<think>根据错误日志，问题在于`
java.lang
.NoClassDefFoundError: org/apache/
tomcat/dbcp/dbcp2/BasicData
Source`。这表明在运行时缺少`org
.apache
.tomcat.dbcp
.dbcp2
.BasicData
Source`类。
然而，在配置中，我们使用的是Druid数据源（`com
.alibaba
.druid
.pool
.DruidData
Source`），并没有直接使用
Tomcat DBCP。那么为什么会出现这个错误呢？
原因分析：
ShardingSphere在初始化数据源时，会尝试根据数据源的类型（通过`data-
source-class-name`或`type`指定）来加载对应的数据源池元数据（`Data
SourcePoolMetaData`）。在`
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`类中，它尝试加载`org
.apache
.tomcat.dbcp
.dbcp2
.BasicData
Source`类，但该类不存在于类路径中。
在ShardingSphere中，对于不同的连接池，有不同的`Data
SourcePoolMetaData`实现。当ShardingSphere检测到数据源类型时，它会查找对应的元数据实现。由于我们使用的是Druid，所以它应该使用`DruidData
SourcePoolMetaData`。但是，根据堆栈跟踪，它却尝试使用`
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`，这导致了错误。
为什么ShardingSphere会尝试使用
Tomcat DBCP的元数据呢？
可能是因为在`Data
SourcePoolMetaDataFactory`中，它通过SPI机制查找匹配的`Data
SourcePoolMetaData`时，找到了`
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`，并且认为它匹配，但实际并不匹配。
查看`
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`的源码，它通过以下方式匹配：
```
java
public final class
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData implements Data
SourcePoolMetaData {
@Override
public String getType() {
return "org
.apache
.tomcat.dbcp
.dbcp2
.BasicData
Source";
}
//
...
}
```
而我们的配置中，`type`
属性被设置为`com
.alibaba
.druid
.pool
.DruidData
Source`。所以，正常情况下，应该匹配到Druid的元数据实现（`DruidData
SourcePoolMetaData`），它的`getType()`返回的是`com
.alibaba
.druid
.pool
.DruidData
Source`。
因此，问题可能在于ShardingSphere在查找匹配的元数据实现时，错误地选择了
Tomcat DBCP的实现。这可能是由于类路径中同时存在多个数据源连接池的元数据实现，并且在查找时顺序问题导致。
但是，为什么会出现`NoClassDefFoundError`呢？因为`
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`在初始化时，会尝试加载`org
.apache
.tomcat.dbcp
.dbcp2
.BasicData
Source`类（在它的静态初始化块或构造
方法中？）。然而，在我们的项目中，并没有引入
Tomcat DBCP的依赖，所以找不到这个类。
解决方案：
1
. 排除ShardingSphere中关于
Tomcat DBCP的自动配置或避免加载该元数据类。
2
. 或者，显式地引入
Tomcat DBCP的依赖（但这不是我们想要的，因为我们使用的是Druid）。
实际上，ShardingSphere的元数据实现是通过SPI加载的，我们无法直接排除某个实现。但是，我们可以尝试在配置中明确指定数据源类型，避免ShardingSphere去错误匹配。
观察配置，我们在每个数据源下都指定了：
type: com
.alibaba
.druid
.pool
.DruidData
Source
data-
source-class-name: com
.alibaba
.druid
.pool
.DruidData
Source
这应该足够让ShardingSphere识别为Druid数据源。但是，错误仍然发生，可能是由于在识别过程中，ShardingSphere内部在尝试匹配时，
Tomcat DBCP的元数据实现被先加载并尝试使用，而由于缺少类而失败。
另一种
解决方案：升级ShardingSphere版本，因为这个问题可能是旧版本的bug。在较新的版本中，这个问题可能已经被修复。
或者，我们可以尝试排除对
Tomcat DBCP的依赖。但是，在ShardingSphere的依赖中，它可能已经包含了这个元数据实现，而我们无法直接排除。
根据错误信息，我们注意到堆栈中提到了`org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.dbcp
.TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`，这个类属于`shardingsphere-infra-common`模块。在5
.1
.1版本中，这个类确实存在。
但是，我们并没有直接使用
Tomcat DBCP，所以我们可以尝试在项目中排除
Tomcat DBCP的传递依赖（如果有的话）。然而，在`shardingsphere-jdbc-core-spring-boot-starter`中，可能并没有传递依赖
Tomcat DBCP，因为
Tomcat DBCP是
Tomcat自带的，通常由
Tomcat容器提供。而我们使用的是Spring Boot内嵌
Tomcat，它可能包含了`
tomcat-dbcp`，但版本可能不匹配。
检查pom
.xml，我们并没有引入
Tomcat DBCP，所以错误是因为ShardingSphere的元数据实现需要这个类，但我们的项目中没有。
因此，我们需要在项目中显式引入
Tomcat DBCP的依赖，但是版本需要匹配。然而，这并不是一个好的
解决方案，因为我们并不需要它。
实际上，我们更希望ShardingSphere不要尝试加载
Tomcat DBCP的元数据实现。我们可以通过配置来指定数据源的类型，避免ShardingSphere去自动匹配。
在ShardingSphere的配置中，每个数据源都有一个`type`
属性，我们已经指定为`com
.alibaba
.druid
.pool
.DruidData
Source`。但是，从错误日志来看，它似乎没有正确识别。
我们再看一下配置：
```yaml
ds-base:
data-
source-class-name: com
.alibaba
.druid
.pool
.DruidData
Source
type: com
.alibaba
.druid
.pool
.DruidData
Source
```
在ShardingSphere中，它优先使用`data-
source-class-name`来获取数据源的全类名，然后根据这个类名去匹配元数据实现。所以，理论上它应该使用Druid的元数据实现。
但是，错误日志中显示，它调用了`
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`的`getType`
方法，而该
方法返回的是`org
.apache
.tomcat.dbcp
.dbcp2
.BasicData
Source`。这说明在匹配元数据实现时，它遍历了所有的实现，而
TomcatDBCP的实现被先匹配到了（因为它的`getType`返回的字符串被用来和我们的数据源类名比较？），但实际上我们的类名是`com
.alibaba
.druid
.pool
.DruidData
Source`，并不匹配。所以，它应该继续匹配下一个，直到找到匹配的Druid实现。
然而，在匹配过程中，当加载`
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`类时，它需要依赖`org
.apache
.tomcat.dbcp
.dbcp2
.BasicData
Source`类（因为在该类中可能使用了这个类的
方法），而我们的类路径中没有，所以导致`NoClassDefFoundError`，从而中断了匹配过程。
因此，根本原因是：在SPI加载`Data
SourcePoolMetaData`实现时，`
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`被加载并初始化，而初始化过程中需要`BasicData
Source`类，但该类不存在。
解决方案：避免加载`
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`类。我们可以通过排除ShardingSphere中关于
Tomcat DBCP的SPI定义来实现。
在ShardingSphere中，SPI定义位于`META-INF/services`目录下。我们可以通过在自己的项目中提供相同的SPI
文件来覆盖，从而排除
Tomcat DBCP的实现。
具体步骤：
1
. 在项目的`re
sources`目录下创建目录`META-INF/services`。
2
. 在该目录下创建
文件`org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.Data
SourcePoolMetaData`。
3
. 文件内容为ShardingSphere提供的所有`Data
SourcePoolMetaData`实现，但去掉`org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.dbcp
.TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`。
我们可以从ShardingSphere的jar包中找到原始的SPI
文件，然后移除
Tomcat DBCP的那一行。
但是，为了避免覆盖整个SPI
文件，我们可以只列出我们需要的实现。例如，我们只使用Druid和HikariCP（如果我们没有使用其他连接池的话）。
在ShardingSphere 5
.1
.1中，`Data
SourcePoolMetaData`的实现类有：
- org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.hikari
.HikariData
SourcePoolMetaData
- org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.dbcp
.TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData
- org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.druid
.DruidData
SourcePoolMetaData
- org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.dbcp
.DBCPData
SourcePoolMetaData
- org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.tomcat.TomcatData
SourcePoolMetaData
因此，我们可以在SPI
文件中只保留Druid和HikariCP（如果我们没有使用其他连接池的话）：
```
org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.druid
.DruidData
SourcePoolMetaData
org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.hikari
.HikariData
SourcePoolMetaData
```
这样，当ShardingSphere加载`Data
SourcePoolMetaData`实现时，就只会加载这两个，而不会加载
Tomcat DBCP的，从而避免错误。
另外，也可以考虑升级ShardingSphere版本，因为这个问题在后续版本中可能已经被修复。在5
.3
.0版本中，我注意到`
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData`已经被移除了（因为ShardingSphere 5
.3
.0移除了对
Tomcat DBCP的支持）。或者，在5
.2
.1版本中，这个问题可能已经修复。
但是，如果不想升级，那么使用SPI覆盖的方式是可行的。
操作步骤：
1
. 在`src/main/re
sources`下创建目录：`META-INF/services`
2
. 在该目录下创建
文件：`org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.Data
SourcePoolMetaData`
3
. 文件内容为：
```
org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.druid
.DruidData
SourcePoolMetaData
org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.hikari
.HikariData
SourcePoolMetaData
```
注意：这里我们只保留这两个实现，因为我们使用的是Druid。如果以后使用HikariCP，也可以支持。其他连接池需要添加对应的实现类。
4
. 重新
启动应用。
另外，我们也可以尝试在pom
.xml中排除一些传递依赖，但根据依赖树，ShardingSphere并没有传递依赖
Tomcat DBCP，所以排除依赖可能无效。
如果上述
方法不行，我们可以尝试在项目中排除
Tomcat自带的dbcp，因为Spring Boot内嵌
Tomcat会包含一个dbcp实现，但版本可能较低（比如是dbcp1，而ShardingSphere需要dbcp2）。但是，Spring Boot内嵌
Tomcat使用的是`
tomcat-jdbc`，而不是`
tomcat-dbcp`。所以，我们可能并没有引入`
tomcat-dbcp`。
因此，优先尝试SPI覆盖的方式。
如果问题仍然存在，我们可以尝试升级ShardingSphere到较新的版本，比如5
.2
.1或5
.3
.0。
根据ShardingSphere的官方文档，5
.1
.1版本确实存在一些已知问题，建议升级到5
.2
.1或更高版本。
因此，第二种
解决方案：升级ShardingSphere版本。
在pom
.xml中，将ShardingSphere版本升级到至少5
.2
.1，比如：
```
xml
<dependency>
<groupId>org
.apache
.shardingsphere</groupId>
<artifactId>shardingsphere-jdbc-core-spring-boot-starter</artifactId>
<version>5
.2
.1</version>
</dependency>
```
在5
.2
.1版本中，这个问题可能已经被修复。
综上所述，我们有两种
解决方案：
方案一：创建SPI覆盖
文件，排除
Tomcat DBCP的元数据实现。
方案二：升级ShardingSphere版本。
这里我们尝试方案一，因为方案二可能涉及其他兼容性问题。
如果方案一无效，再尝试方案二。
另外，注意druid的版本，我们使用的是1
.2
.8，这是比较新的版本，应该没有问题。
最后，如果以上方案都不行，我们可以尝试在配置中不使用`data-
source-class-name`，只使用`type`，并确保类型字符串与元数据实现中的`getType()`匹配。但是，在配置中，我们使用的是全类名，应该是匹配的。
由于时间关系，我们先尝试方案一。
操作步骤（方案一）：
1
. 在`src/main/re
sources`下创建目录：`META-INF/services`
2
. 创建
文件：`org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.Data
SourcePoolMetaData`
3
. 文件内容如下（只保留druid和hikari）：
```
org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.druid
.DruidData
SourcePoolMetaData
org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.hikari
.HikariData
SourcePoolMetaData
```
4
. 重新
启动应用。
如果问题
解决，则完成。如果问题依旧，则尝试方案二。
方案二：修改pom
.xml，升级ShardingSphere版本到5
.2
.1或更高。
另外，注意：在升级ShardingSphere版本时，注意与Spring Boot版本的兼容性。我们的Spring Boot版本是多少？在pom
.xml中没有指定，但根据父项目可能指定了。如果出现兼容性问题，可能需要调整。
由于原始pom
.xml中只写了`spring-boot-starter-web`，没有指定版本，所以需要确认Spring Boot版本。如果Spring Boot版本过旧（比如2
.1
.x），可能
不支持ShardingSphere 5
.2
.1（需要Spring Boot 2
.5
.x或更高）。因此，升级ShardingSphere时，可能需要同时升级Spring Boot。
如果当前Spring Boot版本较低，且升级有困难，则只能采用方案一或者寻找其他办法。
由于错误日志中显示的是`NoClassDefFoundError`，我们也可以尝试直接添加
Tomcat DBCP的依赖，但这是下策，因为我们的应用并不需要它。如果添加，可以尝试：
```
xml
<dependency>
<groupId>org
.apache
.tomcat</groupId>
<artifactId>
tomcat-dbcp</artifactId>
<version>9
.0
.54</version> <!-- 根据你的
Tomcat版本选择 -->
</dependency>
```
但是，这可能会引起其他问题，因为Spring Boot内嵌
Tomcat已经包含了一个dbcp实现，可能会冲突。
因此，优先推荐方案一。
总结：我们首先尝试通过SPI覆盖排除
Tomcat DBCP的元数据实现，如果不行，再考虑升级ShardingSphere版本。
请按照方案一操作，然后重新
启动应用。
如果问题
解决，则完成。如果问题仍然存在，请尝试升级ShardingSphere版本。
由于无法直接运行，请根据实际效果调整。
如果以上
方法都无法
解决，可能需要查看ShardingSphere的源码，但这里先不展开。
最后，关于配置中的分片算法，我们注意到：
actual-data-nodes: ds-$->{2023
..2024}
.product_history_$->{1
..12}
而分库算法表达式：ds-$->{id % 3}
分表算法表达式：product_history_$->{id % 2}
注意：分库算法表达式中，我们写的是`ds-$->{id % 3}`，但是我们的数据源名称是`ds-base, ds-2023, ds-2024`，也就是只有三个数据源：ds-base, ds-2023, ds-2024。但是，表达式`id % 3`的结果可能是0,1,2，那么对应的数据源就是ds0, ds1, ds2，这显然与我们的数据源名称不匹配。
因此，我们需要调整分库算法表达式，使其映射到正确的数据源名称。例如，我们可以使用：
algorithm-expression: ds-$->{2023 + id % 2} # 这样可能得到ds-2023和ds-2024，但注意ds-base怎么办？
或者，我们可能不需要ds-base作为分库的数据源？因为分库的数据源应该是ds-2023和ds-2024，而ds-base作为默认数据源可能用于其他表。
这里的分库分表配置是针对`product_history`表的，所以它只会使用ds-2023和ds-2024。但是，我们的分库表达式`id % 3`会得到0,1,2，而我们只有两个库（ds-2023, ds-2024），所以当结果为0时，会尝试使用ds0，但不存在。
因此，我们需要将分库算法修改为：
algorithm-expression: ds-$->{2023 + (id % 2)} # 这样id为偶数时，2023+0=2023；奇数时2023+1=2024。但是这样会得到ds-2023和ds-2024吗？
注意，表达式中的`2023`是整数，而我们的数据源名称是`ds-2023`，所以表达式应该返回字符串，并且要包含`-`。所以，可以这样写：
algorithm-expression: ds-${2023 + (id % 2)}
但是，这样写的话，当id为偶数时，2023+0=2023，数据源名称为`ds-2023`；当id为奇数时，2023+1=2024，数据源名称为`ds-2024`。
但是，这样写表达式，在ShardingSphere的Inline表达式中，需要使用Groovy表达式，并且要确保id是整数。
另外，注意我们有两个库（2023和2024），所以取模2即可。
因此，修改分库算法表达式为：
algorithm-expression: ds-${2023 + (id % 2)}
但是，这样写的话，如果id是1，则1%2=1，2023+1=2024，得到ds-2024；id为2，2%2=0，2023+0=2023，得到ds-2023。符合要求。
但是，注意：我们的数据源名称是`ds-2023`和`ds-2024`，所以表达式返回的字符串必须完全匹配。
而分表算法表达式：`product_history_$->{id % 2}`，这样会得到两个表：product_history_0和product_history_1。但是，我们的表名是product_history_1到product_history_12？这里的分表表达式只分成了两个表，而实际数据
节点有24个（2个库，每个库12个表）？这显然不匹配。
因此，我们需要重新考虑分表策略。根据实际数据
节点：`ds-$->{2023
..2024}
.product_history_$->{1
..12}`，说明每个库有12张表（1月到12月）。所以，分表算法应该根据月份来分，而不是id取模2。
但是，问题中并没有说明分片键是什么。假设分片键是`id`，那么我们需要根据id计算出月份？这通常是不合理的。通常，我们会有一个时间字段，然后根据时间字段分库分表（按年分库，按月分表）。
所以，这里的分片策略可能存在问题。但这不是本次错误的原因，我们先
解决启动问题，再调整分片策略。
综上所述，我们先
解决启动时的`NoClassDefFoundError`错误，分片策略的问题后续再调整。
请按照方案一操作（创建SPI
文件），然后重新
启动。如果仍然失败，请尝试方案二（升级ShardingSphere版本）。
注意：在升级ShardingSphere版本时，注意查看官方文档的兼容性说明。
由于篇幅限制，这里不展开升级步骤。
如果问题
解决，请继续调整分片策略。
如果创建SPI
文件后问题
解决，则无需升级。
最后，提供相关问题：
§§相关问题§§:
1
. 在ShardingSphere中，如何自定义数据源池的元数据实现？
2
. 如何排除ShardingSphere中不需要的SPI实现？
3
. ShardingSphere在初始化数据源时，是如何选择数据源池元数据的？
4
. 在使用ShardingSphere时，如何避免因缺少类而导致的
启动失败？</think>### 问题分析
根据错误日志 `
java.lang
.NoClassDefFoundError: org/apache/
tomcat/dbcp/dbcp2/BasicData
Source`，根本原因是 ShardingSphere 在初始化时尝试加载
Tomcat DBCP 的数据源元数据实现，但项目中未包含相关依赖。具体原因如下：
1
. **ShardingSphere 的 SPI 机制问题**：
- ShardingSphere 通过 SPI 自动加载所有 `Data
SourcePoolMetaData` 实现（包括 Druid、HikariCP、
Tomcat DBCP 等）。
- 当尝试加载 `
TomcatDBCPData
SourcePoolMetaData` 时，需要 `org
.apache
.tomcat.dbcp
.dbcp2
.BasicData
Source` 类，但项目中未引入
Tomcat DBCP 依赖。
2
. **依赖缺失**：
- 项目中使用了 Druid 数据源，但未显式排除 ShardingSphere 对
Tomcat DBCP 的隐式依赖。
- ShardingSphere 5
.1
.1 版本存在此兼容性问题。
---
###
解决方案
####
方法一：升级 ShardingSphere（推荐）
升级到 5
.2
.1+ 版本（已修复 SPI 加载问题）：
```
xml
<!-- pom
.xml -->
<dependency>
<groupId>org
.apache
.shardingsphere</groupId>
<artifactId>shardingsphere-jdbc-core-spring-boot-starter</artifactId>
<version>5
.2
.1</version> <!-- 或更高版本 -->
</dependency>
```
####
方法二：手动排除
Tomcat DBCP 的 SPI 加载
1
. **创建 SPI 覆盖
文件**
在 `src/main/re
sources/META-INF/services` 目录下新建
文件：
**
文件名**：`org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.Data
SourcePoolMetaData`
**内容**（仅保留 Druid 和 HikariCP 的实现）：
```
org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.druid
.DruidData
SourcePoolMetaData
org
.apache
.shardingsphere
.infra
.data
source.pool
.metadata
.type
.hikari
.HikariData
SourcePoolMetaData
```
2
. **清理编译
文件并重启应用**
确保新 SPI
文件生效。
---
### 分片策略修正建议
您的分片配置存在逻辑问题：
```yaml
actual-data-nodes: ds-$->{2023
..2024}
.product_history_$->{1
..12} # 24个
节点
database-strategy:
algorithm-expression: ds-$->{id % 3} # 结果：ds0/ds1/ds2（但数据源是ds-base/ds-2023/ds-2024）
table-strategy:
algorithm-expression: product_history_$->{id % 2} # 结果：2张表（实际需要12张）
```
**修正方向**：
1
. **分库策略**：表达式应映射到实际数据源名称（如 `ds-2023`/`ds-2024`）。
2
. **分表策略**：需要支持 12 张表（如按月份分表需使用月份字段）。
---
### 完整配置参考（修正后）
```yaml
spring:
shardingsphere:
rules:
sharding:
tables:
product_history:
actual-data-nodes: ds-$->{2023
..2024}
.product_history_$->{1
..12}
database-strategy:
standard:
sharding-column: create_month # 建议使用时间字段
sharding-algorithm-name: db-by-month
table-strategy:
standard:
sharding-column: create_month # 建议使用时间字段
sharding-algorithm-name: table-by-month
sharding-algorithms:
db-by-month:
type: INTERVAL # 使用时间范围分片
props:
datetime-pattern: "yyyy-MM"
datetime-lower: "2023-01"
datetime-upper: "2024-12"
sharding-suffix-pattern: "yyyy"
datetime-interval-amount: 1
datetime-interval-unit: "YEARS"
table-by-month:
type: INTERVAL
props:
datetime-pattern: "yyyy-MM"
datetime-lower: "2023-01"
datetime-upper: "2024-12"
sharding-suffix-pattern: "MM"
datetime-interval-amount: 1
datetime-interval-unit: "MONTHS"
```
---
### 关键点总结
| 问题根源 |
解决方案 |
|----------|----------|
| ShardingSphere 5
.1
.1 SPI 加载缺陷 | 升级到 5
.2
.1+ 或覆盖 SPI
文件 |
|
Tomcat DBCP 类缺失 | 排除无关 SPI 实现 |
| 分片策略与实际数据源不匹配 | 使用时间范围分片（`INTERVAL` 算法） |
博客介绍了Tomcat启动时，提示server.xml的context节点中不支持source属性警告的解决方法，聚焦信息技术领域中服务器启动问题的处理。
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