一、 内核剖析

ShardingSphere虽然有多个产品，但是他们的数据分片主要流程是完全一致的。

解析引擎

        解析过程分为词法解析和语法解析。 词法解析器用于将SQL 拆解为不可再分的原

子符号，称为Token。  并根据不同数据库方言所提供的字典，将其归类为关键字，

表达式，字面量和操作符。 再使用语法解析器将SQL转换为抽象语法树(简称AST,

Abstract  Syntax  Tree)。

例如对下面一条SQL 语句：

 SELECT id,name FROM t_user WHERE status ='ACTIVE' AND age >18

会被解析成下面这样一颗树：

为了便于理解，抽象语法树中的关键字的 Token 用绿色表示，变量的 Token 用红色表示，灰色表示需要进一步拆分。通过对抽象语法树的遍历，可以标记出所有可能需要改写的位置。

SQL 的一次解析过程是不可逆的，所有token按SQL 原本的顺序依次进行解析，性能 很高。并且在解析过程中，需要考虑各种数据库SQL方言的异同，提供不同的解析模版。

其中，SQL 解析是整个分库分表产品的核心，其性能和兼容性是最重要的衡量指标。ShardingSphere 在1.4x之前采用的是性能较快的Druid 作为SQL解析器。1.5.x  版本后，采用自研的SQL 解析器，针对分库分表场景，采取对SQL半理解的方式，提 高SQL 解析的性能和兼容性。然后从3.0.x版本后，开始使用ANLTR 作为SQL 解析引  擎。这是个开源的SQL 解析引擎，ShardingSphere 在使用ANLTR 时，还增加了一些AST 的缓存功能。针对ANLTR4 的特性，官网建议尽量采用PreparedStatement 的预编译方式来提高SQL 执行的性能。

sql 解析整体结构：

路由引擎

根据解析上下文匹配数据库和表的分片策略，生成路由路径。

ShardingSphere 的分片策略主要分为单片路由(分片键的操作符是等号)、多片路由 (分片键的操作符是IN)和范围路由(分片键的操作符是Between)。 不携带分片键的SQL   则是广播路由。

分片策略通常可以由数据库内置也可以由用户方配置。内置的分片策略大致可分为 尾数取模、哈希、范围、标签、时间等。 由用户方配置的分片策略则更加灵活，可以根据使用方需求定制复合分片策略。

实际使用时，应尽量使用分片路由，明确路由策略。因为广播路由影响过大，不利于集群管理及扩展。

改写引擎

用户只需要面向逻辑库和逻辑表来写SQL, 最 终 由ShardigSphere 的改写引擎将SQL 改写为在真实数据库中可以正确执行的语句。 SQL 改写分为正确性改写和优化改写。

执行引擎

ShardingSphere 并不是简单的将改写完的SQL 提交到数据库执行。执行引擎的目标是自动化的平衡资源控制和执行效率。

例如他的连接模式分为内存限制模式(MEMORY_STRICTLY)    和连接限制模式(CONNECTION_STRICTLY)。      内存限制模式只关注一个数据库连接的处理数量，通 常一张真实表一个数据库连接。而连接限制模式则只关注数据库连接的数量，较大的查询会进行串行操作。

归并引擎

将从各个数据节点获取的多数据结果集，组合成为一个结果集并正确的返回至请求

客户端，称为结果归并。

其中，流式归并是指以一条一条数据的方式进行归并，而内存归并是将所有结果集

都查询到内存中，进行统一归并。

二、ShardingSphere的SPI扩展 点

ShardingSphere为了兼容更多的应用场景，在源码中保留了大量的SPI扩展点。所

以在看源码之前，需要对JAVA的SPI机制有足够的了解。

1、 SPI机制

SPI的全名为：Service Provider Interface。在java.util.ServiceLoader的文档里有 比较详细的介绍。

简单的总结下 Java SPI 机制的思想。我们系统里抽象的各个模块，往往有很多不同  的实现方案，比如日志模块的方案，xml解析模块、jdbc模块的方案等。面向的对象 的设计里，我们一般推荐模块之间基于接口编程，模块之间不对实现类进行硬编码。

一旦代码里涉及具体的实现类，就违反了可拔插的原则，如果需要替换一种实现， 就需要修改代码。为了实现在模块装配的时候能不在程序里动态指明，这就需要一种服务发现机制。

Java SPI 就是提供这样的一个机制：为某个接口寻找服务实现的机制。有点类似IOC的思想，就是将装配的控制权移到程序之外，在模块化设计中这个机制尤其重要

Java SPI 的具体约定为:当服务的提供者，提供了服务接口的一种实现之后，在jar包 的META-INF/services/目录里同时创建一个以服务接口命名的文件。该文件里就是实现该服务接口的具体实现类。

而当外部程序装配这个模块的时候，就能通过该jar包META-INF/services/里的配置 文件找到具体的实现类名，并装载实例化，完成模块的注入。

基于这样一个约定就能很好的找到服务接口的实现类，而不需要再代码里制定。jdk 提供服务实现查找的一个工具类：java.util.ServiceLoader。

2、 ShardingSphere中的SPI扩展点

ShardingSphere的开发思想是对源码中主体流程封闭，而对SPI开放。在配套的官方文档《shardingsphere_docs_cn.pdf》的开发者手册部分详细列出了 ShardingSphere的所有SPI扩展点。

3、实现自定义主键生成策略

使用ShardingSphere提供的SPI扩展点，实现自定义分布式主键生成策略。参见示 例代码。