Spring系列.@EnableRedisHttpSession原理简析

写代码的木公 2019-12-25 我要评论

在集群系统中，经常会需要将Session进行共享。不然会出现这样一个问题：用户在系统A上登陆以后，假如后续的一些操作被负载均衡到系统B上面，系统B发现本机上没有这个用户的Session，会强制让用户重新登陆。此时用户会很疑惑，自己明明登陆过了，为什么还要自己重新登陆。

什么是Session

这边再普及下Session的概念：Session是服务器端的一个key-value的数据结构，经常被用户和cookie配合，保持用户的登陆回话。客户端在第一次访问服务端的时候，服务端会响应一个sessionId并且将它存入到本地cookie中，在之后的访问会将cookie中的sessionId放入到请求头中去访问服务器，如果通过这个sessionid没有找到对应的数据那么服务器会创建一个新的sessionid并且响应给客户端。

分布式Session的解决方案

使用cookie来完成（很明显这种不安全的操作并不可靠）
使用Nginx中的ip绑定策略，同一个ip只能在指定的同一个机器访问（不支持负载均衡）
利用数据库同步session（效率不高）
使用tomcat内置的session同步（同步可能会产生延迟）
使用token代替session
我们使用spring-session以及集成好的解决方案，存放在Redis中

最后一种方案是本文要介绍的重点。

Spring Session使用方式

添加依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.session</groupId>
    <artifactId>spring-session-data-redis</artifactId>
<https://img.qb5200.com/download-x/dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.session</groupId>
    <artifactId>spring-session</artifactId>
<https://img.qb5200.com/download-x/dependency>

添加注解@EnableRedisHttpSession

@Configuration
@EnableRedisHttpSession(maxInactiveIntervalInSeconds = 86400*30)
public class RedisSessionConfig {
}

maxInactiveIntervalInSeconds: 设置 Session 失效时间，使用 Redis Session 之后，原 Spring Boot 的 server.session.timeout 属性不再生效。

经过上面的配置后，Session调用就会自动去Redis存取。另外，想要达到Session共享的目的，只需要在其他的系统上做同样的配置即可。

4. Spring Session Redis的原理简析

看了上面的配置，我们知道开启Redis Session的“秘密”在@EnableRedisHttpSession这个注解上。打开@EnableRedisHttpSession的源码：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
@Import(RedisHttpSessionConfiguration.class)
@Configuration
public @interface EnableRedisHttpSession {
    //Session默认过期时间,秒为单位，默认30分钟
    int maxInactiveIntervalInSeconds() default MapSession.DEFAULT_MAX_INACTIVE_INTERVAL_SECONDS;
    //配置key的namespace，默认的是spring:session，如果不同的应用共用一个redis，应该为应用配置不同的namespace，这样才能区分这个Session是来自哪个应用的
    String redisNamespace() default RedisOperationsSessionRepository.DEFAULT_NAMESPACE;
    //配置刷新Redis中Session的方式，默认是ON_SAVE模式，只有当Response提交后才会将Session提交到Redis
    //这个模式也可以配置成IMMEDIATE模式，这样的话所有对Session的更改会立即更新到Redis
    RedisFlushMode redisFlushMode() default RedisFlushMode.ON_SAVE;
    //清理过期Session的定时任务默认一分钟一次。
    String cleanupCron() default RedisHttpSessionConfiguration.DEFAULT_CLEANUP_CRON;
}

这个注解的主要作用是注册一个SessionRepositoryFilter，这个Filter会拦截到所有的请求，对Session进行操作，具体的操作细节会在后面讲解，这边主要了解这个注解的作用是注册SessionRepositoryFilter就行了。注入SessionRepositoryFilter的代码在RedisHttpSessionConfiguration这个类中。

@Configuration
@EnableScheduling
public class RedisHttpSessionConfiguration extends SpringHttpSessionConfiguration
        implements BeanClassLoaderAware, EmbeddedValueResolverAware, ImportAware,
        SchedulingConfigurer {
            ...
        }

RedisHttpSessionConfiguration继承了SpringHttpSessionConfiguration，SpringHttpSessionConfiguration中注册了SessionRepositoryFilter。见下面代码。

@Configuration
public class SpringHttpSessionConfiguration implements ApplicationContextAware {
    ...
     @Bean
    public <S extends Session> SessionRepositoryFilter<? extends Session> springSessionRepositoryFilter(
            SessionRepository<S> sessionRepository) {
        SessionRepositoryFilter<S> sessionRepositoryFilter = new SessionRepositoryFilter<>(
                sessionRepository);
        sessionRepositoryFilter.setServletContext(this.servletContext);
        sessionRepositoryFilter.setHttpSessionIdResolver(this.httpSessionIdResolver);
        return sessionRepositoryFilter;
    }
     ...
}

我们发现注册SessionRepositoryFilter时需要一个SessionRepository参数，这个参数是在RedisHttpSessionConfiguration中被注入进入的。

@Configuration
@EnableScheduling
public class RedisHttpSessionConfiguration extends SpringHttpSessionConfiguration
        implements BeanClassLoaderAware, EmbeddedValueResolverAware, ImportAware,
        SchedulingConfigurer {
            ...
            @Bean
    public RedisOperationsSessionRepository sessionRepository() {
        RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate = createRedisTemplate();
        RedisOperationsSessionRepository sessionRepository = new RedisOperationsSessionRepository(
                redisTemplate);
        sessionRepository.setApplicationEventPublisher(this.applicationEventPublisher);
        if (this.defaultRedisSerializer != null) {
            sessionRepository.setDefaultSerializer(this.defaultRedisSerializer);
        }
        sessionRepository
                .setDefaultMaxInactiveInterval(this.maxInactiveIntervalInSeconds);
        if (StringUtils.hasText(this.redisNamespace)) {
            sessionRepository.setRedisKeyNamespace(this.redisNamespace);
        }
        sessionRepository.setRedisFlushMode(this.redisFlushMode);
        int database = resolveDatabase();
        sessionRepository.setDatabase(database);
        return sessionRepository;
    }    
          ...
        }

请求进来的时候拦截器会先将request和response拦截住，然后将这两个对象转换成Spring内部的包装类SessionRepositoryRequestWrapper和SessionRepositoryResponseWrapper对象。SessionRepositoryRequestWrapper类重写了原生的getSession方法。代码如下：

    @Override
        public HttpSessionWrapper getSession(boolean create) {
             //通过request的getAttribue方法查找CURRENT_SESSION属性，有直接返回
            HttpSessionWrapper currentSession = getCurrentSession();
            if (currentSession != null) {
                return currentSession;
            }
             //查找客户端中一个叫SESSION的cookie，通过sessionRepository对象根据SESSIONID去Redis中查找Session
            S requestedSession = getRequestedSession();
            if (requestedSession != null) {
                if (getAttribute(INVALID_SESSION_ID_ATTR) == null) {
                    requestedSession.setLastAccessedTime(Instant.now());
                    this.requestedSessionIdValid = true;
                    currentSession = new HttpSessionWrapper(requestedSession, getServletContext());
                    currentSession.setNew(false);
                      //将Session设置到request属性中
                    setCurrentSession(currentSession);
                      //返回Session
                    return currentSession;
                }
            }
            else {
                // This is an invalid session id. No need to ask again if
                // request.getSession is invoked for the duration of this request
                if (SESSION_LOGGER.isDebugEnabled()) {
                    SESSION_LOGGER.debug(
                            "No session found by id: Caching result for getSession(false) for this HttpServletRequest.");
                }
                setAttribute(INVALID_SESSION_ID_ATTR, "true");
            }
             //不创建Session就直接返回null
            if (!create) {
                return null;
            }
            if (SESSION_LOGGER.isDebugEnabled()) {
                SESSION_LOGGER.debug(
                        "A new session was created. To help you troubleshoot where the session was created we provided a StackTrace (this is not an error). You can prevent this from appearing by disabling DEBUG logging for "
                                + SESSION_LOGGER_NAME,
                        new RuntimeException(
                                "For debugging purposes only (not an error)"));
            }
             //通过sessionRepository创建RedisSession这个对象，可以看下这个类的源代码，如果
             //@EnableRedisHttpSession这个注解中的redisFlushMode模式配置为IMMEDIATE模式，会立即
             //将创建的RedisSession同步到Redis中去。默认是不会立即同步的。
            S session = SessionRepositoryFilter.this.sessionRepository.createSession();
            session.setLastAccessedTime(Instant.now());
            currentSession = new HttpSessionWrapper(session, getServletContext());
            setCurrentSession(currentSession);
            return currentSession;
        }

当调用SessionRepositoryRequestWrapper对象的getSession方法拿Session的时候，会先从当前请求的属性中查找.CURRENT_SESSION属性，如果能拿到直接返回，这样操作能减少Redis操作，提升性能。

到现在为止我们发现如果redisFlushMode配置为ON_SAVE模式的话，Session信息还没被保存到Redis中,那么这个同步操作到底是在哪里执行的呢？我们发现SessionRepositoryFilter的doFilterInternal方法最后有一个finally代码块，这个代码块的功能就是将Session同步到Redis。

    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request,
            HttpServletResponse response, FilterChain filterChain)
            throws ServletException, IOException {
        request.setAttribute(SESSION_REPOSITORY_ATTR, this.sessionRepository);

        SessionRepositoryRequestWrapper wrappedRequest = new SessionRepositoryRequestWrapper(
                request, response, this.servletContext);
        SessionRepositoryResponseWrapper wrappedResponse = new SessionRepositoryResponseWrapper(
                wrappedRequest, response);

        try {
            filterChain.doFilter(wrappedRequest, wrappedResponse);
        }
        finally {
             //将Session同步到Redis，同时这个方法还会将当前的SESSIONID写到cookie中去，同时还会发布一
             //SESSION创建事件到队列里面去
            wrappedRequest.commitSession();
        }
    }

总结

主要的核心类有：

@EnableRedisHttpSession：开启Session共享功能
RedisHttpSessionConfiguration：配置类，一般不需要我们自己配置。主要功能是配置SessionRepositoryFilter和RedisOperationsSessionRepository这两个Bean
SessionRepositoryFilter：拦截器
RedisOperationsSessionRepository：可以认为是一个Redis操作的客户端，有在Redis中增删改查Session的功能
SessionRepositoryRequestWrapper：Request的包装类，主要是重写了getSession方法
SessionRepositoryResponseWrapper：Response的包装类。

原理简要总结：

当请求进来的时候，SessionRepositoryFilter会先拦截到请求，将request和Response对象转换成SessionRepositoryRequestWrapper和SessionRepositoryResponseWrapper。后续当第一次调用request的getSession方法时，会调用到SessionRepositoryRequestWrapper的getSession方法。这个方法的逻辑是先从request的属性中查找，如果找不到；再查找一个key值是"SESSION"的cookie，通过这个cookie拿到sessionId去redis中查找，如果查不到，就直接创建一个RedisSession对象，同步到Redis中（同步的时机根据配置来）。

Spring系列.@EnableRedisHttpSession原理简析

什么是Session

分布式Session的解决方案

Spring Session使用方式

4. Spring Session Redis的原理简析

总结

遗留问题

参考

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