一、多数据源应用场景分析

在大型企业级应用中，多数据源架构通常用于解决以下问题：

读写分离：主库处理写操作，从库处理读操作
分库分表：按业务维度拆分数据库，如订单库、用户库
多租户系统：不同租户使用独立数据库实例
混合存储：同时使用关系型数据库和非关系型数据库

传统实现方式存在明显缺陷：通过XML配置多个数据源时，需要手动指定数据源名称，无法在运行时动态切换。这导致代码耦合度高，维护困难，特别是在需要频繁切换数据源的场景下效率低下。

二、核心组件设计与实现

2.1 数据源常量定义

建立统一的数据源标识管理，避免硬编码带来的维护问题：

package com.example.datasource;
public final class DataSourceConstants {
    // 主数据源标识
    public static final String MASTER = "master";
    // 从数据源标识
    public static final String SLAVE = "slave";
    // 审计数据源标识
    public static final String AUDIT = "audit";
    private DataSourceConstants() {
        throw new IllegalStateException("Utility class");
    }
}

2.2 线程上下文管理

采用ThreadLocal实现线程级别的数据源隔离，确保多线程环境下的数据安全：

package com.example.datasource;
public class DataSourceContextHolder {
    private static final ThreadLocal<String> CONTEXT_HOLDER = ThreadLocal.withInitial(() -> DataSourceConstants.MASTER);
    public static void setDataSource(String dataSource) {
        if (!isValidDataSource(dataSource)) {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid data source: " + dataSource);
        }
        CONTEXT_HOLDER.set(dataSource);
    }
    public static String getDataSource() {
        return CONTEXT_HOLDER.get();
    }
    public static void clear() {
        CONTEXT_HOLDER.remove();
    }
    private static boolean isValidDataSource(String dataSource) {
        // 验证数据源是否在预定义列表中
        return Stream.of(DataSourceConstants.MASTER, 
                        DataSourceConstants.SLAVE, 
                        DataSourceConstants.AUDIT)
                    .anyMatch(ds -> ds.equals(dataSource));
    }
}

关键设计点：

使用withInitial设置默认数据源
添加数据源有效性验证
提供清晰的清理方法防止内存泄漏
线程隔离确保并发安全

2.3 动态数据源路由

继承AbstractRoutingDataSource实现自定义路由逻辑：

package com.example.datasource;
import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;
public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {
    @Override
    protected Object determineCurrentLookupKey() {
        return DataSourceContextHolder.getDataSource();
    }
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        // 验证所有数据源是否配置正确
        Map<Object, Object> targetDataSources = getTargetDataSources();
        if (targetDataSources == null || targetDataSources.isEmpty()) {
            throw new IllegalStateException("No data sources configured");
        }
        super.afterPropertiesSet();
    }
}

实现要点：

重写determineCurrentLookupKey方法返回当前线程的数据源标识
在afterPropertiesSet中添加配置验证
保持与Spring生命周期的兼容性

三、完整配置方案

3.1 Java配置类实现

@Configuration
public class DataSourceConfig {
    @Bean
    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.master")
    public DataSource masterDataSource() {
        return DataSourceBuilder.create().build();
    }
    @Bean
    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.slave")
    public DataSource slaveDataSource() {
        return DataSourceBuilder.create().build();
    }
    @Bean
    public DataSource dynamicDataSource() {
        Map<Object, Object> dataSourceMap = new HashMap<>();
        dataSourceMap.put(DataSourceConstants.MASTER, masterDataSource());
        dataSourceMap.put(DataSourceConstants.SLAVE, slaveDataSource());
        DynamicDataSource dynamicDataSource = new DynamicDataSource();
        dynamicDataSource.setTargetDataSources(dataSourceMap);
        dynamicDataSource.setDefaultTargetDataSource(masterDataSource());
        return dynamicDataSource;
    }
    @Bean
    public SqlSessionFactory sqlSessionFactory() throws Exception {
        SqlSessionFactoryBean sessionFactory = new SqlSessionFactoryBean();
        sessionFactory.setDataSource(dynamicDataSource());
        // 其他配置...
        return sessionFactory.getObject();
    }
}

3.2 配置文件示例

spring:
  datasource:
    master:
      jdbc-url: jdbc:mysql://localhost:3306/master_db
      username: root
      password: password
      driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    slave:
      jdbc-url: jdbc:mysql://localhost:3306/slave_db
      username: root
      password: password
      driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver

四、高级应用技巧

4.1 基于注解的动态切换

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface DataSourceSwitch {
    String value() default DataSourceConstants.MASTER;
}
public class DataSourceAspect {
    @Before("@annotation(dataSourceSwitch)")
    public void beforeSwitchDataSource(JoinPoint joinPoint, DataSourceSwitch dataSourceSwitch) {
        DataSourceContextHolder.setDataSource(dataSourceSwitch.value());
    }
    @After("@annotation(dataSourceSwitch)")
    public void afterSwitchDataSource(JoinPoint joinPoint, DataSourceSwitch dataSourceSwitch) {
        DataSourceContextHolder.clear();
    }
}

4.2 动态数据源扩展

支持运行时添加新数据源：

@Service
public class DataSourceManager {
    @Autowired
    private DynamicDataSource dynamicDataSource;
    public void addDataSource(String name, DataSource dataSource) {
        Map<Object, Object> targetDataSources = new HashMap<>(dynamicDataSource.getTargetDataSources());
        targetDataSources.put(name, dataSource);
        dynamicDataSource.setTargetDataSources(targetDataSources);
        dynamicDataSource.afterPropertiesSet(); // 刷新配置
    }
}

4.3 监控与维护

建议实现以下监控指标：

数据源切换次数统计
各数据源连接池状态
切换失败率监控
连接泄漏检测

五、最佳实践建议

连接池配置：不同数据源应配置不同的连接池参数，主库侧重写性能，从库侧重读并发
异常处理：捕获数据源切换异常，提供降级策略
事务管理：确保在事务方法内不切换数据源
性能优化：对频繁切换的场景考虑本地缓存数据源对象
测试覆盖：重点测试多线程环境下的数据源隔离性

六、常见问题解决方案

事务失效问题：确保@Transactional注解的方法内不切换数据源
内存泄漏：在finally块中调用DataSourceContextHolder.clear()
连接超时：合理配置连接池的maxWait参数
类型不匹配：确保所有数据源使用相同的JDBC驱动版本

通过以上方案，开发者可以构建出灵活、安全、可维护的多数据源架构，满足复杂业务场景的需求。实际项目中，建议结合具体业务特点进行适当调整，并建立完善的监控体系确保系统稳定运行。

Spring框架下动态多数据源配置与实现方案