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[Java知识库]基于模板模式与多线程的高效集成数据处理

高效处理集成数据

从外部系统集成的数据一般需要经过一定的处理才能写入正式表,常见的实现需要满足下面几点:

  • 定时任务触发集成数据后处理
  • 防止定时任务频繁触发导致数据错乱
  • 处理数据要足够快
  • 大批量数据同时处理不能出现OOM
  • 定时任务平台回调反馈结果

以上几点同时满足,集成数据才能准确。但是经过实践发现,团队写的代码很多都是重复的,可以考虑使用模板方法模式对集成数据进行优化。

1、算法结构

如图,抽象模板类AbstractIntegrateTemplate中的integrate方法定义了算法执行的骨架,该方法中的会调用抽象方法:countRawData、fetchRawData和insertUpdateData;这三个方法分别用来查询待处理数据总数、分批查询待处理数据、待处理数据插入正式表与更新处理状态等;具体的实现交给子类来做,这里的IntegrateBookData子类就实现了上述的三个抽象方法。

2、算法实现

首先定义抽象模板类AbstractIntegrateTemplate,该类的integrate方法定义集成数据的总体流程,为了防止出现定时任务频繁调用,导致数据错乱问题,引入分布式锁对任务进行加锁,保障一个任务完成之后,才能进行下一个任务;为了提高效率,引入线程池,采用多线程处理数据插入和数据更新

@Slf4j
public abstract class AbstractIntegrateTemplate {

    /**
     * 当个线程每次处理的数量
     */
    private static final int BATCH_SIZE = 100;

    /**
     * 线程数,根据实际硬件设定
     */
    private static final int MAX_TREAD_NUM = 10;

    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;

    /**
     * 获取待处理的数据总数
     *
     * @return 数据总数
     */
    abstract int countRawData();

    /**
     * 分批次取回数据
     *
     * @param batchSize 每批次数据量
     * @return 待处理数据
     */
    abstract public List<?> fetchRawData(int batchSize);

    /**
     * 数据插入或更新到正式表,更新接口表数据状态
     *
     * @param list 待处理数据
     * @return 处理数据结果数
     */
    abstract public Integer insertUpdateData(List<?> list);

    /**
     * 线程池
     */
    private final ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

    /**
     * 集成数据流程入口
     *
     * @param bizKey 业务键
     * @return 返回
     */
    public BasicResponse integrate(String bizKey) {
        log.info("begin to integrate data,bizKey={}", bizKey);
        RLock lock = redissonClient.getLock(bizKey);
        int rowDataCount = 0;
        Integer handledCount = 0;
        long timeCost = 0;
        try {
            // 获取锁
            if (lock.tryLock(5, 3600, TimeUnit.SECONDS)) {
                long startTime = System.currentTimeMillis();

                // 1、获取待处理的原始数据
                rowDataCount = countRawData();
                if (rowDataCount <= 0) {
                    return new BasicResponse("no new integration data need to handle");
                }

                // 2、划分处理次数,一次只加加载MAX_TREAD_NUM * BATCH_SIZE条数据进内存,防止OOM
                int times = rowDataCount % (MAX_TREAD_NUM * BATCH_SIZE) == 0 ?
                        rowDataCount / (MAX_TREAD_NUM * BATCH_SIZE) : rowDataCount / (MAX_TREAD_NUM * BATCH_SIZE) + 1;
                for (int i = 0; i < times; i++) {
                    // 3、取出一次多线程待处理的数据
                    List<?> rowData = fetchRawData(MAX_TREAD_NUM * BATCH_SIZE);

                    // 4、按照线程数和每个线程处理数据量,切分数据
                    List<Future<Integer>> futureList = new ArrayList<>();
                    int treadNum = rowData.size() % BATCH_SIZE == 0 ?
                            rowData.size() / BATCH_SIZE : rowData.size() / BATCH_SIZE + 1;
                    for (int j = 0; j < treadNum; j++) {
                        List<?> list;
                        if ((j + 1) * BATCH_SIZE > rowData.size()) {
                            list = rowData.subList(j * BATCH_SIZE, rowData.size());
                        } else {
                            list = rowData.subList(j * BATCH_SIZE, (j + 1) * BATCH_SIZE);
                        }

                        // 4.1 提交异步任务
                        int finalI = i;
                        int finalJ = j;
                        Future<Integer> futureTask = executorService.submit(new Callable<Integer>() {
                            @Override
                            public Integer call() throws Exception {
                                Integer result = insertUpdateData(list);
                                int startIdx = finalI * (MAX_TREAD_NUM * BATCH_SIZE) + finalJ * BATCH_SIZE;
                                log.info("success to handle [{}-{}] for bizKey:{}", startIdx, startIdx + BATCH_SIZE, bizKey);
                                return result;
                            }
                        });
                        futureList.add(futureTask);
                    }

                    // 4.2 等待这一批次多线程处理的返回结果
                    for (Future<Integer> futureTask : futureList) {
                        try {
                            Integer taskResult = (Integer) futureTask.get();
                            handledCount += taskResult;
                            log.info("Integration [{}] futureTask result={},current handledCount={}", bizKey,
                                    taskResult, handledCount);
                        } catch (ExecutionException e) {
                            log.error("get future task result error:", e);
                        }
                    }
                    // 及时释放内存
                    rowData.clear();
                }
                // 释放锁
                lock.unlock();
                log.info("unlock [{}] success", bizKey);
                timeCost = System.currentTimeMillis() - startTime;
            } else {
                return new BasicResponse("current task is blocked by previous one,please wait for a while");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            log.error("get redisson lock error:", e);
        }
        return new BasicResponse(String.format("[%s] integration result->rowDataCount:%d, handledCount=%d," +
                "cost time=%d s", bizKey, rowDataCount, handledCount, timeCost / 1000));
    }
}

代码首先获取总的待处理数据总数,然后根据批次处理数量=线程数*单线程处理数量 计算出需要提取数据的数量,再循环去取待处理数据,每次取批次处理数量 条数据,再将数据按照单线程处理数量进行拆分,新增线程进入线程池处理,接着阻塞等待多线程处理的结果,再进行下一个批次的处理

假设现在需要集成book数据,数据先进入book_ti_t表,然后进入book_t表,IntegrateBookData类继承AbstractIntegrateTemplate,实现其定义的抽取数据的三个抽象方法:

@Component
@Slf4j
public class IntegrateBookData extends AbstractIntegrateTemplate {

    @Autowired
    private BookTiMapper bookTiMapper;

    @Autowired
    private BookMapper bookMapper;

    @Override
    int countRawData() {
        QueryWrapper<BookTiPo> queryWrapper = new QueryWrapper<>();
        queryWrapper.eq("handle_flag", HandleFlagEnum.NOT_HANDLE.getValue());
        return bookTiMapper.selectCount(queryWrapper);
    }

    @Override
    public List<?> fetchRawData(int batchSize) {
        return bookTiMapper.selectByOffset(batchSize);
    }

    @Override
    @Transactional
    public Integer insertUpdateData(List<?> list) {
        log.info("insertUpdateData list.size={}", list.size());
        if (CollectionUtils.isEmpty(list)) {
            return 0;
        }
        List<BookTiPo> bookTiPos = (List<BookTiPo>) list;
        bookMapper.insertUpdateBook(bookTiPos);
        UpdateWrapper<BookTiPo> updateWrapper = new UpdateWrapper<>();
        List<Long> ids = bookTiPos.stream().map(BookTiPo::getId).collect(Collectors.toList());
        updateWrapper.in("id", ids);
        BookTiPo bookTiPo = BookTiPo.builder().handleFlag(HandleFlagEnum.HANDLED.getValue()).build();
        bookTiMapper.update(bookTiPo, updateWrapper);
        return list.size();
    }
}

其中的BookTiMapper和BookMapper使用了mybatis-plus:

public interface BookTiMapper extends BaseMapper<BookTiPo> {
    List<BookTiPo> selectByOffset(@Param("pageSize") int pageSize);
}

public interface BookMapper extends BaseMapper<BookPo> {
    int insertUpdateBook(@Param("list")List<BookTiPo> list);
}

@Data
@Builder
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@TableName("book_t")
public class BookPo {
    @TableId("id")
    private Long id;

    @TableField("number")
    private String number;

    @TableField("name")
    private String name;

    @TableField("author")
    private String author;

    @TableField("price")
    private BigDecimal price;
}

@Data
@Builder
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@TableName("book_ti_t")
public class BookTiPo {
    @TableId("id")
    private Long id;

    @TableField("number")
    private String number;

    @TableField("name")
    private String name;

    @TableField("author")
    private String author;

    @TableField("price")
    private BigDecimal price;

    @TableField("handle_flag")
    private Integer handleFlag;
}

xml如下:

<mapper namespace="com.xxx.xlt.mybatis.mapper.BookTiMapper">
    <select id="selectByOffset" resultType="com.xxx.xlt.mybatis.model.po.BookTiPo">
        SELECT
            `id` AS id,
            `name` AS NAME,
            `number` AS number,
            `price` AS price,
            `author` AS author,
            `handle_flag` AS handleFlag
        FROM
            book_ti_t t
        WHERE
            t.handle_flag = 0
            LIMIT #{pageSize}
    </select>
</mapper>

<mapper namespace="com.xxx.xlt.mybatis.mapper.BookMapper">
    <insert id="insertUpdateBook">
      <if test="list!=null and list.size()>0">
          <foreach collection="list" item="po" index="idx" separator=";">
              insert into book_t (
                  name,
                  number,
                  author,
                  price
              )  values (
                  #{po.name},
                  #{po.number},
                  #{po.author},
                  #{po.price}
              )
              on duplicate key update
                  name=values(name),
                  author=values(author),
                  price=values(price)
          </foreach>
      </if>
    </insert>
</mapper>

创建服务类进行调用

@Service
@Slf4j
public class BookService implements IBookService {
    @Autowired
    private BookTiMapper bookTiMapper;

    @Autowired
    private IntegrateBookData integrateBookData;

    @Override
    public BasicResponse integrateData() {
        return integrateBookData.integrate("IntegrateBookData");
    }

    @Override
    public BasicResponse generateTestData(int total) {
        if (total<=0) {
            return null;
        }
        for (int i=0;i<total;i++) {
            Random random = new Random();
            BookTiPo tiPo = BookTiPo.builder().name(RandomStringUtils.randomAlphabetic(10))
                    .author(RandomStringUtils.randomAlphabetic(8))
                    .number(RandomStringUtils.randomAlphabetic(8))
                    .price(new BigDecimal(random.nextInt(100)))
                    .handleFlag(HandleFlagEnum.NOT_HANDLE.getValue())
                    .build();
            bookTiMapper.insert(tiPo);
        }
        return new BasicResponse("success to generate:"+total);
    }
}
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加:2022-03-24 00:21:20  更:2022-03-24 00:24:49 
 
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