第九章：Spring Batch

目标

理解 Spring Batch 的核心概念和架构
掌握 Spring Batch 中的常见组件，如 Job, Step, ItemReader, ItemProcessor 和 ItemWriter
学会如何在 Spring Boot 项目中集成和配置 Spring Batch
了解批处理作业的异常处理、事务管理以及性能优化

9.1 Spring Batch 概述

Spring Batch 是一个专门为批处理应用设计的框架，提供了高效的批量数据处理和作业调度功能。它能够帮助开发者处理大量数据，支持事务管理、作业监控、作业恢复等功能。Spring Batch 使得开发批量处理应用变得更加简便，尤其适用于数据迁移、报表生成、ETL（提取、转换、加载）等任务。

Spring Batch 的主要特性包括：

作业和步骤：作业是批处理任务的顶层容器，包含一个或多个步骤。每个步骤代表一个独立的任务。
事务管理：Spring Batch 为每个步骤提供事务管理，确保数据一致性。
支持失败恢复：Spring Batch 能够自动处理失败并支持重试、恢复。
可扩展性：可以灵活地根据需求扩展 ItemReader、ItemProcessor 和 ItemWriter。

9.2 Spring Batch 的核心组件

Spring Batch 的主要构件是 Job、Step、ItemReader、ItemProcessor 和 ItemWriter。下面逐一介绍这些组件。

9.2.1 Job

Job 是一个批处理作业的容器，它由多个步骤（Step）组成。每个作业可以包含多个步骤，并按顺序执行。

java

@Bean
public Job myJob(JobBuilderFactory jobBuilderFactory, StepBuilderFactory stepBuilderFactory) {
    return jobBuilderFactory.get("myJob")
            .start(myStep())
            .next(anotherStep())
            .build();
}

9.2.2 Step

Step 是 Job 中的最小单元，代表批处理作业中的一个独立任务。每个 Step 都有输入、处理和输出的过程。它通常由 ItemReader、ItemProcessor 和 ItemWriter 组成。

java

@Bean
public Step myStep(StepBuilderFactory stepBuilderFactory, ItemReader<MyItem> reader, ItemProcessor<MyItem, MyItem> processor, ItemWriter<MyItem> writer) {
    return stepBuilderFactory.get("myStep")
            .<MyItem, MyItem> chunk(10)
            .reader(reader)
            .processor(processor)
            .writer(writer)
            .build();
}

9.2.3 ItemReader

ItemReader 用于从数据源读取数据。常见的实现方式包括从数据库、文件、消息队列等读取数据。

java

@Bean
public ItemReader<MyItem> reader() {
    return new JdbcCursorItemReaderBuilder<MyItem>()
            .dataSource(dataSource)
            .sql("SELECT * FROM my_table")
            .rowMapper(new MyItemRowMapper())
            .build();
}

9.2.4 ItemProcessor

ItemProcessor 用于处理读取到的数据。通常用于数据的转换、清洗、验证等操作。

java

@Bean
public ItemProcessor<MyItem, MyProcessedItem> processor() {
    return item -> new MyProcessedItem(item.getName(), item.getValue() * 2);
}

9.2.5 ItemWriter

ItemWriter 用于将处理后的数据写入目标数据源。常见的目标数据源有数据库、文件、消息队列等。

java

@Bean
public ItemWriter<MyProcessedItem> writer() {
    return new JdbcBatchItemWriterBuilder<MyProcessedItem>()
            .dataSource(dataSource)
            .sql("INSERT INTO processed_table (name, value) VALUES (:name, :value)")
            .beanMapped()
            .build();
}

9.3 Spring Batch 作业配置

9.3.1 配置 JobLauncher

JobLauncher 是用来启动作业的核心组件。你可以通过它来执行配置的作业。

java

@Bean
public JobLauncher jobLauncher(JobRepository jobRepository) {
    SimpleJobLauncher jobLauncher = new SimpleJobLauncher();
    jobLauncher.setJobRepository(jobRepository);
    return jobLauncher;
}

9.3.2 配置 JobRepository

JobRepository 用于存储作业执行的信息，支持事务管理。它可以帮助你管理作业的执行状态，支持作业恢复和重启。

java

@Bean
public JobRepository jobRepository(DataSource dataSource, PlatformTransactionManager transactionManager) throws Exception {
    JobRepositoryFactoryBean factoryBean = new JobRepositoryFactoryBean();
    factoryBean.setDataSource(dataSource);
    factoryBean.setTransactionManager(transactionManager);
    factoryBean.setDatabaseType("mysql");
    return factoryBean.getObject();
}

9.3.3 配置 JobLauncherTestUtils

JobLauncherTestUtils 是一个用于单元测试的工具，可以帮助你测试 Spring Batch 作业。

java

@Bean
public JobLauncherTestUtils jobLauncherTestUtils() {
    return new JobLauncherTestUtils();
}

9.4 Spring Batch 的事务管理

在 Spring Batch 中，每个 Step 都是一个事务。如果 Step 中的处理失败，Spring Batch 会自动回滚事务。你可以通过 @Transactional 注解来控制事务的边界。

9.4.1 配置事务管理器

java

@Bean
public PlatformTransactionManager transactionManager(DataSource dataSource) {
    return new DataSourceTransactionManager(dataSource);
}

9.4.2 事务管理的优化

Spring Batch 提供了两种优化事务处理的方法：

Chunk-Oriented Processing：每个 chunk 由一组数据组成，数据的读取、处理和写入都在一个事务内完成。
Commit Interval：你可以设置处理数据的间隔（如每 100 条记录处理一次），通过 chunk() 方法设置。

java

@Bean
public Step myStep(StepBuilderFactory stepBuilderFactory, ItemReader<MyItem> reader, ItemProcessor<MyItem, MyItem> processor, ItemWriter<MyItem> writer) {
    return stepBuilderFactory.get("myStep")
            .<MyItem, MyItem> chunk(100)  // 每 100 条数据提交一次
            .reader(reader)
            .processor(processor)
            .writer(writer)
            .build();
}

9.5 异常处理与恢复

Spring Batch 提供了多种异常处理策略，能够在作业执行过程中发生错误时进行恢复。

9.5.1 Skip 和 Retry

Spring Batch 提供了 Skip 和 Retry 策略来处理错误和失败的情况。

Skip：跳过发生错误的数据。
Retry：重试失败的数据。

java

@Bean
public Step myStep(StepBuilderFactory stepBuilderFactory, ItemReader<MyItem> reader, ItemProcessor<MyItem, MyItem> processor, ItemWriter<MyItem> writer) {
    return stepBuilderFactory.get("myStep")
            .<MyItem, MyItem> chunk(10)
            .reader(reader)
            .processor(processor)
            .writer(writer)
            .faultTolerant()
            .skip(Exception.class)
            .skipLimit(5)
            .retry(Exception.class)
            .retryLimit(3)
            .build();
}

9.5.2 作业重启

Spring Batch 支持作业重启。你可以在作业执行失败时进行重启，并从最后一次成功的步骤开始执行。

java

@Bean
public Job myJob(JobBuilderFactory jobBuilderFactory, StepBuilderFactory stepBuilderFactory) {
    return jobBuilderFactory.get("myJob")
            .start(myStep())
            .next(anotherStep())
            .preventRestart()  // 禁止重启
            .build();
}

9.6 性能优化

Spring Batch 提供了一些优化机制来提高批处理作业的性能，包括：

分区处理（Partitioned Processing）：将作业拆分成多个部分并行处理。
多线程处理（Multithreaded Processing）：在多个线程中并行处理数据。
流式处理（Streaming）：减少内存消耗，逐条处理数据。

java

@Bean
public Step myStep(StepBuilderFactory stepBuilderFactory, ItemReader<MyItem> reader, ItemProcessor<MyItem, MyItem> processor, ItemWriter<MyItem> writer) {
    return stepBuilderFactory.get("myStep")
            .<MyItem, MyItem> chunk(1000)
            .reader(reader)
            .processor(processor)
            .writer(writer)
            .taskExecutor(new SimpleAsyncTaskExecutor())  // 使用异步任务执行器
            .build();
}

9.7 小结

本章介绍了 Spring Batch 的核心概念和组件，包括作业（Job）、步骤（Step）、读取器（ItemReader）、处理器（ItemProcessor）和写入器（ItemWriter）。我们学习了如何配置和使用 Spring Batch 进行批量处理，如何管理事务，如何处理异常和恢复，以及如何优化批处理作业的性能。通过本章的内容，你将能够在 Spring Boot 项目中实现高效、可靠的批处理系统。

Spring Batch - 课后练习

练习 1：创建一个简单的 Spring Batch 作业

目标：通过本练习，你将实现一个简单的 Spring Batch 作业，其中包含一个步骤，该步骤读取数据，处理数据并将数据写入数据库。

步骤：

创建一个 Spring Boot 项目并添加 Spring Batch 依赖。
创建一个数据库表 employee，该表包含员工的 id、name 和 salary 字段。
创建一个 Employee 类来表示数据模型。
创建一个 ItemReader，从数据库中读取所有员工数据。
创建一个 ItemProcessor，将员工薪资增加 10%。
创建一个 ItemWriter，将处理后的数据写回数据库中的 employee_processed 表。
配置一个 Job，并运行批处理任务。

练习 2：使用 Spring Batch 实现文件处理

目标：通过本练习，你将实现一个从 CSV 文件读取数据并将其存储到数据库中的批处理作业。

步骤：

创建一个 CSV 文件 employees.csv，其中包含员工数据，如下：

id,name,salary
1,John,50000
2,Jane,60000
3,Bob,55000

创建一个 Spring Batch 作业，使用 FlatFileItemReader 从 CSV 文件读取数据。
创建一个 ItemProcessor，将员工薪资增加 10%。
创建一个 ItemWriter，将处理后的员工数据写入 employee_processed 数据表。
配置一个 Job，并运行批处理任务，确保从 CSV 文件读取数据并成功写入数据库。

练习 3：使用 Spring Batch 的异常处理

目标：通过本练习，你将学习如何处理批处理作业中的异常，并设置 skip 和 retry 策略。

步骤：

创建一个 Spring Batch 作业，读取数据库中的员工数据。
在 ItemProcessor 中添加一些故意抛出的异常，比如，如果员工薪资为 0，抛出 IllegalArgumentException 异常。
配置 skip 策略，以便在遇到异常时跳过该项数据并继续处理。
配置 retry 策略，以便在遇到可恢复的异常时重试处理。
配置 Job 以便能够在出现异常时记录异常信息，并且作业能够继续执行。

练习 4：优化批处理性能

目标：通过本练习，你将学习如何优化 Spring Batch 作业的性能，使用 chunk 和 taskExecutor 进行优化。

步骤：

创建一个 Spring Batch 作业，读取大量的员工数据（例如 10000 条数据）。
使用 chunk 配置，将每次处理 500 条数据。
配置一个 taskExecutor，并使用多线程方式处理数据，以提高作业的性能。
在 ItemReader、ItemProcessor 和 ItemWriter 中添加日志，以查看数据的处理情况。
测试作业执行时间，并与未优化的版本进行比较。

练习 5：作业重启和恢复

目标：通过本练习，你将学习如何在 Spring Batch 中配置作业的重启和恢复功能。

步骤：

创建一个 Spring Batch 作业，其中包含两个步骤：一个读取操作和一个写入操作。
在第二个步骤中，模拟处理失败（例如通过在 ItemProcessor 中抛出一个异常）。
配置作业以支持重启功能，并设置作业恢复策略。
运行作业，确保作业在失败后能够正确恢复，并从最后一个成功的步骤继续执行。
通过作业日志，验证重启和恢复的过程。

练习 6：分区处理（Partitioned Processing）

目标：通过本练习，你将学习如何使用分区处理来优化批量数据的处理。

步骤：

创建一个 Spring Batch 作业，读取大量员工数据（例如 10000 条数据）。
使用分区处理（PartitionedStep）将数据划分为多个部分（如每个分区处理 2000 条数据）。
配置多个子步骤来并行处理每个分区的数据。
在 ItemProcessor 和 ItemWriter 中添加逻辑，以确保分区处理中的数据能够正确处理。
测试分区处理和并行处理的性能，比较与未分区处理版本的性能差异。

练习 7：创建一个 ETL 作业

目标：通过本练习，你将使用 Spring Batch 实现一个完整的 ETL（提取、转换、加载）作业。

步骤：

创建一个 Spring Batch 作业，读取一个 CSV 文件，其中包含多个不同的源数据。
创建一个 ItemProcessor，将数据从 CSV 文件的格式转换为目标数据库所需的格式。
创建一个 ItemWriter，将转换后的数据写入数据库。
配置 Job 以实现 ETL 过程：首先读取数据（提取），然后转换数据，最后将数据写入数据库（加载）。
运行 ETL 作业，确保数据能够正确地从文件提取并加载到数据库中。

HTML 基础

CSS 基础

JavaScript 基础

工具与技巧

附录

练习

综合项目

React 学习

C# 基础学习

EF Core 学习

Java 学习

Java Orm 学习

Spring 学习

第九章：Spring Batch ​

目标 ​

9.1 Spring Batch 概述 ​

9.2 Spring Batch 的核心组件 ​

9.2.1 Job ​

9.2.2 Step ​

9.2.3 ItemReader ​

9.2.4 ItemProcessor ​

9.2.5 ItemWriter ​

9.3 Spring Batch 作业配置 ​

9.3.1 配置 JobLauncher ​

9.3.2 配置 JobRepository ​

9.3.3 配置 JobLauncherTestUtils ​

9.4 Spring Batch 的事务管理 ​

9.4.1 配置事务管理器 ​

9.4.2 事务管理的优化 ​

9.5 异常处理与恢复 ​

9.5.1 Skip 和 Retry ​

9.5.2 作业重启 ​

9.6 性能优化 ​

9.7 小结 ​

Spring Batch - 课后练习 ​

练习 1：创建一个简单的 Spring Batch 作业 ​

练习 2：使用 Spring Batch 实现文件处理 ​

练习 3：使用 Spring Batch 的异常处理 ​

练习 4：优化批处理性能 ​

练习 5：作业重启和恢复 ​

练习 6：分区处理（Partitioned Processing） ​

练习 7：创建一个 ETL 作业 ​

第九章：Spring Batch

目标

9.1 Spring Batch 概述

9.2 Spring Batch 的核心组件

9.2.1 Job

9.2.2 Step

9.2.3 ItemReader

9.2.4 ItemProcessor

9.2.5 ItemWriter

9.3 Spring Batch 作业配置

9.3.1 配置 JobLauncher

9.3.2 配置 JobRepository

9.3.3 配置 JobLauncherTestUtils

9.4 Spring Batch 的事务管理

9.4.1 配置事务管理器

9.4.2 事务管理的优化

9.5 异常处理与恢复

9.5.1 Skip 和 Retry

9.5.2 作业重启

9.6 性能优化

9.7 小结

Spring Batch - 课后练习

练习 1：创建一个简单的 Spring Batch 作业

练习 2：使用 Spring Batch 实现文件处理

练习 3：使用 Spring Batch 的异常处理

练习 4：优化批处理性能

练习 5：作业重启和恢复

练习 6：分区处理（Partitioned Processing）

练习 7：创建一个 ETL 作业