快速搭建基于Spring Boot 2的shardingsphere项目

# 1. 引言

#### 1.1 什么是Spring Boot 2
Spring Boot 2 是针对 Spring 框架的快速开发微服务的新一代框架。它采用了 "约定优于配置" 的理念，能够快速构建基于 Spring 框架的应用程序，同时整合各种组件，简化了项目的配置和部署。

#### 1.2 什么是shardingsphere项目
shardingsphere 是 Apache 下的一款开源中间件，用于实现关系型数据库的分库分表、读写分离、分布式事务等功能。shardingsphere 提供了丰富的功能和灵活的扩展机制，帮助开发者简化数据库架构的设计和管理。

#### 1.3 为什么选择使用Spring Boot 2和shardingsphere
Spring Boot 2 提供了快速开发微服务的能力，而 shardingsphere 则提供了强大的数据库分库分表、读写分离、分布式事务等功能。结合使用 Spring Boot 2 和 shardingsphere，能够快速搭建高性能、可扩展的数据库架构，适合大型互联网应用的需求。

# 2. 环境准备

在开始使用Spring Boot 2和shardingsphere之前，我们需要进行一些环境准备工作。这包括安装和配置JDK、Maven以及创建一个Spring Boot 2项目。

### 2.1 JDK安装与配置

首先，我们需要安装JDK并进行配置。以下是安装和配置JDK的步骤：

1. 访问Oracle官方网站（https://www.oracle.com/java/technologies/javase-jdk11-downloads.html）下载适合您操作系统的JDK版本。
2. 安装JDK，并将安装目录添加到系统的环境变量中，以便在命令行中使用Java和Javac命令。

### 2.2 Maven安装与配置

接下来，我们需要安装和配置Maven。以下是安装和配置Maven的步骤：

1. 访问Apache Maven官方网站（https://maven.apache.org/download.cgi）下载最新版本的Maven的二进制压缩包。
2. 解压缩Maven压缩包到您想要安装Maven的目录。
3. 将Maven的bin目录添加到系统的环境变量PATH中，以便在命令行中可以直接运行Maven命令。

### 2.3 Spring Boot 2项目创建

现在，我们可以创建一个新的Spring Boot 2项目。这里我们使用Spring Initializr来快速创建一个基本的Spring Boot项目。

1. 打开浏览器，访问Spring Initializr网站（https://start.spring.io）。
2. 在界面上选择合适的Spring Boot版本和必要的依赖，例如Web、JPA等。
3. 点击"Generate"按钮，将会下载一个项目的压缩包。
4. 将下载的项目压缩包解压到您想要保存项目的目录。

至此，环境准备工作已经完成。

接下来，我们将会引入shardingsphere的依赖，并进行相关配置。

# 3. 引入shardingsphere依赖

在本章节中，我们将讨论如何在Spring Boot 2项目中引入shardingsphere的依赖，并配置shardingsphere数据源。

#### 3.1 Maven配置文件添加shardingsphere相关依赖

首先，在Maven的配置文件（通常是pom.xml）中添加shardingsphere相关依赖。以下是一个简单的示例：

<dependencies>
    <!-- 其他依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
        <artifactId>sharding-jdbc-spring-boot-starter</artifactId>
        <version>4.1.1</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
        <artifactId>sharding-core</artifactId>
        <version>4.1.1</version>
    </dependency>
    <!-- 可选的依赖，根据实际情况引入 -->
    <dependency>
        <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
        <artifactId>sharding-jdbc-spring-namespace</artifactId>
        <version>4.1.1</version>
    </dependency>
</dependencies>

在这个示例中，我们引入了shardingsphere的Spring Boot Starter和核心模块的依赖。如果需要使用XML配置方式，还可以引入sharding-jdbc-spring-namespace模块。

#### 3.2 配置shardingsphere数据源

接下来，我们需要在Spring Boot的配置文件（通常是application.properties或application.yml）中配置shardingsphere数据源。以下是一个简单的示例：

**application.properties示例:**

spring.shardingsphere.datasource.names=ds0,ds1
spring.shardingsphere.datasource.ds0.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.shardingsphere.datasource.ds0.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.shardingsphere.datasource.ds0.jdbc-url=jdbc:mysql://localhost:3306/db0
spring.shardingsphere.datasource.ds0.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds0.password=root

spring.shardingsphere.datasource.ds1.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.shardingsphere.datasource.ds1.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.shardingsphere.datasource.ds1.jdbc-url=jdbc:mysql://localhost:3306/db1
spring.shardingsphere.datasource.ds1.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds1.password=root

在上面的示例中，我们配置了两个数据源（ds0和ds1），分别连接到了不同的数据库。你需要根据实际情况修改数据库连接信息。

经过以上配置，我们已经成功引入了shardingsphere的依赖，并配置了shardingsphere的数据源。接下来，我们将继续配置shardingsphere的核心功能。

# 4. 配置shardingsphere核心功能

在这一章节中，我们将详细介绍如何配置shardingsphere的核心功能，包括数据分片规则的配置、读写分离规则的配置以及分布式主键生成器的配置。

#### 4.1 配置数据分片规则

数据分片是shardingsphere的核心功能之一，它可以将数据按照一定的规则分配到不同的数据库节点中，以实现数据的水平扩展并提升数据库性能。在Spring Boot项目中，我们需要在配置文件中进行数据分片规则的配置。以下是一个简单的数据分片规则配置示例：

spring:
  shardingsphere:
    sharding:
      tables:
        user:
          actualDataNodes: ds${0..1}.user_${0..1}
          tableStrategy:
            inline:
              shardingColumn: id
              algorithmExpression: user_${id % 2}

在上述配置中，我们针对user表进行了分片配置，将user表的数据分布到ds0和ds1两个数据源的user_0和user_1两张表中。并且指定了分片规则，根据id字段取模来决定数据存储的目标表。

#### 4.2 配置读写分离规则

读写分离是shardingsphere提供的另一个重要功能，通过读写分离规则，我们可以将数据库的读操作和写操作分别路由到不同的数据库节点上，从而有效分担数据库压力。以下是一个简单的读写分离规则配置示例：

spring:
  shardingsphere:
    master-slave-rules:
      masterDataSourceName: ds0
      name: ms
      slaveDataSourceNames: ds1

在上述配置中，我们配置了一个主从规则，将读操作路由到ds0（主库），将写操作路由到ds1（从库）。

#### 4.3 配置分布式主键生成器

分布式主键生成器是用来生成全局唯一的分布式主键，避免不同数据库节点生成的主键重复。在shardingsphere中，我们可以通过简单的配置来启用分布式主键生成器。以下是一个简单的分布式主键生成器配置示例：

spring:
  shardingsphere:
    key-generator:
      column: id
      type: SNOWFLAKE

在上述配置中，我们指定了id字段作为分布式主键生成器的生成字段，并且选择了SNOWFLAKE算法作为主键生成器的类型。

通过以上配置，我们可以实现数据分片、读写分离和分布式主键生成等核心功能的配置。

接下来，让我们继续编写示例代码来演示shardingsphere的使用。

# 5. 编写示例代码

在前面的章节中，我们已经配置好了shardingsphere项目的相关规则和依赖。现在我们就来编写一些示例代码，演示如何使用shardingsphere进行数据访问和业务逻辑处理。

### 5.1 编写使用shardingsphere的数据访问层代码

首先，我们需要创建一个数据访问层（DAO）接口，并定义一些基本的数据操作方法。这里我们以操作用户表为例。

@Repository
public interface UserDao {

    @Insert("INSERT INTO user(name, age) VALUES(#{name}, #{age})")
    @Options(useGeneratedKeys = true, keyProperty = "id")
    int insert(User user);

    @Select("SELECT * FROM user WHERE id = #{id}")
    User selectById(Long id);

    @Select("SELECT * FROM user")
    List<User> selectAll();

    @Update("UPDATE user SET name = #{name}, age = #{age} WHERE id = #{id}")
    int update(User user);

    @Delete("DELETE FROM user WHERE id = #{id}")
    int delete(Long id);
}

上述代码中使用了`@Mapper`注解将接口标识为MyBatis的Mapper，使用了`@Insert`、`@Select`、`@Update`、`@Delete`等注解，指定了对应的SQL语句。这些注解会由ShardingSphere自动解析，并将数据库操作路由到相应的数据源上。

接下来，我们需要编写一个数据访问层（DAO）的实现类。

@Service
public class UserDaoImpl implements UserDao {

    @Autowired
    private SqlSessionFactory sqlSessionFactory;

    @Override
    public int insert(User user) {
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
            UserDao userDao = sqlSession.getMapper(UserDao.class);
            return userDao.insert(user);
        }
    }

    @Override
    public User selectById(Long id) {
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
            UserDao userDao = sqlSession.getMapper(UserDao.class);
            return userDao.selectById(id);
        }
    }

    @Override
    public List<User> selectAll() {
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
            UserDao userDao = sqlSession.getMapper(UserDao.class);
            return userDao.selectAll();
        }
    }

    @Override
    public int update(User user) {
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
            UserDao userDao = sqlSession.getMapper(UserDao.class);
            return userDao.update(user);
        }
    }

    @Override
    public int delete(Long id) {
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
            UserDao userDao = sqlSession.getMapper(UserDao.class);
            return userDao.delete(id);
        }
    }
}

上述代码中，我们使用了`SqlSessionFactory`来创建`SqlSession`。然后，通过`SqlSession`来获取对应的`UserDao`，并调用相应的方法。

### 5.2 编写使用shardingsphere的业务逻辑层代码

现在，我们来编写一些简单的业务逻辑层（Service）代码，来演示如何使用shardingsphere进行分库分表操作。

首先，我们需要创建一个用户服务接口，并定义一些基本的用户操作方法。

public interface UserService {

    int createUser(User user);

    User getUserById(Long id);

    List<User> getAllUsers();

    int updateUser(User user);

    int deleteUser(Long id);
}

接下来，我们实现这个接口。

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {

    @Autowired
    private UserDao userDao;

    @Override
    public int createUser(User user) {
        // 生成分布式主键
        long id = IdGenerator.generateId();
        user.setId(id);
        // 插入数据
        return userDao.insert(user);
    }

    @Override
    public User getUserById(Long id) {
        return userDao.selectById(id);
    }

    @Override
    public List<User> getAllUsers() {
        return userDao.selectAll();
    }

    @Override
    public int updateUser(User user) {
        return userDao.update(user);
    }

    @Override
    public int deleteUser(Long id) {
        return userDao.delete(id);
    }
}

上述代码中，我们通过`@Autowired`注解将`UserDao`注入到`UserServiceImpl`中，从而实现对用户表的各种操作。

至此，我们已经完成了使用shardingsphere的示例代码编写。

在实际应用中，我们可以根据具体业务需求和数据库规模，编写更加复杂和实用的数据访问层和业务逻辑层代码。使用shardingsphere的好处是，我们可以利用它提供的各种功能和规则，轻松实现数据库的分库分表、读写分离等复杂操作，提升数据处理效率和可靠性。

## 总结

本章我们详细介绍了如何编写示例代码来使用shardingsphere进行数据访问和业务逻辑处理。我们创建了数据访问层和业务逻辑层接口，并编写了相应的实现类。通过这些示例代码，我们演示了shardingsphere的一些基本用法和功能。接下来，我们将进行测试和部署，验证我们的代码是否能够正常运行。

# 6. 测试与部署

在开发完使用shardingsphere的代码后，我们需要进行测试和部署。本章节将介绍如何使用JUnit进行单元测试，并使用Spring Boot 2的打包插件进行项目打包，最后将项目部署到Tomcat或其他服务器中。

### 6.1 使用JUnit进行单元测试

首先，我们需要使用JUnit对使用shardingsphere的代码进行单元测试。在测试代码中，我们可以编写各种场景，并验证代码的正确性。

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
public class ShardingSphereTest {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Test
    public void testAddUser() {
        User user = new User();
        user.setId(1);
        user.setName("Alice");
        userService.addUser(user);
    }

    @Test
    public void testGetUser() {
        User user = userService.getUser(1);
        System.out.println(user);
    }
}

在上面的示例代码中，我们使用了`@Autowired`注解将`UserService`注入到测试类中。然后，我们编写了两个测试方法`testAddUser()`和`testGetUser()`，分别测试了添加用户和获取用户的功能。你可以根据实际场景编写更多的测试方法。

### 6.2 使用Spring Boot 2的打包插件进行项目打包

在进行部署之前，我们需要将项目打包成可执行的JAR文件。在Spring Boot 2中，可以使用Maven的插件来实现项目的打包。

首先，我们需要在`pom.xml`文件中添加以下插件配置：

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

然后，在项目根目录下执行以下命令进行打包：

mvn clean package

执行完成后，将在项目的`target`目录下生成可执行的JAR文件。

### 6.3 部署到Tomcat或其他服务器中

最后，我们将生成的JAR文件部署到Tomcat或其他服务器中。

首先，我们需要将生成的JAR文件复制到服务器中。

然后，使用以下命令启动项目：

java -jar your-project.jar

在启动命令中，将`your-project.jar`替换为实际的JAR文件名。

启动完成后，你可以访问项目的URL进行测试和验证。

总结：

本章节介绍了如何使用JUnit进行单元测试，并使用Spring Boot 2的打包插件进行项目打包和部署到Tomcat或其他服务器中。通过合理的测试和部署，能够保证项目的稳定性和可用性。下一节将总结全文并给出一些扩展阅读的资源。