使用Redis解決：集群的Session共享問題

session共享問題：多臺Tomcat并不共享session存儲空間，當請求切換到不同的tomcat服務時導致數據丟失的問題。

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1. 問題背景
   • ?無狀態HTTP協議：HTTP協議本身是無狀態的，服務器無法直接識別不同請求是否來自同一用戶。
   • ?Session的作用：通過Session（通常存儲在服務器內存中）跟蹤用戶狀態（如登錄信息、購物車數據等）。
   • ?集群環境的問題：當用戶請求被負載均衡分配到不同服務器時，每個服務器的Session數據是獨立的。若用戶第二次請求被路由到另一臺服務器，該服務器可能沒有對應的Session數據，導致用戶狀態丟失。
2. 問題示例
   假設用戶訪問一個由3臺服務器組成的集群：
   1. 用戶首次訪問服務器A，登錄成功后，Session（含用戶ID）存儲在A的內存中。
   2. 下一次請求被負載均衡分配到服務器B，但B的內存中沒有該用戶的Session。
   3. 結果：用戶被迫重新登錄，體驗中斷。
3. 核心挑戰
   • ?數據一致性：多個服務器需要共享或同步Session數據。
   • ?可用性：Session存儲服務需高可用，避免單點故障。
   • 性能：頻繁的Session讀寫需低延遲，不影響用戶體驗。
4. 常見解決方案
   • ?方案1：Session復制（Replication）?
     • 原理：將Session復制到集群中所有服務器。
     • ?優點：無需外部依賴，簡單易實現。
     • 缺點：
       • 內存和帶寬開銷大（尤其節點多時）。
       • 數據一致性問題（如網絡分區時）。
   • 方案2：集中式存儲（推薦）?
     • ?原理：使用獨立存儲（如Redis、Memcached、數據庫）保存Session，所有服務器共享訪問。
     • ?優點：
       • 解耦Session與服務器，擴展性強。
       • 支持高可用（如Redis集群）。
     • ?缺點：引入額外組件，增加系統復雜度。
   • ?方案3：粘性會話（Sticky Session）?
     • ??原理：負載均衡器將同一用戶的請求始終路由到同一臺服務器。
     • ??優點：天然保證Session一致性。
     • ??缺點：
       • 負載不均衡（某些服務器可能過載）。
       • 服務器故障時，其上的Session永久丟失。
   • ?方案4：無狀態設計（如JWT）?
     • ?原理：將用戶狀態直接存儲在客戶端（如Token中），服務器無需保存Session。
     • ?優點：徹底解決共享問題，天然支持分布式。
     • ?缺點：Token體積較大，且需處理加密和安全性。
5. 實際應用場景
   • ?電商/社交平臺：常用集中式存儲（如Redis）確保高并發下的Session一致性。
   • ?微服務架構：通過JWT等無狀態方案簡化服務間通信。
   • ?傳統Java EE集群：Tomcat可通過Redis Session Manager插件實現共享。
6. 最佳實踐建議
   • ??優先選擇集中式存儲?（如Redis），兼顧性能和擴展性。
   • ?設置合理的Session過期時間，減少存儲壓力。
   • ?啟用存儲的高可用模式?（如Redis Sentinel或Cluster）。
   • ?結合HTTPS和加密，防止Token或Session被竊取。

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一、基于Session實現的用戶登錄

傳送門：基于Session實現用戶登錄

二、使用Redis替代Session，解決集群的Session共享問題

將原存儲到session的地方，替換為存儲到redis中。

1.UserServiceImpl業務層實現

前置條件，注入 StringRedisTemplate

    @Resourceprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

發送短信驗證碼

    @Overridepublic Result sendCode(String phone) {// 1. 校驗手機號if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {// 2.如果不符合，返回錯誤信息return Result.fail("手機號格式錯誤！");}// 3.符合，生成驗證碼String code = RandomUtil.randomNumbers(6);// 4.保存驗證碼到redisstringRedisTemplate.opsForValue().set(LOGIN_CODE_KEY + phone, code, LOGIN_CODE_TTL, TimeUnit.MINUTES);// 5.發送驗證碼log.debug("發送短信驗證碼成功，驗證碼：{}", code);return Result.ok();}

短信驗證碼登錄、注冊

    @Overridepublic Result login(LoginFormDTO loginForm) {// 1.校驗手機號String phone = loginForm.getPhone();if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {return Result.fail("手機號格式錯誤！");}// 2.從redis獲取驗證碼String cacheCode = stringRedisTemplate.opsForValue().get(LOGIN_CODE_KEY + phone);String code = loginForm.getCode();if (cacheCode == null || !cacheCode.equals(code)) {// 3.不一致，報錯return Result.fail("驗證碼錯誤");}// 4.一致，根據手機號查詢用戶 select * from tb_user where phone = ?User user = lambdaQuery().eq(User::getPhone, phone).one();// 5.判斷用戶是否存在if (user == null) {// 6.不存在，創建新用戶并保存user = createUserWithPhone(phone);}// 7.保存用戶信息到redis中// 7.1 隨機生成token(不帶劃線)，作為登錄令牌String token = UUID.randomUUID().toString(true);// 7.2 將User對象轉化為HashMap存儲UserDTO userDTO = BeanUtil.copyProperties(user, UserDTO.class);Map<String, Object> userMap = BeanUtil.beanToMap(userDTO, new HashMap<>(), CopyOptions.create() // 數據拷貝選項.setIgnoreNullValue(true) // 忽略null值.setFieldValueEditor((fieldName, fieldValue) -> fieldValue.toString()) // 字段值編輯器);// 7.3 存儲String tokenKey = RedisConstants.LOGIN_USER_KEY + token;stringRedisTemplate.opsForHash().putAll(tokenKey, userMap);// 7.4 設置token有效期stringRedisTemplate.expire(tokenKey, LOGIN_USER_TTL, TimeUnit.MINUTES);return Result.ok(token);}private User createUserWithPhone(String phone) {// 1.創建用戶User user = new User();user.setPhone(phone);user.setNickName(USER_NICK_NAME_PREFIX + RandomUtil.randomString(10));// 2.保存用戶save(user);return user;}

2.LoginInterceptor登錄攔截器

校驗登錄狀態

/*** LoginInterceptor 登錄攔截器*/
public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor {private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;/*** 未加入Spring IOC容器管理，使用構造方法初始化 stringRedisTemplate*/public LoginInterceptor(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;}@Overridepublic boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {// 1.獲取請求頭中的tokenString token = request.getHeader("authorization");if (StrUtil.isBlank(token)) {response.setStatus(401);return false;}// 2.基于token獲取redis中的用戶String tokenKey = LOGIN_USER_KEY + token;Map<Object, Object> userMap = stringRedisTemplate.opsForHash().entries(tokenKey);// 3.判斷用戶是否存在if (userMap.isEmpty()) {// 4.不存在，攔截response.setStatus(401);return false;}// 5.將查詢到的Hash數據轉為UserDTO對象UserDTO userDTO = BeanUtil.fillBeanWithMap(userMap, new UserDTO(), false);// 6.存在，保存用戶信息到ThreadLocalUserHolder.saveUser(userDTO);// 7.刷新token有效期stringRedisTemplate.expire(tokenKey, LOGIN_USER_TTL, TimeUnit.MINUTES);// 8.放行return true;}@Overridepublic void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {// 移除用戶UserHolder.removeUser();}
}

3.添加登錄攔截器到WebMvcConfigurer

@Configuration
public class MvcConfig implements WebMvcConfigurer {@Resourceprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Overridepublic void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {registry.addInterceptor(new LoginInterceptor(stringRedisTemplate)).excludePathPatterns("/user/code", "/user/login", "/othoer/**");}
}

三、優化登錄攔截器

為解決訪問未攔截接口時，不刷新token導致用戶登錄過期的問題，引入RefreshTokenInterceptor

1.引入刷新token攔截器：RefreshTokenInterceptor

// 關鍵包
import cn.hutool.core.bean.BeanUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** RefreshTokenInterceptor 刷新Token攔截器*/
public class RefreshTokenInterceptor implements HandlerInterceptor {private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;/*** 未加入Spring IOC容器管理，使用構造方法初始化 stringRedisTemplate*/public RefreshTokenInterceptor(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;}@Overridepublic boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {// 1.獲取請求頭中的tokenString token = request.getHeader("authorization");if (StrUtil.isBlank(token)) {// 放行return true;}// 2.基于token獲取redis中的用戶String tokenKey = LOGIN_USER_KEY + token;Map<Object, Object> userMap = stringRedisTemplate.opsForHash().entries(tokenKey);// 3.判斷用戶是否存在if (userMap.isEmpty()) {// 放行return true;}// 5.將查詢到的Hash數據轉為UserDTO對象UserDTO userDTO = BeanUtil.fillBeanWithMap(userMap, new UserDTO(), false);// 6.存在，保存用戶信息到ThreadLocalUserHolder.saveUser(userDTO);// 7.刷新token有效期stringRedisTemplate.expire(tokenKey, LOGIN_USER_TTL, TimeUnit.MINUTES);// 8.放行return true;}@Overridepublic void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {// 移除用戶UserHolder.removeUser();}
}

2.重構LoginInterceptor登錄攔截器邏輯

// 關鍵包
import cn.hutool.core.bean.BeanUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** LoginInterceptor 登錄攔截器*/
public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor {@Overridepublic boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {// 1.判斷是否需要攔截（ThreadLocal中是否有用戶）if (UserHolder.getUser() == null) {// 沒有，需要攔截，設置狀態碼response.setStatus(401);// 攔截return false;}// 有用戶則放行return true;}}

3. 添加刷新token攔截器到WebMvcConfigurer配置中

// 關鍵包
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;@Configurationpublic class MvcConfig implements WebMvcConfigurer {@Resourceprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Overridepublic void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {// 登錄攔截器registry.addInterceptor(new LoginInterceptor()).excludePathPatterns("/user/code", "/user/login", "/other/**").order(1);// 刷新token攔截器，order=0優先加載registry.addInterceptor(new RefreshTokenInterceptor(stringRedisTemplate)).addPathPatterns("/**").order(0);}
}