用设计模式解决多数据源问题

无意间看了网游一片解决多数据源方法的博文，觉得不错体现了设计模式的功能，转一下下

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在我们的项目中遇到这样一个问题：我们的项目需要连接多个数据库，而且不同的客户在每次访问中根据需要会去访问不同的数据库。我们以往在spring和hibernate框架中总是配置一个数据源，因而sessionFactory的dataSource属性总是指向这个数据源并且恒定不变，所有DAO在使用sessionFactory的时候都是通过这个数据源访问数据库。但是现在，由于项目的需要，我们的DAO在访问sessionFactory的时候都不得不在多个数据源中不断切换，问题就出现了：如何让sessionFactory在执行数据持久化的时候，根据客户的需求能够动态切换不同的数据源？我们能不能在spring的框架下通过少量修改得到解决？是否有什么设计模式可以利用呢？

问题的分析

我首先想到在spring的applicationContext中配置所有的dataSource。这些dataSource可能是各种不同类型的，比如不同的数据库：Oracle、SQL Server、MySQL等，也可能是不同的数据源：比如apache 提供的org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource、spring提供的org.springframework.jndi.JndiObjectFactoryBean等。然后sessionFactory根据客户的每次请求，将dataSource属性设置成不同的数据源，以到达切换数据源的目的。

但是，我很快发现一个问题：当多用户同时并发访问数据库的时候会出现资源争用的问题。这都是“单例模式”惹的祸。众所周知，我们在使用spring框架的时候，在beanFactory中注册的bean基本上都是采用单例模式，即spring在启动的时候，这些bean就装载到内存中，并且每个bean在整个项目中只存在一个对象。正因为只存在一个对象，对象的所有属性，更准确说是实例变量，表现得就如同是个静态变量（实际上“静态”与“单例”往往是非常相似的两个东西，我们常常用“静态”来实现“单例”）。拿我们的问题来说，sessionFactory在整个项目中只有一个对象，它的实例变量dataSource也就只有一个，就如同一个静态变量一般。如果不同的用户都不断地去修改dataSource的值，必然会出现多用户争用一个变量的问题，对系统产生隐患。

通过以上的分析，解决多数据源访问问题的关键，就集中在sessionFactory在执行数据持久化的时候，能够通过某段代码去根据客户的需要动态切换数据源，并解决资源争用的问题。

问题的解决
(一)   采用Decorator设计模式
要解决这个问题，我的思路锁定在了这个dataSource上了。如果sessionFactory指向的dataSource可以根据客户的需求去连接客户所需要的真正的数据源，即提供动态切换数据源的功能，那么问题就解决了。那么我们怎么做呢？去修改那些我们要使用的dataSource源码吗？这显然不是一个好的方案，我们希望我们的修改与原dataSource代码是分离的。根据以上的分析，使用GoF设计模式中的Decorator模式（装饰者模式）应当是我们可以选择的最佳方案。

什么是“Decorator模式”？简单点儿说就是当我们需要修改原有的功能，但我们又不愿直接去修改原有的代码时，设计一个Decorator套在原有代码外面。当我们使用Decorator的时候与原类完全一样，当Decorator的某些功能却已经修改为了我们需要修改的功能。Decorator模式的结构如图。

我们本来需要修改图中所有具体的Component类的一些功能，但却并不是去直接修改它们的代码，而是在它们的外面增加一个Decorator。Decorator与具体的Component类都是继承的AbstractComponent，因此它长得和具体的Component类一样，也就是说我们在使用Decorator的时候就如同在使用ConcreteComponentA或者ConcreteComponentB一样，甚至那些使用ConcreteComponentA或者ConcreteComponentB的客户程序都不知道它们用的类已经改为了Decorator，但是Decorator已经对具体的Component类的部分方法进行了修改，执行这些方法的结果已经不同了。
(二)    设计MultiDataSource类
现在回到我们的问题，我们需要对dataSource的功能进行变更，但又不希望修改dataSource中的任何代码。我这里指的dataSource是所有实现javax.sql.DataSource接口的类，我们常用的包括apache 提供的org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource、spring提供的org.springframework.jndi.JndiObjectFactoryBean等，这些类我们不可能修改它们本身，更不可能对它们一个个地修改以实现动态分配数据源的功能，同时，我们又希望使用dataSource的sessionFactory根本就感觉不到这样的变化。Decorator模式就正是解决这个问题的设计模式。

首先写一个Decorator类，我取名叫MultiDataSource，通过它来动态切换数据源。同时在配置文件中将sessionFactory的dataSource属性由原来的某个具体的dataSource改为MultiDataSource。如图：

对比原Decorator模式，AbstractComponent是一个抽象类，但在这里我们可以将这个抽象类用接口来代替，即DataSource接口，而ConcreteComponent就是那些DataSource的实现类，如BasicDataSource、JndiObjectFactoryBean等。MultiDataSource封装了具体的dataSource，并实现了数据源动态切换：

java 代码

public class MultiDataSource implements DataSource {   
   private DataSource dataSource = null;   
   public MultiDataSource(DataSource dataSource){   
       this.dataSource = dataSource;   
   }   
       /* (non-Javadoc)  
        * @see javax.sql.DataSource#getConnection()  
        */  
   public Connection getConnection() throws SQLException {   
        return getDataSource().getConnection();   
   }   
     //其它DataSource接口应当实现的方法   
     
   public DataSource getDataSource(){   
      return this.dataSource;   
   }   
  }   
  public void setDataSource(DataSource dataSource) {   
      this.dataSource = dataSource;   
  }   
}   

客户在发出请求的时候，将dataSourceName放到request中，然后把request中的数据源名通过调用new MultiDataSource(dataSource)时可以告诉MultiDataSource客户需要的数据源，就可以实现动态切换数据源了。但细心的朋友会发现这在单例的情况下就是问题的，因为MultiDataSource在系统中只有一个对象，它的实例变量dataSource也只有一个，就如同一个静态变量一般。正因为如此，单例模式让许多设计模式都不得不需要更改，这将在我的《“单例”更改了我们的设计模式》中详细讨论。那么，我们在单例模式下如何设计呢？

(三)  单例模式下的MultiDataSource
在单例模式下，由于我们在每次调用MultiDataSource的方法的时候，dataSource都可能是不同的，所以我们不能将dataSource放在实例变量dataSource中，最简单的方式就是在方法getDataSource()中增加参数，告诉MultiDataSource我到底调用的是哪个dataSource：

public DataSource getDataSource(String dataSourceName){   
		log.debug("dataSourceName:"+dataSourceName);   
		try{   
			if(dataSourceName==null||dataSourceName.equals("")){   
				return this.dataSource;   
            }   
			return (DataSource)this.applicationContext.getBean(dataSourceName);   
		}catch(NoSuchBeanDefinitionException ex){   
			throw new DaoException("There is not the dataSource 
		}   
	} 

值得一提的是，我需要的数据源已经都在spring的配置文件中注册，dataSourceName就是其对应的id。
xml 代码

 <bean id="dataSource1"  
     class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource">  
     <property name="driverClassName">  
         <value>oracle.jdbc.driver.OracleDrivervalue>  
     property> 
     ......   
 bean>  
 <bean id="dataSource2"  
     class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource">  
     <property name="driverClassName">  
         <value>oracle.jdbc.driver.OracleDrivervalue> 
     property>   
     ......   
 bean> 

为了得到spring的ApplicationContext，MultiDataSource类必须实现接口org.springframework.context.ApplicationContextAware，并且实现方法：
java 代码

private ApplicationContext applicationContext = null;   
     public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {   
         this.applicationContext = applicationContext;   
     } 

如此这样，我就可以通过this.applicationContext.getBean(dataSourceName)得到dataSource了。
(四)    通过线程传递dataSourceName
查看以上设计，MultiDataSource依然无法运行，因为用户在发出请求时，他需要连接什么数据库，其数据源名是放在request中的，要将request中的数据源名传给MultiDataSource，需要经过BUS和DAO，也就是说为了把数据源名传给MultiDataSource，BUS和DAO的所有方法都要增加dataSourceName的参数，这是我们不愿看到的。写一个类，通过线程的方式跳过BUS和DAO直接传递给MultiDataSource是一个不错的设计：


java 代码

    public class SpObserver {   
        private static ThreadLocal local = new ThreadLocal();   
        public static void putSp(String sp) {   
            local.set(sp);   
        }   
        public static String getSp() {   
            return (String)local.get();   
        }   
    }   

做一个filter，每次客户发出请求的时候就调用SpObserver.petSp(dataSourceName)，将request中的dataSourceName传递给SpObserver对象。最后修改MultiDataSource的方法getDataSource()：
java 代码

 public DataSource getDataSource(){   
      String sp = SpObserver.getSp();   
      return getDataSource(sp);   
 }  

完整的MultiDataSource代码在附件中。
(五)    动态添加数据源
通过以上方案，我们解决了动态分配数据源的问题，但你可能提出疑问：方案中的数据源都是配置在spring的ApplicationContext中，如果我在程序运行过程中动态添加数据源怎么办？这确实是一个问题，而且在我们的项目中也确实遇到。spring的ApplicationContext是在项目启动的时候加载的。加载以后，我们如何动态地加载新的bean到ApplicationContext中呢？我想到如果用spring自己的方法解决这个问题就好了。所幸的是，在查看spring的源代码后，我找到了这样的代码，编写了DynamicLoadBean类，只要调用loadBean()方法，就可以将某个或某几个配置文件中的bean加载到ApplicationContext中（见附件）。不通过配置文件直接加载对象，在spring的源码中也有，感兴趣的朋友可以自己研究。
(六)    在spring中配置
在完成了所有这些设计以后，我最后再唠叨一句。我们应当在spring中做如下配置：

 <bean id="dynamicLoadBean" class="com.htxx.service.dao.DynamicLoadBean">bean>  
 <bean id="dataSource" class="com.htxx.service.dao.MultiDataSource">  
         <property name="dataSource">  
             <ref bean="dataSource1" />  
         property>  
     bean>  
     <bean id="sessionFactory" class="org.springframework.orm.hibernate3.LocalSessionFactoryBean">  
         <property name="dataSource">  
             <ref bean="dataSource" />  
         property>  
         ......   
     bean>

其中dataSource属性实际上更准确地说应当是defaultDataSource，即spring启动时以及在客户没有指定数据源时应当指定的默认数据源。

该方案的优势
以上方案与其它方案相比，它有哪些优势呢？

首先，这个方案完全是在spring的框架下解决的，数据源依然配置在spring的配置文件中，sessionFactory依然去配置它的dataSource属性，它甚至都不知道dataSource的改变。唯一不同的是在真正的dataSource与sessionFactory之间增加了一个MultiDataSource。

其次，实现简单，易于维护。这个方案虽然我说了这么多东西，其实都是分析，真正需要我们写的代码就只有MultiDataSource、SpObserver两个类。MultiDataSource类真正要写的只有getDataSource()和getDataSource(sp)两个方法，而SpObserver类更简单了。实现越简单，出错的可能就越小，维护性就越高。

最后，这个方案可以使单数据源与多数据源兼容。这个方案完全不影响BUS和DAO的编写。如果我们的项目在开始之初是单数据源的情况下开发，随着项目的进行，需要变更为多数据源，则只需要修改spring配置，并少量修改MVC层以便在请求中写入需要的数据源名，变更就完成了。如果我们的项目希望改回单数据源，则只需要简单修改配置文件。这样，为我们的项目将增加更多的弹性。

特别说明：实例中的DynamicLoadBean在web环境下运行会出错，需要将类中AbstractApplicationContext改为 org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext。

http://www.iteye.com/topic/91667
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