CobarClient源码分析（1）

CobarClient是阿里巴巴公司开发一个的开源的、基于iBatis和Spring的分布式数据库访问层。为了支持iBatis，Spring框架提供了一个SqlMapClientTemplate，通过模板模式简化了在Spring框架中对于iBatis中的使用。而CobarClient则继承了SqlMapClientTemplate,提供了CobarSqlMapClientTemplate给应用使用。CobarSqlMapClientTemplate和SqlMapClientTemplate继承关系如下：

在 CobarSqlMapClientTemplate持有的众多属性中，比较重要的有cobarDataSourceService(提供多数据源的管理服务)、router（Sql路由接口的实现）、concurrentRequestProcessor（Sql并发执行的命令类），下面就从路由规则到最终的Sql执行来分析一下CobarClient的原理。

1. 路由规则的生成与执行。

根据CobarClient的文档，CobarClient一共提供了四种路由规则：

• NamespaceShardingRule：针对iBatis中Sql Map定义的，属于某一个NameSpace的Sql语句执行某一个路由规则，根据路由的结果选择一个或者多个数据分区。
• Namespace(Only)Rule：针对iBatis中Sql Map定义的，属于某一个NameSpace的Sql语句无差别的将Sql语句路由到一个或者多个数据分区。
• SqlActionShardingRule：针对iBatis中Sql Map定义的某一个Sql Id对应的Sql语句，执行某一个路由规则，根据路由的结果选择一个或者多个数据分区。
• SqlAction(Only)Rule：针对iBatis中Sql Map定义的某一个Sql Id对应的Sql语句，无差别的将这个语句路由到一个或者多个数据分区。

在CobarClient中这四个路由规则，分别对应四个具体的实现类，而这四个实现类，都实现了IRoutingRule这个接口，继承关系如下所示：

在４种路由规则分别具体对应的实现类中，都实现了isDefinedAt(IBatisRoutingFact routingFact)这个方法，这个方法实现的功能判断现在要执行的Sql语句是不是可以匹配当前的路由规则实例。这个方法的参数，routingFact的类型是IBatisRoutingFact，代表的是一个路由上下文信息：

public class IBatisRoutingFact {

　　private String action;　// SQL identity

　　private Object argument;　// the argument of SQL action

}

举个例子，看看IBatisNamespaceRule类中isDefinedAt方法的实现如下：

public boolean isDefinedAt(IBatisRoutingFact routingFact) {

　　Validate.notNull(routingFact);

　　String namespace = StringUtils.substringBeforeLast(routingFact.getAction(), ".");

　　return StringUtils.equals(namespace, getTypePattern());

}

实际完成的工作很简单，就是看看当前的Sql Id的NameSpace是否和规则定义的NameSpace一致，如果一致，表示使用该路由规则。清楚了路由规则的实现之后，那么这么多路由规则又是怎么汇总到CobarSqlMapClientTemplate中的呢?根据CobarClient文档中的说明：

默认情况下, CobarClientInternalRouter将接收4组不同类型的路由规则, 但路由规则的类型对于用户来说实际上是不必要的, 所以, 为了避免用户过多的纠缠于CobarClientInternalRouter的实现细节, 我们给出了针对CobarClientInternalRouter配置的一个Spring的FactoryBean实现, 以帮助简化CobarClientInternalRouter的配置, 该FactoryBean实现类为com.alibaba.cobar.client.router.config.CobarInteralRouterXmlFactoryBean。CobarInteralRouterXmlFactoryBean将根据指定的xml形式的配置文件中的内容, 自动构建不同类型的路由规则, 然后注入到它将最终返回的CobarClientInternalRouter实例之上。 而读取, 解析配置信息, 并构建不同类型路由规则等 “琐事” 将完全对用户透明。

一个典型的路由规则文件可能如下

<rules>

  <rule>

    <namespace>com.alibaba.cobar.client.entity.Follower</namespace>

    <shards>partition1</shards>

  </rule>

  <rule>

    <sqlmap>com.alibaba.cobar.client.entity.Follower.create</sqlmap>

    <shards>p1, p2</shards>

  </rule>

  <rule>

    <sqlmap>com.alibaba.cobar.client.entity.Follower.create</sqlmap>

    <shardingExpression>id&gt;10000 and id&lt; 20000</shardingExpression>

    <shards>p1, p2</shards>

  </rule>

  <rule>

    <namespace>com.alibaba.cobar.client.entity.Follower</namespace>

    <shardingExpression>id&gt;10000 and id&lt; 20000</shardingExpression>

    <shards>p1, p2</shards>

  </rule>

</rules>

解析了完所有的路由规则配置文件之后，CobarClientInternalRouter类的实例将持有一个List，该List的定义如下：

private List<Set<IRoutingRule<IBatisRoutingFact, List<String>>>> ruleSequences

实际上，这个List只有4个元素，每一个元素是一个集合，分别对应之前提到的四种路由规则。而每个集合中的元素都是一个具体的规则实现类。当具体执行一个Sql语句之前，CobarSqlMapClientTemplate通过它持有的CobarClientInternalRouter实例的doRoute方法来实现具体的路由规则选择，可见CobarClientInternalRouter实际上充当了一个门面(Facade)的作用，汇总了所有的路由信息，而且CobarSqlMapClientTemplate是一个更高层的门面。
   在doRoute方法中，有两层循环，第一层循环，遍历ruleSequence这个List，第二层循环遍历List中每个Set

for (Set<IRoutingRule<IBatisRoutingFact, List<String>>> ruleSet : getRuleSequences()) {

　　ruleToUse = searchMatchedRuleAgainst(ruleSet, routingFact);

    if (ruleToUse != null) {

    　　break;

    }

}

在searchMatchedRuleAgainst方法中，执行第二次遍历

for (IRoutingRule<IBatisRoutingFact, List<String>> rule : rules) {

　　if (rule.isDefinedAt(routingFact)) {

    　　return rule;

    }

}

在这里最终调用之前提到的isDefinedAt方法，两次遍历了ruleSequence之后，将获得一个Map，
SortedMap<String, DataSource> resultMap 表示的这次Sql语句执行需要用对应的数据源。

２．Sql的执行
   当CobarSqlMapClientTemplate通过CobarClientInternalRouter获取到了本次Sql执行对应的数据源之后，将进入到Sql执行的阶段。在Spring框架中，提供了一个接口SqlMapClientCallback接口，CobarSqlMapClientTemplate在每一次执行Sql语句之前，都会生成一个SqlMapClientCallback的内部类，该内部类实现了SqlMapClientCallback接口中定义的回调函数，doInSqlMapClient。例如，在某一次查询语句之前，对应的内部类可能是：

callback = new SqlMapClientCallback() {

　　public Object doInSqlMapClient(SqlMapExecutor executor)　throws SQLException {

 　　　return executor.queryForList(statementName, parameterObject,skipResults, maxResults);

    }

};

具体到Sql语句的执行，CobarClient命令模式结合回调函数的方式来实现，标准的命令模式结构图如下：

在CobarSqlMapClientTemplate中，担任ConcreteCommand角色的是IConcurrentRequestProcessor，它的执行方法为：

List<Object> process(List<ConcurrentRequest> requests)

不同的是，为了支持Sql并行执行，这里传入的不是单个的request，而是由多个ConcurrentRequest类型的request组成的List（这里的ConcurrentRequest可以看成命令模式的中的Receiver），不同的是在ConcurrentRequest类中是通过多线程加调用SqlMapClientCallback中的回调函数的方式来实现命令模式中Receiver的action方法的。在IConcurrentRequestProcessor调用process方法之后，会通过多线程的方式来执行SqlMapClientCallback中的回调函数，

request.getExecutor().submit(new Callable<Object>() {

  public Object call() throws Exception {

    try {

      return executeWith(connection, action);

    } finally {

      latch.countDown();

    }

  }

} )

executeWith中connection具体的数据源的连接，action就是之前提到的匿名内部类，在executeWith方法中，会调用这个内部的回调函数：

protected Object executeWith(Connection connection, SqlMapClientCallback action) {

        SqlMapSession session = getSqlMapClient().openSession();

        try {

            try {

                session.setUserConnection(connection);

            } catch (SQLException e) {

                throw new CannotGetJdbcConnectionException("Could not get JDBC Connection", e);

            }

            try {

                return action.doInSqlMapClient(session);

            } catch (SQLException ex) {

                throw new SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator().translate("SqlMapClient operation",

                        null, ex);

            }

        } finally {

            session.close();

        }

    }

当执行完SqlMapClientCallback中的doInSqlMapClient方法之后，CobarSqlMapClientTemplate还会对多个Sql语句执行获取的结果进行简单的合并之后在返回给应用程序，至此，整个Sql的分布式数据库执行才算结束。

３. 一点体会
CobarClient扩展了Spring提供的SqlMapClientTemplate，在Sql执行之前根据数据路由规则获取了真正要执行的数据分区，在Sql执行之后在进行结果集的简单合并，最终实现了分布式数据库的数据路由功能，但是CorBarClient不是没有缺点

1. 数据合并功能的羸弱：CobarClient并没有引入Sql语句的解析，对于数据的合并是在应用层做的，而且现在只能支持简单的合并，当应用程序有比较复杂的结果集处理要求的时候，例如order by，group by等，需要自己去实现merge类，而且由于没有Sql语句的解析，即使实现了，也很难做到通用。
2. 路由算法的效率：根据CobarClient的文档：
            我们可以根据情况提供不同的ICobarRouter实现类, 比如Cobar Client默认提供的com.alibaba.cobar.client.router.CobarClientInternalRouter和 om.alibaba.cobar.client.router.DefaultCobarClientInternalRouter， 或者如果路由规则数量很多, 为了保证性能, 也可以实现基于Rete等算法的实现类等. 没有特殊需求的情况下,我们默认采用CobarClientInternalRouter作为CobarSqlMapClientTemplate使用的 默认Router实现. 但用户也可以根据情况选用DefaultCobarClientInternalRouter， 二者的使用是类似的。DefaultCobarClientInternalRouter在CobarClientInternalRouter的基础 上， 对路由规则的匹配进行了分组优化， 通过配置时期的复杂度换取运行时期的简单高效。 如果规则很多的话，可以考虑使用DefaultCobarClientInternalRouter。
           之前代码分析的CobarClientInternalRouter的doRoute实现，在两层的循环中，如果有n个具体的路由规则，那么最坏的情况，要执行n次路由判断，算法的效率是O(n)。文档说DefaultCobarClientInternalRouter的doRoute实现效率更高（但是DefaultCobarClientInternalRouter的doRoute方法没有用到cache，而CobarClientInternalRouter用到了），但实际上只是对于ruleSequences根据Namespace做了分组，那么当有n个路由规则，m个namespace的时候，算法的效率是O(n/m)。由于在每个sql语句执行之前，都需要执行doRoute方法来路由，所以如果用HashMap来保存Sql Id和路由规则的对应关系，算法的效率将提高到O(1)，这样算法的时间消耗不会随着路由规则的增多而增长。
3. 路由规则的设计和解析：路由规则的解析，CobarClient使用的XStream这个开源的包，这样的话，当路由规则文件要新增结点或者某个结点要新增属性的时候，XStream并不能做到很灵活。此外，CobarInteralRouterXmlFactoryBean中根据路由规则解析文件的时候，基本上都是用if else的语句来做判断的，这是一种代码的坏味道。此外，根据之前路由规则的继承图可以看到，在具体的路由规则实现类之上，还有三个抽象的路由规则类，我推倒是CobarClient的设计者刚开始的时候，是为了以后的路由规则能够扩展，但是他最后发现四种规则就能涵盖一切情况，但是没有对代码进行必要的重构。
4. 代码的风格：这是一个小问题，但是确实很影响代码的理解。例如在iBatis语境中默认的Sql Id到了IBatisRoutingFact就变成
   private String action了。Rule文件中的namespace到了具体的规则类之中，就变成了private String typePatten。这种情况充斥于整个代码之中，于是最后你能发现，ICobarRouter的默认实现类是CobarClientInternalRouter而不是DefaultCobarClientInternalRouter。

瑕不掩瑜，如果需要一个轻量级的，支持分布式数据库的数据访问层框架，并且应用不需要对于查询的结果集做过于复杂的排序聚会等操作，CobarClient是一个不错的选择。