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互联网三高-数据库高并发之分库分表ShardingJDBC

news 来源：原创 2025/9/9 11:50:12

1 ShardingJDBC介绍

        1.1 常见概念术语

                ① 数据节点Node：数据分片的最小单元，由数据源名称和数据表组成

                        如：ds0.product_order_0

                ② 真实表：再分片的数据库中真实存在的物理表

                        如：product_order_0

                ③ 逻辑表：相同逻辑和数据结构表的总称

                        如：product_order

                ④ 绑定规则：指分片规则一致的主表和子表

                        如：order表和order_item表，都是按照order_id分片

                绑定表之间的多表关联查询不会出现笛卡尔积关联，关联查询效率提升

        1.2 常见分片算法

                分片键：用于分片的数据库字段，是将数据库（表）水平拆分的关键字段

                ShardingJDBC既支持单分片键，也支持多个字段进行分片

                分片策略

                

                        ① 行表达式分片：InlineShardingStrategy

                                只支持单分片键

                                使用groovy表达式，提供对SQL语言的 = 和 IN 的分片操作支持

                                如：product_order_$->{user_id % 2} => product_order_0 和 product_order_1

                        ② 标准分片：StandardShardingStrategy

                                只支持单分片键

                                PreciseShardingAlgorithm：精准分片，处理 = 和 IN 的分片操作

                                RangeShardingAlgorithm：范围分片，处理 BETWEEN AND 的分片操作

                        ③ 复合分片：ComplexShardingStrategy

                                支持多分片键

                                提供  = 、 IN 和 BETWEEN AND 的分片操作

                        ④ Hint分片：HintShardingStrategy

                                无需配置分片键，外部手动指定分片键

                        ⑤ 不分片：NoneShardingStrategy

2 快速入门

        SpringBoot整合ShardingJDBC

（1）导入依赖

<dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId><version>2.5.5</version></dependency><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><version>5.1.38</version></dependency><dependency><groupId>com.baomidou</groupId><artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId><version>3.5.1</version></dependency><dependency><groupId>org.apache.shardingsphere</groupId><artifactId>sharding-jdbc-spring-boot-starter</artifactId><version>4.1.1</version></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><version>1.18.30</version></dependency><dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>4.12</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId><version>2.5.5</version></dependency>
</dependencies>

（2）编写启动类

@SpringBootApplication
@EnableTransactionManagement
@MapperScan("com.pandy.mapper")
public class OrderApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);}
}

（3）创建数据库、表（2个库，4个表）

CREATE TABLE `product_order_0` (`id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT,`out_trade_no` varchar(64) DEFAULT NULL COMMENT '订单唯一标识',`state` varchar(11) DEFAULT NULL COMMENT 'NEW 未支付订单,PAY已经支付订单,CANCEL超时取消订单',`create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '订单生成时间',`pay_amount` decimal(16,2) DEFAULT NULL COMMENT '订单实际支付价格',`nickname` varchar(64) DEFAULT NULL COMMENT '昵称',`user_id` bigint DEFAULT NULL COMMENT '用户id',PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin;

（4）编写实体类

@Data
@TableName("product_order")
@EqualsAndHashCode(callSuper = false)
public class ProductOrderDO {@TableId(value = "id",type = IdType.AUTO)private Long id;private String outTradeNo;private String state;private Date createTime;private Double payAmount;private String nickname;private Long userId;
}

（5）编写配置信息-分库分表（这里以分表为例，以user_id为分片键）

# 打印执行的数据库以及语句
spring.shardingsphere.props.sql.show=true# 数据源 db0
spring.shardingsphere.datasource.names=ds0,ds1# 第一个数据库
spring.shardingsphere.datasource.ds0.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.shardingsphere.datasource.ds0.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
spring.shardingsphere.datasource.ds0.jdbc-url=jdbc:mysql://192.168.5.135:3306/sharding_db_0?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=false&serverTimezone=Asia/Shanghai&allowPublicKeyRetrieval=true
spring.shardingsphere.datasource.ds0.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds0.password=root# 第二个数据库
spring.shardingsphere.datasource.ds1.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.shardingsphere.datasource.ds1.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
spring.shardingsphere.datasource.ds1.jdbc-url=jdbc:mysql://192.168.5.135:3306/sharding_db_1?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=false&serverTimezone=Asia/Shanghai&allowPublicKeyRetrieval=true
spring.shardingsphere.datasource.ds1.username=root
spring.shardingsphere.datasource.ds1.password=root# 指定product_order表的数据分布情况，配置数据节点,行表达式标识符使用 ${...} 或 $->{...}，
# 但前者与 Spring 本身的文件占位符冲突，所以在 Spring 环境中建议使用 $->{...}
spring.shardingsphere.sharding.tables.product_order.actual-data-nodes=ds0.product_order_$->{0..1}# 指定product_order表的分片策略，分片策略包括【分片键和分片算法】
spring.shardingsphere.sharding.tables.product_order.table-strategy.inline.sharding-column=user_id
spring.shardingsphere.sharding.tables.product_order.table-strategy.inline.algorithm-expression=product_order_$->{user_id % 2}

（6）单元测试

@Test
public void testInsertProductOrder() {for(int i=0; i<10; i++) {ProductOrderDO orderDO = new ProductOrderDO();orderDO.setOutTradeNo(UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-",""));orderDO.setCreateTime(new Date());orderDO.setPayAmount(100d);orderDO.setState("NEW");orderDO.setNickname("pandy-" + i);orderDO.setUserId(Long.parseLong(i + ""));productOrderMapper.insert(orderDO);}
}

分库分表执行逻辑

（7）主键重复问题

        使用自增主键，出现主键ID重复问题

3 分库分表常见主键ID生成策略

        需求：

                ① 性能强劲

                ② 全局唯一

                ③ 防止恶意用户根据ID规则来猜测和获取数据

        3.1 业界常见解决方案

                （1）自增ID，设置不同的自增步长

                        缺点：① 未来扩容比较麻烦

                                ② 主从切换时不一致可能会导致重复ID

                                ③ 性能瓶颈

                （2）UUID

UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-","");

                        优点：性能非常高，没有网络消耗

                        缺点：① 无序的字符串，不具备趋势自增特性

                                ② UUID太长，不易于存储，浪费存储空间

                （3）Redis发号器

                        利用Redis的incr 或incrby 来实现，原子操作，线程安全

                        缺点：① 需要占用网络资源，增加系统复杂性

                （4）snowflake雪花算法

                        twitter开源的分布式ID生成算法

                        生成的ID中包含时间戳，所以生成的ID按照时间递增

                        部署多台服务器，需要保证系统时间一样，机器编号不一样

                        缺点：依赖系统时间（时钟回拨问题）

                配置使用shardingjdbc的雪花算法

# 配置ID使用雪花算法
spring.shardingsphere.sharding.key-generator.column=id
spring.shardingsphere.sharding.key-generator.type=SNOWFLAKE

        看一下源码， shardingjdbc的雪花算法是怎么解决时钟回拨问题的？

4 广播表和绑定表配置 

        广播表：指所有的分片数据源中都存在的表，表结构和表中的数据在每个数据库中均完全一致

                如：字典表，配置表等

（1）创建一个配置表

CREATE TABLE `config` (`id` bigint unsigned NOT NULL COMMENT '主键id',`config_key` varchar(1024) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT '配置key',`config_value` varchar(1024) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT '配置value',`type` varchar(128) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT '类型',PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin;

（3）创建实体类

@Data
@TableName("config")
@EqualsAndHashCode(callSuper = false)
public class ConfigDO {@TableId(value = "id")private Long id;private String configKey;private String configValue;private String type;
}

（3）添加广播表配置

#配置广播表
spring.shardingsphere.sharding.broadcast-tables=config

（4）测试代码 

@Test
public void insertConfig() {ConfigDO configDO = new ConfigDO();configDO.setConfigKey("iphone");configDO.setConfigValue("iphone16秒杀广告");configDO.setType("AD");configMapper.insert(configDO);
}

5 分库分表核心流程

        解析 --> 路由 --> 改写 --> 执行 --> 结果归并

        （1）解析

                词法解析

                语法解析

        （2）路由

                分片路由（带分片键）：直接路由，标准路由，笛卡尔积路由

                广播路由（不带分片键）：全库表路由，全库路由，全实例路由

        （3）改写

                将逻辑SQL改写为可以正确执行的真实SQL

        （4）执行

                采用自动化的执行引擎

                内存限制模式：适用于OLAP（连接数量不做限制，多线程并发执行）

                连接限制模式：适用于OLAP（1库1线程，多库多线程，保证数据库资源足够多使用）

        （5）结果归并

                从各个数据节点获取多数据结果集，组合成为一个结果集

                流式归并：每一次从结果集中获取到数据

                内存归并：分片结果集的数据存储在内存中

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编程日记 2025/9/3 4:37:08

redisson的unlock方法

//分布式方式&#xff0c;分布式锁&#xff0c;采用redisson锁 RLock lock redissonClient.getLock(userId.toString());//lock方法会无限重试。getLock底层是hash&#xff0c;大key是userid&#xff0c;小key是线程&#xff0c;value是重入次数 try {//boolean b lock.tryLo…...

编程日记 2025/9/9 8:13:23

ffmpeg 切割视频失败 ffmpeg 命令参数 -vbsf 在新版本中已经被弃用，需要使用 -bsf:v 替代

ffmpeg 切割视频失败 ffmpeg 命令参数 -vbsf 在新版本中已经被弃用&#xff0c;需要使用 -bsf:v 替代 从日志中可以看到问题出在第一个 ffmpeg 命令执行时&#xff1a; Unrecognized option vbsf.Error splitting the argument list: Option not found这是因为 ffmpeg 命令参…...

编程日记 2025/9/7 11:14:27

设计模式——抽象工厂模式总结

理解了前面的工厂模式后&#xff0c;再理解抽象工厂模式就很容易了。 工厂模式&#xff1a;https://blog.csdn.net/inside802/article/details/147170118?spm1011.2415.3001.10575&sharefrommp_manage_link 抽象工厂模式就是工厂模式的更加抽象化&#xff0c;父类不仅不承…...

编程日记 2025/9/4 5:26:26

JavaScript 定时器

在 JavaScript 中&#xff0c;定时器是实现代码在特定时间间隔执行或延迟执行的重要工具。下面我们将深入探讨定时器的相关知识。 定时器基础 setTimeout() setTimeout() 函数用于在指定的延迟时间后执行一次回调函数。它接受两个参数&#xff0c;第一个参数是要执行的回调函…...

编程日记 2025/8/29 4:03:52

企业经营决策风险

在企业的经营过程中&#xff0c;领导者每天都在面对大量的决策——该扩大生产还是收缩业务&#xff1f;该增设销售渠道还是提升产品质量&#xff1f;但你知道吗&#xff0c;企业最大的成本&#xff0c;不是生产成本&#xff0c;也不是人工成本&#xff0c;而是决策错误的成本&a…...

编程日记 2025/9/9 1:30:05

【云安全】云原生-centos7搭建/安装/部署k8s1.23.6单节点

一、节点基本配置 1、准备操作系统 2、 修改主机名 hostnamectl set-hostname master-1 hostnamectl set-hostname node1 hostnamectl set-hostname node2#验证hostnamectl status 3、修改/etc/hosts cat <<EOF >>/etc/hosts 192.168.255.137 master-1 192.168…...

编程日记 2025/9/7 2:56:43

【已更新完毕】2025泰迪杯数据挖掘竞赛B题数学建模思路代码文章教学:基于穿戴装备的身体活动监测

基于穿戴装备的身体活动监测 摘要 本研究基于加速度计采集的活动数据&#xff0c;旨在分析和统计100名志愿者在不同身体活动类别下的时长分布。通过对加速度数据的处理&#xff0c;活动被划分为睡眠、静态活动、低强度、中等强度和高强度五类&#xff0c;进而计算每个志愿者在…...

编程日记 2025/9/5 12:10:12

力扣每日打卡 1922. 统计好数字的数目 (中等)

力扣 1922. 统计好数字的数目 中等 前言一、题目内容二、解题方法1. 暴力解法&#xff08;会超时&#xff0c;此法不通&#xff09;2. 快速幂运算3. 组合计数的思维逻辑分析组合计数的推导例子分析思维小结论 4.官方题解4.1 方法一&#xff1a;快速幂 三、快速幂运算快速幂运算…...

编程日记 2025/9/7 15:15:33

宝塔Linux面板 - 添加站点建站时没有域名实现 IP 地址访问测试（宝塔面板建站 IP 访问）

前言 使用面板添加站点时&#xff0c;必须要填写一个域名用来指向程序&#xff0c;没有域名怎么办&#xff1f; 答案&#xff1a;域名直接写 【服务器 IP 地址】 操作步骤 如果还没有添加站点&#xff0c;则直接在创建站点的时候&#xff0c;域名那填写服务器地址即可&#…...

编程日记 2025/9/7 5:11:13

【GitHub探索】mcp-go，MCP协议的Golang-SDK

近期大模型Agent应用开发方面&#xff0c;MCP的概念比较流行&#xff0c;基于MCP的ToolServer能力开发也逐渐成为主流趋势。由于笔者工作原因&#xff0c;主力是Go语言&#xff0c;为了调研大模型应用开发&#xff0c;也接触到了mcp-go这套MCP的SDK实现。 对于企业内部而言&am…...

编程日记 2025/8/26 17:08:19

手撕TCP内网穿透及配置树莓派

注意&#xff1a; 本文内容于 2025-04-13 15:09:48 创建&#xff0c;可能不会在此平台上进行更新。如果您希望查看最新版本或更多相关内容&#xff0c;请访问原文地址&#xff1a;手撕TCP内网穿透及配置树莓派。感谢您的关注与支持&#xff01; 之前入手了树莓派5&#xff0c;…...

编程日记 2025/9/1 19:00:13

人形机器人运动与操作： 控制、规划和学习方面的当前进展与挑战

前言 图 1&#xff1a;执行运动和操作任务的人形机器人&#xff1a;&#xff08;a&#xff09;HRP-4 在适应地形的同时擦拭木板[1]&#xff1b;&#xff08;b-g&#xff09;Digit、Hector[2]、Atlas、H1、Justin[3]和 Apollo 取放物体&#xff1b;&#xff08;h&#xff09;iCu…...

编程日记 2025/9/9 8:23:40