详解Spring Batch 轻量级批处理框架实践

什么是Spring Batch？

Spring Batch 是一个轻量级的批处理框架，实现了大规模数据处理任务的管理。它提供了一个可以配置的批处理环境，这使得开发者可以非常容易地编写处理大量数据的作业。

Spring Batch 核心概念

Spring Batch 包含三个核心概念：

1. 任务（Job）：批处理的一个运行实例，包含多个步骤；
2. 任务步骤（Step）：Job 中的每个独立步骤，通常包含读取数据、处理数据、写入数据；
3. 读取 - 处理 - 写入模式：每个步骤的核心流程。

Spring Batch 实践攻略

1. 配置 Spring Batch 运行环境

首先我们需要配置 Spring Batch 运行环境。我们需要添加以下 Maven 依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.batch</groupId>
  <artifactId>spring-batch-core</artifactId>
  <version>4.2.1.RELEASE</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-batch</artifactId>
  <version>2.2.2.RELEASE</version>
</dependency>

使用 Spring Boot 就会自动配置所需的环境。

1. 创建 Job 和 Step

我们在 Spring Batch 中需要创建 Job 和 Step。Job 可以包含多个 Step。每个 Step 可以完成读取、处理、写入等任务。我们需要在配置类中定义 Job 和 Step：

@Configuration
@EnableBatchProcessing
public class BatchConfig {

    @Autowired
    private JobBuilderFactory jobBuilderFactory;

    @Autowired
    private StepBuilderFactory stepBuilderFactory;

    @Autowired
    private ItemReader<SourceData> reader;

    @Autowired
    private ItemProcessor<SourceData, TargetData> processor;

    @Autowired
    private ItemWriter<TargetData> writer;

    @Bean
    public Job demoJob() {
        return jobBuilderFactory.get("demoJob")
                .incrementer(new RunIdIncrementer())
                .flow(demoStep())
                .end()
                .build();
    }

    @Bean
    public Step demoStep() {
        return stepBuilderFactory.get("demoStep")
                .<SourceData, TargetData>chunk(10)
                .reader(reader)
                .processor(processor)
                .writer(writer)
                .build();
    }
}

在示例中，我们定义了 Job 和 Step，并通过使用 @Autowired 自动装配了需要使用的 Item 类型。其中，Job 的起始任务是通过 flow() 方法来定义的。

1. 实现 ItemReader

在 Spring Batch 中，ItemReader 用于读取数据，可以从文件或数据库中读取。我们需要实现一个 ItemReader 来读取数据。以下是一个示例：

@Component
public class CsvReader implements ItemReader<SourceData> {

    private final String filepath = "src/main/resources/data.csv";

    private BufferedReader reader;

    @PostConstruct
    private void init() throws Exception {
        File file = new File(filepath);
        if (file.exists() && file.isFile()) {
            reader = new BufferedReader(new FileReader(file));
        } else {
            throw new Exception("File not found.");
        }
    }

    @Override
    public SourceData read() throws Exception {
        String line = reader.readLine();
        if (line != null && !line.trim().isEmpty()) {
            String[] values = line.split(",");
            return new SourceData(values[0], values[1], values[2]);
        }
        return null;
    }

}

在示例中，我们使用 BufferedReader 读取文件，并将其拆分为 SourceData 类型的对象。

1. 实现 ItemProcessor

ItemProcessor 用于处理数据，在处理过程中可以修改数据。以下是一个示例：

@Component
public class CsvProcessor implements ItemProcessor<SourceData, TargetData> {

    private final String[] HEADERS = {"id", "name", "age"};

    @Override
    public TargetData process(SourceData sourceData) throws Exception {
        if (sourceData == null) return null;
        String[] arr = {sourceData.getId(), sourceData.getName(), sourceData.getAge()};
        return new TargetData(HEADERS, arr);
    }

}

在示例中，我们将 SourceData 转换为 TargetData 对象。

1. 实现 ItemWriter

ItemWriter 用于写入数据，可以将数据写入文件或数据库中。以下是一个示例：

@Component
public class CsvWriter implements ItemWriter<TargetData> {

    private final String filepath = "src/main/resources/output.csv";

    private CSVPrinter printer;

    @PostConstruct
    private void init() throws Exception {
        File file = new File(filepath);
        if (!file.exists() || !file.isFile()) {
            file.createNewFile();
        }
        CSVFormat format = CSVFormat.DEFAULT.withHeader();
        FileWriter writer = new FileWriter(file, true);
        printer = new CSVPrinter(writer, format);
    }

    @Override
    public synchronized void write(List<? extends TargetData> items) throws Exception {
        for (TargetData item : items) {
            printer.printRecord(item.getArr());
        }
        printer.flush();
    }
}

在示例中，我们使用 CSVPrinter 将数据写入文件中。

示例说明

在以上示例中，我们演示了读取 CSV 文件的过程，然后将其转换为 TargetData 类型，并将其写入 CSV 文件。在具体实践中，开发者可以自行定义 ItemReader、ItemProcessor 和 ItemWriter 来满足不同的需求，例如从数据库中读取数据、对数据进行筛选、将数据写入数据库等。

另外一个示例是，我们可以使用 Spring Batch 从数据库中读取数据。我们可以定义一个 ItemReader 和一个 ItemWriter 来实现以上功能：

@Component
public class UserDbReader implements ItemReader<User> {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Override
    public User read() throws Exception {
        List<User> list = userRepository.findAll();
        if (list == null || list.isEmpty()) {
            return null;
        }
        return list.remove(0);
    }
}

@Component
public class UserDbWriter implements ItemWriter<User> {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Override
    public void write(List<? extends User> items) throws Exception {
        for (User item : items) {
            userRepository.save(item);
        }
    }
}

在示例中，我们使用 UserRepository 从数据库中读取 User 数据，并使用 UserRepository 写入 User 数据。

总结

Spring Batch 提供了非常便捷的批处理环境，帮助开发者非常容易地实现大规模数据处理任务。在具体实践中，我们需要使用 Spring Batch 核心概念，定义 Job 和 Step，并实现 ItemReader、ItemProcessor 和 ItemWriter。在以上示例中，我们演示了读取文件和从数据库中读取数据的过程，并将其写入文件或数据库。开发者可以在自己的项目中灵活地使用 Spring Batch 来满足不同的需求。