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【SpringBoot】31 Session + Redis 实战

Gitee

https://gitee.com/Lin_DH/system

介绍

【SpringBoot】30 Cookie、Session、Token https://blog.csdn.net/weixin_44088274/article/details/144241595

背景

Spring Session 是 Spring 的一个子项目，它提供了一种管理用户会话信息的方法，无论是在单服务的应用程序中，还是在分布式系统中，都能运用。Spring Session 提供了一种机制，可以将应用服务器的会话（HttpSession）抽象化，使得开发者可以在不同的环境下使用系统的 API 来管理会话。

Spring Session

原理

Spring Session 使支持集群会话变得简单，无需绑定到特定应用程序容器的解决方案。

  • HttpSession：以通用的方式替代应用程序容器（如 Tomcat）中（Servlet 容器实现）的 HttpSession，实现了会话数据的外部存储，并支持在请求头（Header）中提供 sessionId，方便提供 RESTful API。
  • WebSocket：提供在接收 WebSocket 消息时保持 HttpSession 活跃的能力。
  • WebSession：允许以与应用程序容器无关的方式替换 Spring WebFlux 的 WebSession。
  • 配置类：提供了几个关键配置类，如 RedisHttpSessionConfiguration 和 SpringHttpSessionConfiguration，用于配置 Redis 作为会话数据的存储源。
  • SessionRepositoryFilter：SessionRepositoryFilter 是 Spring Session 的核心组件之一，它负责在请求处理之前和之后与会话存储进行交互，以确保会话数据的正确加载和保存。
    在这里插入图片描述

组成

Spring Session Core：提供核心的 Spring 会话功能和 Api。
Spring Session Data Redis：提供 SessionRepository 和 ReactiveSessionRepository 的实现，支持 Redis 和配置。
Spring Session JDBC：提供由关系型数据库和配置支持所支持的 SessionRepository 实现。
Spring Session Hazelcast：提供由 Hazelcast 和配置支持所支持的 SessionRepository 实现。

Redis 实现分布式 Session

在这里插入图片描述
在分布式系统中，通常会将 Session 存储在 Redis 中来实现分布式 Session，这样可以在多台服务器之间共享 Session 数据。实现分布式 Session 通常使用 Redis 的 Hash 结构。
1）用户登录：当用户登录成功后，服务端会生成一个唯一的 SessionId（通常是一串随机字符串，如 UUID）。
2）存储 Session：将用户的会话信息（如用户ID，权限信息等）与 SessionId 关联，并存储在 Redis 中，Redis 使用 Hash 结构来存储这些数据，其中 SessionID 作为 Hash 的 Key，用户的会话信息作为 Hash 的 Value。
3）设置 Cookie：将 SessionId 通过 Cookie 发送到客户端浏览器，客户端每次请求时都需要携带上 Cookie。
4）请求处理：在客户端每次发起请求时，服务端会检查 Cookie 中的 SessionId，服务端用该 SessionId 从 Redis 中检索对应的 Session 数据。
5）认证与授权：通过检索到的 Session 数据，服务端可以验证用户身份，并根据用户的会话信息进行授权。
Session 过期：设置 Session 过期时间，当用户长时间不活动或者显式退出登录时，服务端会从 Redis 中删除对应的 Session 数据。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

代码实现

依赖

pom.xml

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

          <!-- 实现对 Spring Session 使用 Redis 作为数据源的自动化配置 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.session</groupId>
            <artifactId>spring-session-data-redis</artifactId>
        </dependency>

        <!-- 实现对 Spring Data Redis 的自动化配置 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
            <exclusions>
                <!-- 去掉对 Lettuce 的依赖，因为 Spring Boot 优先使用 Lettuce 作为 Redis 客户端 -->
                <exclusion>
                    <groupId>io.lettuce</groupId>
                    <artifactId>lettuce-core</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>
        
        <!-- 引入 Jedis 的依赖，这样 Spring Boot 实现对 Jedis 的自动化配置 -->
        <dependency>
            <groupId>redis.clients</groupId>
            <artifactId>jedis</artifactId>
        </dependency>

配置

application.yml

spring:
  redis:
    host: localhost
    port: 6379
#    password:
    #Redis数据库号,默认为0
    database: 0    
    #连接超时时间,单位为毫秒    
    timeout: 10
    #对应 RedisProperties.Jedis 内部类
    jedis:
      pool:
        #连接池最大连接数,默认为8,使用负数表示没有限制
        max-active: 8 
        #默认连接池最大空闲的连接数,默认为8,使用负数表示没有限制
        max-idle: 8
        #默认连接池最小空闲的连接数,默认为0,允许设置0和正数
        min-idle: 0
        #连接池最大阻塞等待时间,单位为毫秒,默认为-1,表示不限制
        max-wait: -1

添加配置类

SessionConfiguration.java

package com.lm.system.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import org.springframework.session.data.redis.config.annotation.web.http.EnableRedisHttpSession;

/**
 * @author DUHAOLIN
 * @date 2024/11/22
 */
@Configuration
@EnableRedisHttpSession // 自动化配置 Spring Session 使用 Redis 作为数据源
public class SessionConfiguration {

    @Bean(name = "springSessionDefaultRedisSerializer")
    public RedisSerializer<Object> springSessionDefaultRedisSerializer() {
        return RedisSerializer.json();
    }

}

添加 @EnableRedisHttpSession 注解，开启自动化配置 Spring Session 使用 Redis 作为数据源。该注解有如下属性：

  • maxInactiveIntervalInSeconds：Session 不活跃后的过期时间，默认为 1800 秒。
  • redisNamespace：在 Redis Key 的统一前缀，默认为 “spring:session”。
  • redisFlushMode：Redis 会话刷新模式。目前有两种，默认为 RedisFlushMode.ON_SAVE。
  • RedisFlushMode.ON_SAVE：请求执行完成时，统一写入 Redis 存储。
  • RedisFlushMode.IMMEDIATE：每次修改 Session 时，立即写入 Redis 存储。
  • cleanupCron：清理 Redis Session 会话过期的任务执行 Cron 表达式，默认为 “0 * * * * *” 每分钟执行一次。虽说 Redis自带 Key 过期机制，但是默认该机制为惰性删除策略，实际过期的 Session 还保存在 Redis 的内存中。所以 Spring Session 通过定时任务，删除 Redis 中过期的 Session，使之尽快释放 Redis 的内存。
    在 springSessionDefaultRedisSerializer() 方法中，定义了一个 Bean 名字为 springSessionDefaultRedisSerializer 的 RedisSerializer Bean，采用 JSON 序列化方式。默认情况下采用 Java 自带的序列化方式，可读性较差，所以需要进行替换。

配置 Redis 序列化

RedisConfig.java

package com.lm.system.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;

/**
 * @author DUHAOLIN
 * @date 2024/11/13
 */
@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
        RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();    
        redisTemplate.setConnectionFactory(factory);
        //设置key序列化方式string
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        //设置value序列化方式json，使用GenericJackson2JsonRedisSerializer替代默认序列化
        redisTemplate.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());    
        redisTemplate.setHashValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        redisTemplate.afterPropertiesSet();    
        return redisTemplate;
    }
    
}

测试

SessionController.java

package com.lm.system.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.util.Enumeration;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * @author DUHAOLIN
 * @date 2024/11/22
 */
@RestController
@RequestMapping("session")
public class SessionController {

    @PostMapping("set")
    public void set(HttpSession session, @RequestParam("key") String key, @RequestParam("value") String value) {
        session.setAttribute(key, value);
    }

    @GetMapping("getAll")
    public Map<String, Object> getAll(HttpSession session) {
        Map<String, Object> resultMap = new HashMap<>();
        for(Enumeration<String> names = session.getAttributeNames(); names.hasMoreElements();) {
            String key = names.nextElement();
            Object value = session.getAttribute(key);
            resultMap.put(key, value);
        }
        return resultMap;
    }

}

效果图

启动程序后，进行查询，未查询到 Session 数据。
在这里插入图片描述
客户端访问完，到 Redis 客户端进行查询，则能够查询到 Spring Session 保存到 Redis 的 Session 数据。
在这里插入图片描述
每个 Session 对应 Redis 中 两个键值对。

  • 头部：以 spring:session 开头，可以通过 @EnableRedisHttpSession 直接的 redisNamespace 属性进行配置。
  • 结尾：以对应 Session 的 sessionId 结尾。
  • 中间：中间分别是 session、expirations、sessions:expires 。
    从下图该 session 的内容可以看出，其是一个 Redis Hash 数据结构。
    在这里插入图片描述
    客户端发起 set 请求，设置 key 和 value。
    在这里插入图片描述
    此时再次在 Redis 客户端进行查询，则该 Session 信息已经发生改变。
    在这里插入图片描述

Redis 序列化

RedisSerializer

org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer 接口，Redis 序列化接口，用于 Redis KEY 和 VALUE 的序列化。

RedisSerializer.java

public interface RedisSerializer<T> {

    @Nullable
    byte[] serialize(@Nullable T t) throws SerializationException;

    @Nullable
    T deserialize(@Nullable byte[] bytes) throws SerializationException;

}

定义了对象 和二进制数组的转换。
Redis Client 传递给 Redis Server 是传递的 KEY 和 VALUE 都是二进制值数组。
RedisSerializer 的实现类：
在这里插入图片描述
主要分为四类：JDK 序列化方式、String 序列化方式、JSON 序列化方式、XML 序列化方式。

JDK序列化方式

介绍

org.springframework.data.redis.serializer.JdkSerializationRedisSerializer ，默认情况下，RedisTemplate 使用该数据列化方式。
RedisTemplate#afterPropertiesSet() 方法，在 RedisTemplate 未设置序列化的情况下，使用 JdkSerializationRedisSerializer 作为序列化实现。在 Spring Boot 自动化配置 RedisTemplate Bean 对象时，就未设置。
绝大情况下，不会使用该序列化，如下图所示，写入的 KEY 前会携带 16 进制字符，而通过该 KEY 获取的 VALUE 也携带有 16 进制字符，获取的结果不方便阅读。
在 ObjectOutputStream#writeString(String str，boolean unshared) 代码中，实际是：标志位 + 字符串长度 + 字符串内容。
注：测试之前如果前面配置了序列化（RedisConfig.java）需要先注释 @Configuration 注解。

测试代码

RedisTest.java

package com.lm.system;

import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringJUnit4ClassRunner;

import javax.annotation.Resource;

/**
 * @author DUHAOLIN
 * @date 2024/11/29
 */
@SpringBootTest
@RunWith(value = SpringJUnit4ClassRunner.class)
public class RedisTest {

    @Resource
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @Test
    public void test01() {
        redisTemplate.opsForValue().set("name", "Jack");
    }

}

效果图

在这里插入图片描述

String序列化方式

org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer，字符串和二进制数组的直接转换。

StringRedisSerializer.java

private final Charset charset;

@Override
public String deserialize(@Nullable byte[] bytes) {
    return (bytes == null ? null : new String(bytes, charset));
}

@Override
public byte[] serialize(@Nullable String string) {
    return (string == null ? null : string.getBytes(charset));
}

绝大多数情况下，KEY 和 VALUE 使用的此序列化方式。而 VALUE 的序列化和反序列化，需要开发人员自己在逻辑调用 JSON 方法来序列化。
org.springframework.data.redis.serializer.GenericToStringSerializer ，使用 Spring ConversionService 实现 对象和 String 的转换，从而 String 和二进制数组的转换。
序列化的过程，首先 对象通过 ConversionService 转换成 String ，然后 String 再序列化成二进制数组。

JSON 序列化方式

1）org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer，使用 Jackson 实现 JSON 的序列化方式是支持所有类。

GenericJackson2JsonRedisSerializer.java

public GenericJackson2JsonRedisSerializer(@Nullable String classPropertyTypeName) {

    this(new ObjectMapper());

    // simply setting {@code mapper.disable(SerializationFeature.FAIL_ON_EMPTY_BEANS)} does not help here since we need
    // the type hint embedded for deserialization using the default typing feature.
    mapper.registerModule(new SimpleModule().addSerializer(new NullValueSerializer(classPropertyTypeName)));

    //<1>
    if (StringUtils.hasText(classPropertyTypeName)) {
        mapper.enableDefaultTypingAsProperty(DefaultTyping.NON_FINAL, classPropertyTypeName);
    //<2>
    } else {
        mapper.enableDefaultTyping(DefaultTyping.NON_FINAL, As.PROPERTY);
    }
}

<1> 如果传入 classPropertyTypeName 属性，使用传入对象的 classPropertyTypeName 属性对应的值，作为默认类型（Default Typing）。
<2> 如果未传入 classPropertyTypeName 属性，则使用传入对象的类全名，作为默认类型（Default Typing）。
2）org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer，使用 Jackson 实现 JSON 的序列化方式，并且显示指定 类型。

Jackson2JsonRedisSerializer.java

public class Jackson2JsonRedisSerializer<T> implements RedisSerializer<T> {
    //...

    public static final Charset DEFAULT_CHARSET = StandardCharsets.UTF_8;

    /**
     * 指定类型，和 <T> 要一致。
     */
    private final JavaType javaType;

    private ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();

}

Jackson2JsonRedisSerializer 序列化类里已经声明了类型，所以序列化的 JSON 字符串，无需在存储一个 @class 属性，用于存储类型。
3）com.alibaba.fastjson.support.spring.GenericFastJsonRedisSerializer，使用 FastJSON 实现 JSON 的序列化方式，和 GenericJackson2JsonRedisSerializer 一致。
4）com.alibaba.fastjson.support.spring.FastJsonRedisSerializer，使用 FastJSON 实现 JSON 的序列化方式，和 Jackson2JsonRedisSerializer 一致。

XML序列化方式

org.springframework.data.redis.serializer.OxmSerializer，使用 Spring OXM 实现将对象和 String 的转换，从而 String 和二进制数组的转换。

参考链接

【Spring Boot 分布式 Session 入门】https://www.iocoder.cn/Spring-Boot/Distributed-Session/?self

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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