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Apache ShardingSphere簡介及使用詳解

 更新時間：2025年08月07日 09:28:34   作者：茫茫人海一粒沙  
Apache ShardingSphere 是一款開源的分布式數(shù)據(jù)庫生態(tài)系統(tǒng),主要用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的分片、讀寫分離和全鏈路壓測等功能,下面給大家介紹Apache ShardingSphere 初識使用,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

一 什么是 ShardingSphere？

1.1 背景：為什么需要分庫分表？

隨著系統(tǒng)數(shù)據(jù)量和用戶量不斷增長，傳統(tǒng)單體數(shù)據(jù)庫容易遇到瓶頸：

  • 寫入/查詢壓力大：單表千萬級數(shù)據(jù)，索引效率下降。

  • 存儲超限：單機磁盤空間和 IOPS 不堪重負。

  • 水平擴展困難：業(yè)務難以橫向拓展。

為了解決這些問題，開發(fā)者往往采用 分庫分表 技術，將一張大表分成多個小表，分布在不同數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)水平擴展和負載均衡。

1.2 什么是 Apache ShardingSphere？

Apache ShardingSphere 是一款開源的 分布式數(shù)據(jù)庫中間件框架，可以幫助開發(fā)者輕松實現(xiàn)：

  • 分庫分表
  • 讀寫分離
  • 分布式事務
  • 數(shù)據(jù)脫敏
  • 可觀測性 & 擴展治理能力

ShardingSphere 核心組件包括：

組件說明
ShardingSphere-JDBCJDBC 封裝層，嵌入應用中，適用于微服務架構
ShardingSphere-Proxy獨立部署的數(shù)據(jù)庫代理，支持多語言訪問
ShardingSphere-Sidecar（規(guī)劃中）面向云原生場景，Service Mesh 結構

1.3 ShardingSphere-JDBC 的核心功能

功能簡要說明
分庫分表按字段配置路由策略，自動將 SQL 分發(fā)到對應的數(shù)據(jù)庫/表
讀寫分離自動區(qū)分讀寫請求，路由到主/從數(shù)據(jù)庫
靈活分片策略支持取模、范圍、Hint、自定義算法等多種策略
事務支持支持本地事務和分布式事務（Seata/XA）
透明化使用對開發(fā)者來說使用方式與普通 JDBC 幾乎一致，只需配置邏輯表名

二、實踐部分：Java + H2 實現(xiàn)分庫分表

示例：使用 Java 原生程序 + ShardingSphere-JDBC + H2 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，模擬一個電商訂單系統(tǒng)按 user_id 分庫，order_id 分表。

2.1 項目結構

  • 使用 H2 數(shù)據(jù)庫模擬兩個庫 ds0, ds1
  • 每個庫中創(chuàng)建兩個分表 t_order_0, t_order_1
  • 邏輯表名：t_order

2.2 Maven 依賴配置

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.shardingsphere</groupId>
        <artifactId>shardingsphere-jdbc-core</artifactId>
        <version>5.4.1</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.h2database</groupId>
        <artifactId>h2</artifactId>
        <version>2.2.220</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.zaxxer</groupId>
        <artifactId>HikariCP</artifactId>
        <version>5.0.1</version>
    </dependency>
</dependencies>

2.3 核心代碼結構

1. 創(chuàng)建真實表（物理分表）

public static void createTables() throws SQLException {
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        String db = "ds" + i;
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:h2:mem:" + db + ";DB_CLOSE_DELAY=-1;MODE=MySQL", "sa", "")) {
            Statement stmt = conn.createStatement();
            for (int j = 0; j < 2; j++) {
                stmt.execute(String.format("""
                    CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_order_%d (
                        order_id BIGINT PRIMARY KEY,
                        user_id INT,
                        status VARCHAR(50)
                    )
                """, j));
            }
        }
    }
}

2. 配置分庫分表數(shù)據(jù)源

public static DataSource createDataSource() throws SQLException {
    Map<String, DataSource> dataSourceMap = new HashMap<>();
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        HikariDataSource ds = new HikariDataSource();
        ds.setJdbcUrl("jdbc:h2:mem:ds" + i + ";DB_CLOSE_DELAY=-1;MODE=MySQL");
        ds.setUsername("sa");
        ds.setPassword("");
        dataSourceMap.put("ds" + i, ds);
    }
    ShardingTableRuleConfiguration orderTableRule = new ShardingTableRuleConfiguration(
        "t_order", "ds${0..1}.t_order_${0..1}");
    orderTableRule.setDatabaseShardingStrategy(
        new StandardShardingStrategyConfiguration("user_id", "dbSharding"));
    orderTableRule.setTableShardingStrategy(
        new StandardShardingStrategyConfiguration("order_id", "tableSharding"));
    ShardingRuleConfiguration config = new ShardingRuleConfiguration();
    config.getTables().add(orderTableRule);
    config.getShardingAlgorithms().put("dbSharding",
        new AlgorithmConfiguration("INLINE", props("algorithm-expression", "ds${user_id % 2}")));
    config.getShardingAlgorithms().put("tableSharding",
        new AlgorithmConfiguration("INLINE", props("algorithm-expression", "t_order_${order_id % 2}")));
    return ShardingSphereDataSourceFactory.createDataSource(dataSourceMap, List.of(config), new Properties());
}

3. 插入與查詢數(shù)據(jù)

public static void insertOrder(DataSource ds, long orderId, int userId, String status) throws SQLException {
    try (Connection conn = ds.getConnection()) {
        PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("INSERT INTO t_order (order_id, user_id, status) VALUES (?, ?, ?)");
        ps.setLong(1, orderId);
        ps.setInt(2, userId);
        ps.setString(3, status);
        ps.executeUpdate();
    }
}
public static void queryOrders(DataSource ds) throws SQLException {
    try (Connection conn = ds.getConnection()) {
        ResultSet rs = conn.createStatement().executeQuery("SELECT * FROM t_order");
        while (rs.next()) {
            System.out.printf("order_id=%d, user_id=%d, status=%s%n",
                    rs.getLong("order_id"),
                    rs.getInt("user_id"),
                    rs.getString("status"));
        }
    }
}

2.4 程序入口

public static void main(String[] args) throws Exception {
    createTables();  // 創(chuàng)建實際分表
    DataSource shardingDataSource = createDataSource();
    insertOrder(shardingDataSource, 1001, 1, "INIT");
    insertOrder(shardingDataSource, 1002, 2, "PAID");
    insertOrder(shardingDataSource, 1003, 3, "SHIPPED");
    queryOrders(shardingDataSource);
}

輸出示例

order_id=1001, user_id=1, status=INIT
order_id=1002, user_id=2, status=PAID
order_id=1003, user_id=3, status=SHIPPED

ShardingSphere 已自動根據(jù)你配置的策略將數(shù)據(jù)路由到對應的庫和表！

總結

Apache ShardingSphere 提供了強大、靈活的分庫分表能力，通過合理配置可以極大提升系統(tǒng)的性能與擴展性：

  • 分片策略靈活，支持多種規(guī)則或自定義算法
  • 配置簡單，無需改動業(yè)務 SQL
  • 兼容性強，支持 JDBC、Spring Boot、YAML 等多種使用方式

無論你是中小項目的快速原型，還是大規(guī)模高并發(fā)系統(tǒng)，ShardingSphere 都是一個值得一試的解決方案。

完整代碼

package org.example;
import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;
import org.apache.shardingsphere.driver.api.ShardingSphereDataSourceFactory;
import org.apache.shardingsphere.infra.config.algorithm.AlgorithmConfiguration;
import org.apache.shardingsphere.sharding.api.config.ShardingRuleConfiguration;
import org.apache.shardingsphere.sharding.api.config.rule.ShardingTableRuleConfiguration;
import org.apache.shardingsphere.sharding.api.config.strategy.sharding.StandardShardingStrategyConfiguration;
import javax.sql.DataSource;
import java.sql.*;
import java.util.*;
public class ShardingH2Example {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        createTables(); //  注意：用 DriverManager 直連底層 db 建表
        DataSource shardingDataSource = createDataSource();
        // 插入測試數(shù)據(jù)
        insertOrder(shardingDataSource, 1001, 1, "INIT");
        insertOrder(shardingDataSource, 1002, 2, "PAID");
        insertOrder(shardingDataSource, 1003, 3, "SHIPPED");
        // 查詢測試數(shù)據(jù)
        queryOrders(shardingDataSource);
    }
    public static DataSource createDataSource() throws Exception {
        Map<String, DataSource> dataSourceMap = new HashMap<>();
        // 模擬兩個庫：ds0 和 ds1（分別用兩個內(nèi)存 H2 實例模擬）
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            HikariDataSource ds = new HikariDataSource();
            ds.setJdbcUrl("jdbc:h2:mem:ds" + i + ";DB_CLOSE_DELAY=-1;MODE=MySQL");
            ds.setUsername("sa");
            ds.setPassword("");
            dataSourceMap.put("ds" + i, ds);
        }
        // 分表規(guī)則配置
        ShardingTableRuleConfiguration orderTableRule = new ShardingTableRuleConfiguration(
                "t_order", "ds${0..1}.t_order_${0..1}");
        // 分庫策略（user_id）
        orderTableRule.setDatabaseShardingStrategy(new StandardShardingStrategyConfiguration(
                "user_id", "dbSharding"));
        // 分表策略（order_id）
        orderTableRule.setTableShardingStrategy(new StandardShardingStrategyConfiguration(
                "order_id", "tableSharding"));
        ShardingRuleConfiguration shardingRuleConfig = new ShardingRuleConfiguration();
        shardingRuleConfig.getTables().add(orderTableRule);
        Properties dbProps = new Properties();
        dbProps.setProperty("algorithm-expression", "ds${user_id % 2}");
        shardingRuleConfig.getShardingAlgorithms().put("dbSharding",
                new AlgorithmConfiguration("INLINE", dbProps));
        Properties tableProps = new Properties();
        tableProps.setProperty("algorithm-expression", "t_order_${order_id % 2}");
        shardingRuleConfig.getShardingAlgorithms().put("tableSharding",
                new AlgorithmConfiguration("INLINE", tableProps));
        return ShardingSphereDataSourceFactory.createDataSource(dataSourceMap, List.of(shardingRuleConfig), new Properties());
    }
    public static void createTables() throws SQLException {
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            String dbName = "ds" + i;
            try (Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:h2:mem:" + dbName + ";DB_CLOSE_DELAY=-1;MODE=MySQL", "sa", "")) {
                Statement stmt = conn.createStatement();
                for (int j = 0; j < 2; j++) {
                    String sql = String.format("""
                        CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_order_%d (
                            order_id BIGINT PRIMARY KEY,
                            user_id INT,
                            status VARCHAR(50)
                        )
                """, j);
                    stmt.execute(sql);
                }
            }
        }
    }
    // 輔助方法用于手動連接底層 H2 數(shù)據(jù)源
    private static HikariDataSource getH2DataSource(String name) {
        HikariDataSource ds = new HikariDataSource();
        ds.setJdbcUrl("jdbc:h2:mem:" + name + ";DB_CLOSE_DELAY=-1;MODE=MySQL");
        ds.setUsername("sa");
        ds.setPassword("");
        return ds;
    }
    public static void insertOrder(DataSource ds, long orderId, int userId, String status) throws SQLException {
        try (Connection conn = ds.getConnection()) {
            PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("INSERT INTO t_order (order_id, user_id, status) VALUES (?, ?, ?)");
            ps.setLong(1, orderId);
            ps.setInt(2, userId);
            ps.setString(3, status);
            ps.executeUpdate();
        }
    }
    public static void queryOrders(DataSource ds) throws SQLException {
        try (Connection conn = ds.getConnection()) {
            ResultSet rs = conn.createStatement().executeQuery("SELECT * FROM t_order");
            System.out.println("Query Results:");
            while (rs.next()) {
                System.out.printf("order_id: %d, user_id: %d, status: %s%n",
                        rs.getLong("order_id"),
                        rs.getInt("user_id"),
                        rs.getString("status"));
            }
        }
    }
}

到此這篇關于Apache ShardingSphere 初識使用的文章就介紹到這了,更多相關Apache ShardingSphere使用內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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