SpringBoot MongoDB 索引冲突分析及解决方法

一、背景

spring-data-mongo 实现了基于 MongoDB 的 ORM-Mapping 能力，

通过一些简单的注解、Query封装以及工具类，就可以通过对象操作来实现集合、文档的增删改查；

在 SpringBoot 体系中，spring-data-mongo 是 MongoDB Java 工具库的不二之选。

二、问题产生

在一次项目问题的追踪中，发现SpringBoot 应用启动失败，报错信息如下：

Error creating bean with name 'mongoTemplate' defined in class path resource [org/bootfoo/BootConfiguration.class]: Bean instantiation via factory method failed; nested exception is org.springframework.beans.BeanInstantiationException: Failed to instantiate [org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate]: Factory method 'mongoTemplate' threw exception; nested exception is org.springframework.dao.DataIntegrityViolationException: Cannot create index for 'deviceId' in collection 'T_MDevice' with keys '{ "deviceId" : 1}' and options '{ "name" : "deviceId"}'. Index already defined as '{ "v" : 1 , "unique" : true , "key" : { "deviceId" : 1} , "name" : "deviceId" , "ns" : "appdb.T_MDevice"}'.; nested exception is com.mongodb.MongoCommandException: Command failed with error 85: 'exception: Index with name: deviceId already exists with different options' on server 127.0.0.1:27017. The full response is { "createdCollectionAutomatically" : false, "numIndexesBefore" : 6, "errmsg" : "exception: Index with name: deviceId already exists with different options", "code" : 85, "ok" : 0.0 }
at org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor$AutowiredFieldElement.inject(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.java:588)
at org.springframework.beans.factory.annotation.InjectionMetadata.inject(InjectionMetadata.java:88)
at org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.postProcessPropertyValues(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.java:366)
at org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory.populateBean(AbstractAutowireCapableBeanFactory.java:1264)
at org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean(AbstractAutowireCapableBeanFactory.java:553)

...

Caused by: org.springframework.dao.DataIntegrityViolationException: Cannot create index for 'deviceId' in collection 'T_MDevice' with keys '{ "deviceId" : 1}' and options '{ "name" : "deviceId"}'. Index already defined as '{ "v" : 1 , "unique" : true , "key" : { "deviceId" : 1} , "name" : "deviceId" , "ns" : "appdb.T_MDevice"}'.; nested exception is com.mongodb.MongoCommandException: Command failed with error 85: 'exception: Index with name: deviceId already exists with different options' on server 127.0.0.1:27017. The full response is { "createdCollectionAutomatically" : false, "numIndexesBefore" : 6, "errmsg" : "exception: Index with name: deviceId already exists with different options", "code" : 85, "ok" : 0.0 }
at org.springframework.data.mongodb.core.index.MongoPersistentEntityIndexCreator.createIndex(MongoPersistentEntityIndexCreator.java:157)
at org.springframework.data.mongodb.core.index.MongoPersistentEntityIndexCreator.checkForAndCreateIndexes(MongoPersistentEntityIndexCreator.java:133)
at org.springframework.data.mongodb.core.index.MongoPersistentEntityIndexCreator.checkForIndexes(MongoPersistentEntityIndexCreator.java:125)
at org.springframework.data.mongodb.core.index.MongoPersistentEntityIndexCreator.<init>(MongoPersistentEntityIndexCreator.java:91)
at org.springframework.data.mongodb.core.index.MongoPersistentEntityIndexCreator.<init>(MongoPersistentEntityIndexCreator.java:68)
at org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate.<init>(MongoTemplate.java:229)
at org.bootfoo.BootConfiguration.mongoTemplate(BootConfiguration.java:121)
at org.bootfoo.BootConfiguration$$EnhancerBySpringCGLIB$$1963a75.CGLIB$mongoTemplate$2(<generated>)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(Unknown Source)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Unknown Source)
at org.springframework.beans.factory.support.SimpleInstantiationStrategy.instantiate(SimpleInstantiationStrategy.java:162)
... 58 more

Caused by: com.mongodb.MongoCommandException: Command failed with error 85: 'exception: Index with name: deviceId already exists with different options' on server 127.0.0.1:27017. The full response is { "createdCollectionAutomatically" : false, "numIndexesBefore" : 6, "errmsg" : "exception: Index with name: deviceId already exists with different options", "code" : 85, "ok" : 0.0 }
at com.mongodb.connection.ProtocolHelper.getCommandFailureException(ProtocolHelper.java:115)
at com.mongodb.connection.CommandProtocol.execute(CommandProtocol.java:114)
at com.mongodb.connection.DefaultServer$DefaultServerProtocolExecutor.execute(DefaultServer.java:168)

关键信息： org.springframework.dao.DataIntegrityViolationException: Cannot create index

从异常信息上看，出现的是索引冲突( Command failed with error 85 )，spring-data-mongo 组件在程序启动时会实现根据注解创建索引的功能。

查看业务实体定义：

@Document(collection = "T_MDevice")
public class MDevice {

  @Id
  private String id;

  @Indexed(unique=true)
  private String deviceId;

deviceId 这个字段上定义了一个索引， unique=true 表示这是一个唯一索引。

我们继续 查看 MongoDB中表的定义：

db.getCollection('T_MDevice').getIndexes()

>>
[
  {
    "v" : 1,
    "key" : {
      "_id" : 1
    },
    "name" : "_id_",
    "ns" : "appdb.T_MDevice"
  },
  {
    "v" : 1,
    "key" : {
      "deviceId" : 1
    },
    "name" : "deviceId",
    "ns" : "appdb.T_MDevice"
  }
]

发现数据库表中同样存在一个名为 deviceId的索引，但是并非唯一索引！

三、详细分析

为了核实错误产生的原因，我们尝试通过 Mongo Shell去执行索引的创建，发现返回了同样的错误。

通过将数据库中的索引删除，或更正为 unique=true 之后可以解决当前的问题。

从严谨度上看，一个索引冲突导致 SpringBoot 服务启动不了，是可以接受的。

但从灵活性来看，是否有某些方式能 禁用索引的自动创建 ，或者仅仅是打印日志呢？

尝试 google spring data mongodb disable index creation

发现 JIRA-DATAMONGO-1201 在2015年就已经提出，至今未解决。

图

stackoverflow 找到许多 同样问题，

但大多数的解答是不采用索引注解，选择其他方式对索引进行管理。

这些结果并不能令人满意。

尝试查看 spring-data-mongo 的机制，定位到 MongoPersistentEntityIndexCreator 类：

初始化方法中，会根据 MappingContext(实体映射上下文)中已有的实体去创建索引

public MongoPersistentEntityIndexCreator(MongoMappingContext mappingContext, MongoDbFactory mongoDbFactory,
      IndexResolver indexResolver) {
    ...
    //根据已有实体创建
    for (MongoPersistentEntity<?> entity : mappingContext.getPersistentEntities()) {
      checkForIndexes(entity);
    }
  }

在接收到MappingContextEvent时，创建对应实体的索引

 public void onApplicationEvent(MappingContextEvent<?, ?> event) {

    if (!event.wasEmittedBy(mappingContext)) {
      return;
    }

    PersistentEntity<?, ?> entity = event.getPersistentEntity();

    // Double check type as Spring infrastructure does not consider nested generics
    if (entity instanceof MongoPersistentEntity) {
      //创建单个实体索引
      checkForIndexes((MongoPersistentEntity<?>) entity);
    }
  }

MongoPersistentEntityIndexCreator是通过MongoTemplate引入的，如下：

  public MongoTemplate(MongoDbFactory mongoDbFactory, MongoConverter mongoConverter) {

    Assert.notNull(mongoDbFactory);

    this.mongoDbFactory = mongoDbFactory;
    this.exceptionTranslator = mongoDbFactory.getExceptionTranslator();
    this.mongoConverter = mongoConverter == null ? getDefaultMongoConverter(mongoDbFactory) : mongoConverter;
    ...

    // We always have a mapping context in the converter, whether it's a simple one or not
    mappingContext = this.mongoConverter.getMappingContext();
    // We create indexes based on mapping events
    if (null != mappingContext && mappingContext instanceof MongoMappingContext) {
      indexCreator = new MongoPersistentEntityIndexCreator((MongoMappingContext) mappingContext, mongoDbFactory);
      eventPublisher = new MongoMappingEventPublisher(indexCreator);
      if (mappingContext instanceof ApplicationEventPublisherAware) {
        ((ApplicationEventPublisherAware) mappingContext).setApplicationEventPublisher(eventPublisher);
      }
    }
  }

  ...
  //MongoTemplate实现了 ApplicationContextAware，当ApplicationContext被实例化时被感知
  public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {

    prepareIndexCreator(applicationContext);

    eventPublisher = applicationContext;
    if (mappingContext instanceof ApplicationEventPublisherAware) {
      //MappingContext作为事件来源，向ApplicationContext发布
      ((ApplicationEventPublisherAware) mappingContext).setApplicationEventPublisher(eventPublisher);
    }
    resourceLoader = applicationContext;
  }

  ...
  //注入事件监听
  private void prepareIndexCreator(ApplicationContext context) {

    String[] indexCreators = context.getBeanNamesForType(MongoPersistentEntityIndexCreator.class);

    for (String creator : indexCreators) {
      MongoPersistentEntityIndexCreator creatorBean = context.getBean(creator, MongoPersistentEntityIndexCreator.class);
      if (creatorBean.isIndexCreatorFor(mappingContext)) {
        return;
      }
    }

    if (context instanceof ConfigurableApplicationContext) {
      //使 IndexCreator 监听 ApplicationContext的事件
      ((ConfigurableApplicationContext) context).addApplicationListener(indexCreator);
    }
  }

由此可见， MongoTemplate 在初始化时，先通过 MongoConverter 带入 MongoMappingContext，

随后完成一系列初始化，整个过程如下：

• 实例化 MongoTemplate;
• 实例化 MongoConverter;
• 实例化 MongoPersistentEntityIndexCreator；
• 初始化索引(通过MappingContext已有实体);
• Repository初始化 -> MappingContext 发布映射事件；
• ApplicationContext 将事件通知到 IndexCreator；
• IndexCreator 创建索引

在实例化过程中，没有任何配置可以阻止索引的创建。

四、解决问题

从前面的分析中，可以发现问题关键在 IndexCreator，能否提供一个自定义的实现呢，答案是可以的！

实现的要点如下

• 实现一个IndexCreator，可继承MongoPersistentEntityIndexCreator，去掉索引的创建功能；
• 实例化 MongoConverter和 MongoTemplate时，使用一个空的 MongoMappingContext对象避免初始化索引；
• 将自定义的IndexCreator作为Bean进行注册，这样在prepareIndexCreator方法执行时，原来的 MongoPersistentEntityIndexCreator不会监听ApplicationContext的事件
• IndexCreator 实现了ApplicationContext监听，接管 MappingEvent事件处理。

实例化Bean

 @Bean
  public MongoMappingContext mappingContext() {
    return new MongoMappingContext();
  }

  // 使用 MappingContext 实例化 MongoTemplate
  @Bean
  public MongoTemplate mongoTemplate(MongoDbFactory mongoDbFactory, MongoMappingContext mappingContext) {
    MappingMongoConverter converter = new MappingMongoConverter(new DefaultDbRefResolver(mongoDbFactory),
        mappingContext);
    converter.setTypeMapper(new DefaultMongoTypeMapper(null));

    MongoTemplate mongoTemplate = new MongoTemplate(mongoDbFactory, converter);

    return mongoTemplate;
  }

自定义IndexCreator

  // 自定义IndexCreator实现
  @Component
  public static class CustomIndexCreator extends MongoPersistentEntityIndexCreator {

    // 构造器引用MappingContext
    public CustomIndexCreator(MongoMappingContext mappingContext, MongoDbFactory mongoDbFactory) {
      super(mappingContext, mongoDbFactory);
    }

    public void onApplicationEvent(MappingContextEvent<?, ?> event) {
      PersistentEntity<?, ?> entity = event.getPersistentEntity();

      // 获得Mongo实体类
      if (entity instanceof MongoPersistentEntity) {
        System.out.println("Detected MongoEntity " + entity.getName());

        //可实现索引处理..
      }
    }
  }

在这里 CustomIndexCreator继承了 MongoPersistentEntityIndexCreator ，将自动接管MappingContextEvent事件的监听。

在业务实现上可以根据需要完成索引的处理！

小结

spring-data-mongo 提供了非常大的便利性，但在灵活性支持上仍然不足。上述的方法实际上有些隐晦，在官方文档中并未提及这样的方式。

ORM-Mapping 框架在实现Schema映射处理时需要考虑校验级别，比如 Hibernate便提供了 none/create/update/validation 多种选择，毕竟这对开发者来说更加友好。

期待 spring-data-mongo 在后续的演进中能尽快完善 Schema的管理功能！

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。