设计支持多数据源动态切换和扩展的配置中心系统

题目

设计支持多数据源动态切换和扩展的配置中心系统

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐⭐

考点

抽象工厂模式,动态代理,类加载机制,设计模式综合应用

快速回答

实现支持多数据源动态切换的配置中心需结合多种设计模式：

• 使用抽象工厂模式创建不同数据源的配置客户端
• 通过动态代理实现数据源切换和懒加载
• 利用类加载机制实现客户端热部署
• 结合策略模式管理数据源访问策略

问题场景

在分布式系统中，需要从不同数据源（ZooKeeper、Nacos、Redis）动态加载配置，且需满足：
1. 运行时动态切换数据源
2. 不重启服务扩展新数据源
3. 统一客户端接口隔离实现差异

核心解决方案

1. 抽象工厂模式创建客户端

// 抽象产品
interface ConfigClient {
    String getConfig(String key);
}

// 具体产品
class ZkConfigClient implements ConfigClient {
    public String getConfig(String key) { /* ZK实现 */ }
}

// 抽象工厂
interface ClientFactory {
    ConfigClient createClient();
}

// 具体工厂
class ZkClientFactory implements ClientFactory {
    public ConfigClient createClient() {
        return new ZkConfigClient();
    }
}

2. 动态代理实现切换

class DynamicClientProxy implements InvocationHandler {
    private ConfigClient currentClient;

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) {
        // 实际调用当前数据源客户端
        return method.invoke(currentClient, args);
    }

    // 动态切换方法
    public void switchDataSource(DataSourceType type) {
        this.currentClient = ClientFactoryRegistry.getFactory(type).createClient();
    }
}

// 使用示例
DynamicClientProxy proxy = new DynamicClientProxy();
ConfigClient client = (ConfigClient) Proxy.newProxyInstance(...);
client.switchDataSource(DataSourceType.NACOS); // 运行时切换

3. 类加载实现热扩展

// 新数据源扩展步骤：
// 1. 实现ConfigClient和ClientFactory
// 2. 打包成JAR放入ext目录
// 3. 动态加载：
URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{jarUrl});
ClientFactory factory = (ClientFactory) loader.loadClass("com.xxx.CustomFactory").newInstance();
ClientFactoryRegistry.register(factory);

最佳实践

• 双重校验锁保证工厂注册线程安全
• 代理类添加熔断机制处理数据源故障
• 使用SPI机制替代反射加载提高扩展性

常见错误

• 未清理类加载器导致元空间泄漏
• 动态代理未处理受检异常
• 缺少回退策略导致切换失败阻塞

扩展知识

• 结合Spring：通过BeanPostProcessor集成动态代理
• 性能优化：客户端连接池管理
• 安全考虑：类加载白名单机制