导读

手机或者app端发起请求,请求我们的nginx服务器,nginx基于七层模型走的事HTTP协议,可以实现基于Lua直接绕开tomcat访问redis,也可以作为静态资源服务器,轻松扛下上万并发, 负载均衡到下游tomcat服务器,打散流量,我们都知道一台4核8G的tomcat,在优化和处理简单业务的加持下,大不了就处理1000左右的并发, 经过nginx的负载均衡分流后,利用集群支撑起整个项目,同时nginx在部署了前端项目后,更是可以做到动静分离,进一步降低tomcat服务的压力,这些功能都得靠nginx起作用,所以nginx是整个项目中重要的一环。

在tomcat支撑起并发流量后,我们如果让tomcat直接去访问Mysql,根据经验Mysql企业级服务器只要上点并发,一般是16或32 核心cpu,32 或64G内存,像企业级mysql加上固态硬盘能够支撑的并发,大概就是4000起~7000左右,上万并发, 瞬间就会让Mysql服务器的cpu,硬盘全部打满,容易崩溃,所以我们在高并发场景下,会选择使用mysql集群,同时为了进一步降低Mysql的压力,同时增加访问的性能,我们也会加入Redis,同时使用Redis集群使得Redis对外提供更好的服务。
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基于Session实现登录流程

发送验证码:

用户在提交手机号后,会校验手机号是否合法,如果不合法,则要求用户重新输入手机号

如果手机号合法,后台此时生成对应的验证码,同时将验证码进行保存,然后再通过短信的方式将验证码发送给用户

短信验证码登录、注册:

用户将验证码和手机号进行输入,后台从session中拿到当前验证码,然后和用户输入的验证码进行校验,如果不一致,则无法通过校验,如果一致,则后台根据手机号查询用户,如果用户不存在,则为用户创建账号信息,保存到数据库,无论是否存在,都会将用户信息保存到session中,方便后续获得当前登录信息

校验登录状态:

用户在请求时候,会从cookie中携带者JsessionId到后台,后台通过JsessionId从session中拿到用户信息,如果没有session信息,则进行拦截,如果有session信息,则将用户信息保存到threadLocal中,并且放行
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实现发送短信验证码功能

  • 发送验证码
@Override
    public Result sendCode(String phone, HttpSession session) {
        // 1.校验手机号
        if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {
            // 2.如果不符合,返回错误信息
            return Result.fail("手机号格式错误!");
        }
        // 3.符合,生成验证码
        String code = RandomUtil.randomNumbers(6);
​
        // 4.保存验证码到 session
        session.setAttribute("code",code);
        // 5.发送验证码
        log.debug("发送短信验证码成功,验证码:{}", code);
        // 返回ok
        return Result.ok();
    }
  • 登录
@Override
    public Result login(LoginFormDTO loginForm, HttpSession session) {
        // 1.校验手机号
        String phone = loginForm.getPhone();
        if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {
            // 2.如果不符合,返回错误信息
            return Result.fail("手机号格式错误!");
        }
        // 3.校验验证码
        Object cacheCode = session.getAttribute("code");
        String code = loginForm.getCode();
        if(cacheCode == null || !cacheCode.toString().equals(code)){
             //3.不一致,报错
            return Result.fail("验证码错误");
        }
        //一致,根据手机号查询用户
        User user = query().eq("phone", phone).one();
​
        //5.判断用户是否存在
        if(user == null){
            //不存在,则创建
            user =  createUserWithPhone(phone);
        }
        //7.保存用户信息到session中
        session.setAttribute("user",user);
​
        return Result.ok();
    }

实现登录拦截功能

温馨小贴士:tomcat的运行原理

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当用户发起请求时,会访问我们像tomcat注册的端口,任何程序想要运行,都需要有一个线程对当前端口号进行监听,tomcat也不例外,当监听线程知道用户想要和tomcat连接连接时,那会由监听线程创建socket连接,socket都是成对出现的,用户通过socket像互相传递数据,当tomcat端的socket接受到数据后,此时监听线程会从tomcat的线程池中取出一个线程执行用户请求,在我们的服务部署到tomcat后,线程会找到用户想要访问的工程,然后用这个线程转发到工程中的controller,service,dao中,并且访问对应的DB,在用户执行完请求后,再统一返回,再找到tomcat端的socket,再将数据写回到用户端的socket,完成请求和响应

通过以上讲解,我们可以得知 每个用户其实对应都是去找tomcat线程池中的一个线程来完成工作的, 使用完成后再进行回收,既然每个请求都是独立的,所以在每个用户去访问我们的工程时,我们可以使用threadlocal来做到线程隔离,每个线程操作自己的一份数据

温馨小贴士:关于threadlocal

如果小伙伴们看过threadLocal的源码,你会发现在threadLocal中,无论是他的put方法和他的get方法, 都是先从获得当前用户的线程,然后从线程中取出线程的成员变量map,只要线程不一样,map就不一样,所以可以通过这种方式来做到线程隔离
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拦截器代码

public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor {
​
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
       //1.获取session
        HttpSession session = request.getSession();
        //2.获取session中的用户
        Object user = session.getAttribute("user");
        //3.判断用户是否存在
        if(user == null){
              //4.不存在,拦截,返回401状态码
              response.setStatus(401);
              return false;
        }
        //5.存在,保存用户信息到Threadlocal
        UserHolder.saveUser((User)user);
        //6.放行
        return true;
    }
}

让拦截器生效

@Configuration
public class MvcConfig implements WebMvcConfigurer {
​
    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
​
    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        // 登录拦截器
        registry.addInterceptor(new LoginInterceptor())
                .excludePathPatterns(
                        "/shop/**",
                        "/voucher/**",
                        "/shop-type/**",
                        "/upload/**",
                        "/blog/hot",
                        "/user/code",
                        "/user/login"
                ).order(1);
        // token刷新的拦截器
        registry.addInterceptor(new RefreshTokenInterceptor(stringRedisTemplate)).addPathPatterns("/**").order(0);
    }
}

隐藏用户敏感信息

我们通过浏览器观察到此时用户的全部信息都在,这样极为不靠谱,所以我们应当在返回用户信息之前,将用户的敏感信息进行隐藏,采用的核心思路就是书写一个UserDto对象,这个UserDto对象就没有敏感信息了,我们在返回前,将有用户敏感信息的User对象转化成没有敏感信息的UserDto对象,那么就能够避免这个尴尬的问题了
在登录方法处修改

//7.保存用户信息到session中
session.setAttribute("user", BeanUtils.copyProperties(user,UserDTO.class));

在拦截器处:

//5.存在,保存用户信息到Threadlocal
UserHolder.saveUser((UserDTO) user);

在UserHolder处:将user对象换成UserDTO

public class UserHolder {
    private static final ThreadLocal<UserDTO> tl = new ThreadLocal<>();
​
    public static void saveUser(UserDTO user){
        tl.set(user);
    }
​
    public static UserDTO getUser(){
        return tl.get();
    }
​
    public static void removeUser(){
        tl.remove();
    }
}

session共享问题

核心思路分析:

每个tomcat中都有一份属于自己的session,假设用户第一次访问第一台tomcat,并且把自己的信息存放到第一台服务器的session中,但是第二次这个用户访问到了第二台tomcat,那么在第二台服务器上,肯定没有第一台服务器存放的session,所以此时 整个登录拦截功能就会出现问题,我们能如何解决这个问题呢?早期的方案是session拷贝,就是说虽然每个tomcat上都有不同的session,但是每当任意一台服务器的session修改时,都会同步给其他的Tomcat服务器的session,这样的话,就可以实现session的共享了

但是这种方案具有两个大问题

1、每台服务器中都有完整的一份session数据,服务器压力过大。

2、session拷贝数据时,可能会出现延迟

所以咱们后来采用的方案都是基于redis来完成,我们把session换成redis,redis数据本身就是共享的,就可以避免session共享的问题了
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Redis代替session的业务流程

设计key的结构

首先我们要思考一下利用redis来存储数据,那么到底使用哪种结构呢?由于存入的数据比较简单,我们可以考虑使用String,或者是使用哈希,如下图,如果使用String,同学们注意他的value,用多占用一点空间,如果使用哈希,则他的value中只会存储他数据本身,如果不是特别在意内存,其实使用String就可以啦。
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设计key的具体细节

所以我们可以使用String结构,就是一个简单的key,value键值对的方式,但是关于key的处理,session他是每个用户都有自己的session,但是redis的key是共享的,咱们就不能使用code了

在设计这个key的时候,我们之前讲过需要满足两点

1、key要具有唯一性

2、key要方便携带

如果我们采用phone:手机号这个的数据来存储当然是可以的,但是如果把这样的敏感数据存储到redis中并且从页面中带过来毕竟不太合适,所以我们在后台生成一个随机串token,然后让前端带来这个token就能完成我们的整体逻辑了

整体访问流程

当注册完成后,用户去登录会去校验用户提交的手机号和验证码,是否一致,如果一致,则根据手机号查询用户信息,不存在则新建,最后将用户数据保存到redis,并且生成token作为redis的key,当我们校验用户是否登录时,会去携带着token进行访问,从redis中取出token对应的value,判断是否存在这个数据,如果没有则拦截,如果存在则将其保存到threadLocal中,并且放行。
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基于Redis实现短信登录

这里具体逻辑就不分析了,之前咱们已经重点分析过这个逻辑啦。

UserServiceImpl代码

@Override
public Result login(LoginFormDTO loginForm, HttpSession session) {
    // 1.校验手机号
    String phone = loginForm.getPhone();
    if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {
        // 2.如果不符合,返回错误信息
        return Result.fail("手机号格式错误!");
    }
    // 3.从redis获取验证码并校验
    String cacheCode = stringRedisTemplate.opsForValue().get(LOGIN_CODE_KEY + phone);
    String code = loginForm.getCode();
    if (cacheCode == null || !cacheCode.equals(code)) {
        // 不一致,报错
        return Result.fail("验证码错误");
    }
​
    // 4.一致,根据手机号查询用户 select * from tb_user where phone = ?
    User user = query().eq("phone", phone).one();
​
    // 5.判断用户是否存在
    if (user == null) {
        // 6.不存在,创建新用户并保存
        user = createUserWithPhone(phone);
    }
​
    // 7.保存用户信息到 redis中
    // 7.1.随机生成token,作为登录令牌
    String token = UUID.randomUUID().toString(true);
    // 7.2.将User对象转为HashMap存储
    UserDTO userDTO = BeanUtil.copyProperties(user, UserDTO.class);
    Map<String, Object> userMap = BeanUtil.beanToMap(userDTO, new HashMap<>(),
            CopyOptions.create()
                    .setIgnoreNullValue(true)
                    .setFieldValueEditor((fieldName, fieldValue) -> fieldValue.toString()));
    // 7.3.存储
    String tokenKey = LOGIN_USER_KEY + token;
    stringRedisTemplate.opsForHash().putAll(tokenKey, userMap);
    // 7.4.设置token有效期
    stringRedisTemplate.expire(tokenKey, LOGIN_USER_TTL, TimeUnit.MINUTES);
​
    // 8.返回token
    return Result.ok(token);
}

解决状态登录刷新问题

初始方案思路总结:

在这个方案中,他确实可以使用对应路径的拦截,同时刷新登录token令牌的存活时间,但是现在这个拦截器他只是拦截需要被拦截的路径,假设当前用户访问了一些不需要拦截的路径,那么这个拦截器就不会生效,所以此时令牌刷新的动作实际上就不会执行,所以这个方案他是存在问题的
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优化方案

既然之前的拦截器无法对不需要拦截的路径生效,那么我们可以添加一个拦截器,在第一个拦截器中拦截所有的路径,把第二个拦截器做的事情放入到第一个拦截器中,同时刷新令牌,因为第一个拦截器有了threadLocal的数据,所以此时第二个拦截器只需要判断拦截器中的user对象是否存在即可,完成整体刷新功能。
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代码

RefreshTokenInterceptor

public class RefreshTokenInterceptor implements HandlerInterceptor {
​
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
​
    public RefreshTokenInterceptor(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }
​
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        // 1.获取请求头中的token
        String token = request.getHeader("authorization");
        if (StrUtil.isBlank(token)) {
            return true;
        }
        // 2.基于TOKEN获取redis中的用户
        String key  = LOGIN_USER_KEY + token;
        Map<Object, Object> userMap = stringRedisTemplate.opsForHash().entries(key);
        // 3.判断用户是否存在
        if (userMap.isEmpty()) {
            return true;
        }
        // 5.将查询到的hash数据转为UserDTO
        UserDTO userDTO = BeanUtil.fillBeanWithMap(userMap, new UserDTO(), false);
        // 6.存在,保存用户信息到 ThreadLocal
        UserHolder.saveUser(userDTO);
        // 7.刷新token有效期
        stringRedisTemplate.expire(key, LOGIN_USER_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        // 8.放行
        return true;
    }
​
    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        // 移除用户
        UserHolder.removeUser();
    }
}

LoginInterceptor

public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor {
​
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        // 1.判断是否需要拦截(ThreadLocal中是否有用户)
        if (UserHolder.getUser() == null) {
            // 没有,需要拦截,设置状态码
            response.setStatus(401);
            // 拦截
            return false;
        }
        // 有用户,则放行
        return true;
    }
}
最后修改:2024 年 07 月 26 日
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