataSourceBean();
ds.setXaDataSourceClassName(MysqlXADataSource.class.getName());
ds.setUniqueResourceName(dataSourceName);
ds.setXaProperties(prop);
return ds;
}
这样配完之后，获取Connection连接的时候，拿到的其实是MysqlXAConnection对象。在提交或者回滚的时候，走的就是MySQL的XA协议了。
public void commit(Xid xid, boolean onePhase) throws XAException {
//封装 XA COMMIT 请求
StringBuilder commandBuf = new StringBuilder(300);
commandBuf.append("XA COMMIT ");
appendXid(commandBuf, xid);
try {
//交给MySQL执行XA事务操作
dispatchCommand(commandBuf.toString());
} finally {
this.underlyingConnection.setInGlobalTx(false);
}
}
通过引入Atomikos和修改DataSource，在多数据源情况下，即便业务操作中间发生错误，多个数据库也是可以正常回滚的。
另外一个问题，是否应该使用XA协议？
XA协议看起来看起来比较简单，但它也有一些缺点。比如：
- 性能问题，所有参与者在事务提交阶段处于同步阻塞状态，占用系统资源，容易导致性能瓶颈，无法满足高并发场景；
- 如果协调者存在单点故障问题，如果协调者出现故障，参与者将一直处于锁定状态；
- 主从复制可能产生事务状态不一致。
在MySQL官方文档中也列举了一些XA协议的限制项：
https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/xa-restrictions.html
另外，笔者在实际的项目里，其实也没有用过，通过这样的方式来解决分布式事务问题，此例仅做可行性方案探讨。
总结
本文通过引入SpringBoot+Mybatis的多数据源场景，分析了如下问题：
- 多数据源的配置和实现；
- Spring事务模式，多数据源不生效的原因和解决方法；
- 多数据源，基于XA协议的分布式事务实现。
由于篇幅有限，本文示例不包含所有的代码。如有需要，请到GitHub自取。
https://github.com/taoxun/multipledb2.git
原创不易，客官们点个赞再走嘛，这将是笔者持续写作的动力~
网友评论