Spring Boot下如何实现数据库的多租户

在我们常规开发的SaaS平台中，我们有个很常用的需求是通过多租户将不同用户之间的数据和资源隔离开。

通常情况下，多租户有三种形式：

1、分区（Partitioned）数据：不同租户的数据都在一张表里，通过一个值（tenantId）来区分不同的租户。

2、分结构（Schema）：不同的租户数据放置在相同数据库实例的不同结构（Schema）中。

3、分数据库（Database）：不同租户的数据放置在不同的数据中。

在Spring Boot中，多租户的能力是由Hibernate提供的，我们在本文中结合Spring Data JPA一起对三种多租户的模式进行演示。本文不需要你具备任何Spring Data JPA和Hibernate基础，也可以通过本文领略下Spring Data JPA。

多租户最最简单也是最常用的多租户方式是“分区数据“”，而这个功能是Hibernate 6.0才具有的功能，而Spring Boot 2.x只支持Hibernate 5.x，所以使用“分区数据”的方式进行多租户需要采用Spring Boot 3.x。幸运的是Spring Boot 3.0将于今年11月份发布，到时候你就可以在生产环境使用本功能了。

“分结构”和“分数据库”的实现方式Spring Boot 2.x是支持的，本文为了演示简单以及远期的前瞻性，将全部以Spring Boot 3.0来实现。

首先，我们从最简单的开始。

1、“分区数据”多租户

新建演示项目：spring-boot-multitenant-partition,依赖为Spring Web、Spring Data JPA、Lombok，Spring Boot版本注意选择3.x，Spring Boot 3.x的最小支持JDK版本为17。

演示实体：
```
@Entity //1
@Data
public class Person {
  @Id //2
  @GeneratedValue(strategy= GenerationType.IDENTITY) //3
  private Long id;
  @TenantId //4
  private String tenantId;
  private String name;
  private Integer age;
}
```
1、通过@Entity注解定义一个实体，对应数据库一张表；
2、通过@Id注解表名该属性对应数据库的主键；
3、通过@GeneratedValue(strategy= GenerationType.IDENTITY)配置使用MySQL的主键自增；
4、使用@TenantId注解的属性tenantId作为分区数据多租户的的区分标识。

演示数据访问

import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;

public interface PersonRepository extends JpaRepository<Person,Long> {
    List<Person> findByName(String name);
}

这个是Spring Data JPA神奇的地方，通过一个定义一个接口PersonRepository继承框架提供的JpaRepository接口，框架将会给我们自动代理一个实现类，这个实现类除了基本的增删查改以外，还会通过方法名自动推算查询语句。如findByName相当于select * from person where name = ?

演示如何确定TenantId的来源

import org.hibernate.cfg.AvailableSettings;
import org.hibernate.context.spi.CurrentTenantIdentifierResolver;
import org.springframework.boot.autoconfigure.orm.jpa.HibernatePropertiesCustomizer;

@Component
public class WiselyTenantIdResolver implements CurrentTenantIdentifierResolver, //1
                                                HibernatePropertiesCustomizer  { //2

    private static final ThreadLocal<String> CURRENT_TENANT = new ThreadLocal<>(); //1.1

    public void setCurrentTenant(String currentTenant) { //1.2
        CURRENT_TENANT.set(currentTenant); 
    }

    @Override
    public String resolveCurrentTenantIdentifier() { //1
        return Optional.ofNullable(CURRENT_TENANT.get()).orElse("unknown");
    }

    @Override
    public boolean validateExistingCurrentSessions() {
        return false;
    }

    @Override
    public void customize(Map<String, Object> hibernateProperties) { //2
        hibernateProperties.put(AvailableSettings.MULTI_TENANT_IDENTIFIER_RESOLVER, this);
    }

}

1、通过实现CurrentTenantIdentifierResolver接口来获取确定TenantId的来源。 1.1、使用线程本地变量CURRENT_TENANT来存储当前的TenantId；
1.2、通过setCurrentTenant方法接受外部设置当前访问者的TenantId，并存储在线程本地变量CURRENT_TENANT中；
1.3、通过重写接口的resolveCurrentTenantIdentifier方法，获得当前的TenantId；
2、通过重写HibernatePropertiesCustomizer接口的customize方法，可以将当前类注册到Hibernate的配置。

通过请求头设置TenantId

@Component
public class TenantIdInterceptor implements HandlerInterceptor {
    private final WiselyTenantIdResolver tenantIdResolver;

    public TenantIdInterceptor(WiselyTenantIdResolver tenantIdResolver) {
        this.tenantIdResolver = tenantIdResolver;
    }

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        tenantIdResolver.setCurrentTenant(request.getHeader("x-tenant-id"));
        return HandlerInterceptor.super.preHandle(request, response, handler);
    }
}

通过定义一个Spring MVC的拦截器，在每个request请求的头部设置key：x-tenant-id（如：companya），在拦截器中获取到TenantId后设置WiselyTenantIdResolver的TenantId，即当前的TenantId。

注册此拦截器

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

@Configuration
public class WebConfig implements WebMvcConfigurer {
    private final TenantIdInterceptor tenantIdInterceptor;

    public WebConfig(TenantIdInterceptor tenantIdInterceptor) {
        this.tenantIdInterceptor = tenantIdInterceptor;
    }

    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(tenantIdInterceptor);
        WebMvcConfigurer.super.addInterceptors(registry);
    }
}

演示控制器

@RestController
@RequestMapping("/people")
public class PersonController {

    private final PersonRepository personRepository;

    public PersonController(PersonRepository personRepository) {
        this.personRepository = personRepository;
    }


    @PostMapping
    public Person save(@RequestBody PersonDto personDto){ //1
        return  personRepository.save(personDto.createPerson());
    }

    @GetMapping
    private List<Person> all(){ //2
        return personRepository.findAll();
    }
}

1、通过设置在头信息中设置不同的TenantId，数据库中的tenant_id字段将自动存储头中的租户；
2、通过设置在头信息中设置不同的TenantId，只能查询到该租户下的数据。

控制器所需要的DTO

import lombok.Value;

@Value
public class PersonDto {
    private String name;
    private Integer age;
    public Person createPerson(){
        Person person = new Person();
        person.setName(this.name);
        person.setAge(this.age);
        return person;
    }
}

配置：

spring.datasource.url: jdbc:mysql://localhost:3306/partitioned #1
spring.datasource.username: root
spring.datasource.password: example
spring.datasource.driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.jpa.hibernate.ddl-auto: update # 2
server.port: 80

1、在数据库中创建一个schema叫partitioned；
2、设置为update属性，hibernate会自动因实体类的变化自动创建和更新数据库的表；

启动程序
测试需保存的数据

通过postman构造四条数据，分别为：

租户：companya，通过x-tenant-id头来设置：

{"name":"wang","age":22}
{"name":"li","age":23}

租户：companya，通过x-tenant-id头来设置：

{"name":"peng","age":24}
{"name":"zhang","age":25}

请求需保存的数据

在postman的样子是这样的：

我们一次对上述四条数据进行请求，查看数据库：

我们看见数据都添加了正确的tenant_id。

按租户查询数据

查询租户companya的数据：

查询租户companyb的数据：

2、“分结构”多租户

第二个例子，我们在一个数据库中分别建立2个schema，分别是companya,用来放置租户companya的数据；companyb用来放置租户companyb的数据。再建一个schema：public作为默认的连接的schema。

演示实体

public class Person {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy= GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    private String name;
    private Integer age;
}

无须标识租户的tenantId字段，因为租户已经通过schema来隔离开了。

如何获得当前租户id

@Component
public class WiselyTenantIdResolver implements CurrentTenantIdentifierResolver, HibernatePropertiesCustomizer {
    private static final ThreadLocal<String> CURRENT_TENANT = new ThreadLocal<>();
    public void setCurrentTenant(String currentTenant) {
        CURRENT_TENANT.set(currentTenant);
    }

    @Override
    public String resolveCurrentTenantIdentifier() {
        return Optional.ofNullable(CURRENT_TENANT.get()).orElse("public");
    }

    @Override
    public boolean validateExistingCurrentSessions() {
        return false;
    }

    @Override
    public void customize(Map<String, Object> hibernateProperties) {
        hibernateProperties.put(AvailableSettings.MULTI_TENANT_IDENTIFIER_RESOLVER, this);
    }

}

这里和上例没有什么区别，只是上例设置如果没有获取到TenantId，则将tenant_id字段设置为unknown,本例是将数据库的schema连到public。

通过获得tenantId，连接到对应的schema

import org.hibernate.cfg.AvailableSettings;
import org.hibernate.engine.jdbc.connections.spi.MultiTenantConnectionProvider;
import org.springframework.boot.autoconfigure.orm.jpa.HibernatePropertiesCustomizer;
import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;



@Component
public class WiselyMultiTenantConnectionProvider implements MultiTenantConnectionProvider, HibernatePropertiesCustomizer { 
    private final DataSource dataSource; 

    public WiselyMultiTenantConnectionProvider(DataSource dataSource){
        this.dataSource = dataSource;
    }

    @Override
    public Connection getAnyConnection() throws SQLException {
        return dataSource.getConnection();
    }

    @Override
    public void releaseAnyConnection(Connection connection) throws SQLException {
        connection.close();
    }

    @Override
    public Connection getConnection(String tenantIdentifier) throws SQLException {
        final Connection connection = getAnyConnection();
        connection.createStatement().execute(String.format("use %s;", tenantIdentifier));
        return connection;
    }


    @Override
    public void releaseConnection(String tenantIdentifier, Connection connection) throws SQLException {
        connection.createStatement().execute("use public;");
        connection.close();
    }

//...省略一些非关键方法

    @Override
    public void customize(Map<String, Object> hibernateProperties) {
        hibernateProperties.put(AvailableSettings.MULTI_TENANT_CONNECTION_PROVIDER, this);
    }
}

因为我们是连接单个数据库的不同schema，所以我们只需要在系统中配置一个dataSource，通过这个dataSource我们获得数据库的连接。
通过重写MultiTenantConnectionProvider接口的Connection getConnection(String tenantIdentifier)方法，我们根据在上面的WiselyTenantIdResolver获得的tenantId，即当前方法的tenantIdentifier参数来切换dataSource连接到不同的schema.

配置

spring.datasource.url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/public
spring.datasource.username: root
spring.datasource.password: example
spring.datasource.driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.jpa.show-sql: true
server.port: 80

其余代码和上例保持一致，省略
测试数据和postman和上例保持一致，查看数据库中的数据：

租户：companya

租户：companyb

查询租户：companya

查询租户：companyb

3、“分数据库”多租户

第三个例子是不同租户的数据分别在不同的数据库里，为了演示方便，本例还是用2个schema来模拟两个数据库，区别是相同数据库时我们使用一个dataSource来切换不同的schema；而本例中会有多个dataSource，使用tenantId来切换到不同的dataSource。

spring-jdbc包为我们提供一个类叫做AbstractRoutingDataSource,它可以设置多个数据源，并通过一个key来切换这个数据源，很显然，这个key是我们的tenantId。

动态切换数据源

import org.springframework.boot.jdbc.DataSourceBuilder;
import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;
import javax.sql.DataSource;


@Component
public class WiselyTenantRoutingDatasource  extends AbstractRoutingDataSource {

    private final WiselyTenantIdResolver wiselyTenantIdResolver; //1


     public WiselyTenantRoutingDatasource(WiselyTenantIdResolver wiselyTenantIdResolver) {
        this.wiselyTenantIdResolver = wiselyTenantIdResolver;
        setDefaultTargetDataSource(createDatabase("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/public", "root", "example")); //2
        HashMap<Object, Object> targetDataSources = new HashMap<>(); //3
        targetDataSources.put("companya",createDatabase("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/companya", "root", "example")); //4
        targetDataSources.put("companyb",createDatabase("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/companyb", "root", "example"));
        setTargetDataSources(targetDataSources); //5
    }


    @Override
    protected String determineCurrentLookupKey() { //6
        return wiselyTenantIdResolver.resolveCurrentTenantIdentifier();
    }


    private DataSource createDatabase(String databaseUrl, String username, String password) {
        DataSourceBuilder dataSourceBuilder = DataSourceBuilder.create();
        dataSourceBuilder.driverClassName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
        dataSourceBuilder.url(databaseUrl);
        dataSourceBuilder.username(username);
        dataSourceBuilder.password(password);
        return dataSourceBuilder.build();
    }
}

1、注入WiselyTenantIdResolver的bean获得当前的tenantId；
2、添加默认数据源到动态路由数据源里；
3、定义一个Map，在里面存储不同租户的数据源；
4、通过代码编程的方式构建一个数据源；
5、讲这些数据源都添加到动态路由数据源里；
6、通过从WiselyTenantIdResolver中拿到的TenantId，切换到不同的数据源。

在数据源被切换后，我们就可以轻松获得数据库的连接

@Component
public class WiselyMultiTenantConnectionProvider implements MultiTenantConnectionProvider, HibernatePropertiesCustomizer {

    private final DataSource dataSource;

    public WiselyMultiTenantConnectionProvider(DataSource dataSource){
        this.dataSource = dataSource;
    }

    @Override
    public Connection getAnyConnection() throws SQLException {
        return dataSource.getConnection();
    }

    @Override
    public void releaseAnyConnection(Connection connection) throws SQLException {
        connection.close();
    }

    @Override
    public Connection getConnection(String tenantIdentifier) throws SQLException {
        return dataSource.getConnection();
    }

    @Override
    public void releaseConnection(String tenantIdentifier, Connection connection) throws SQLException {
        connection.close();
    }

  // 省略不重要的方法

    @Override
    public void customize(Map<String, Object> hibernateProperties) {
        hibernateProperties.put(AvailableSettings.MULTI_TENANT_CONNECTION_PROVIDER, this);
    }
}

这里直接注入前面切换数据源后的得到的dataSource，从dataSource中得到数据库的连接

其余代码与上例保持一致，数据源是编程获得，所以无须在配置中配置。
演示效果和上例一致，再此就不做演示了

4、源码地址

分区数据多租户

分结构多租户

分数据库多租户

5、参考资料

https://spring.io/blog/2022/07/31/how-to-integrate-hibernates-multitenant-feature-with-spring-data-jpa-in-a-spring-boot-application

https://www.baeldung.com/hibernate-5-multitenancy

https://www.baeldung.com/multitenancy-with-spring-data-jpa