Spring Session工作原理
本文首發於 vivo網際網路技術 微信公眾號 https://mp.weixin.qq.com/s/KCOFv0nRuymkX79-RZi9eg
作者:張正林
目錄:
1、引入背景
2、使用方法
3、工作流程
4、快取機制
5、事件訂閱
6、總結
HTTP協議本身是無狀態的,為了儲存會話資訊,瀏覽器Cookie透過SessionID標識會話請求,伺服器以SessionID為key來儲存會話資訊。在單例項應用中,可以考慮應用程式自身儲存,隨著應用體量的增長,需要橫向擴容,多例項session共享問題隨之而來。
Spring Session就是為了解決多程式session共享的問題,本文將介紹怎麼使用Spring Session,以及Spring Session工作原理。
1、引入背景
應用部署在Tomcat時,session是由Tomcat記憶體維護,如果應用部署多個例項,session就不能共享。Spring Session就是解決為了解決分散式場景中的session共享問題。
2、使用方法
Spring Session支援儲存在Hazelcast 、Redis、MongoDB、關係型資料庫,本文主要討論session儲存在Redis。
web.xml配置:
<!-- spring session --> <filter> <filter-name>springSessionRepositoryFilter</filter-name> <filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxy</filter-class> </filter> <filter-mapping> <filter-name>springSessionRepositoryFilter</filter-name> <url-pattern>/*</url-pattern> </filter-mapping>
Spring 主要配置:
<!--建立了一個RedisConnectionFactory,它將Spring會話連線到Redis伺服器--> <bean id="jedisConnectionFactory" class="org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory"> <!--配置Redis連線池 ,可以不配置,使用預設就行!--> p:poolConfig-ref="jedisPoolConfig" </bean> <!--建立一個Spring Bean的名稱springSessionRepositoryFilter實現過濾器--> <bean class="org.springframework.session.data.redis.config.annotation.web.http.RedisHttpSessionConfiguration"> <!--預設session時效30分鐘--> <property name="maxInactiveIntervalInSeconds" value="60" /> </bean>
3、工作流程
Tomcat web.xml解析步驟:
contextInitialized(ServletContextEvent arg0); // Listenerinit(FilterConfig filterConfig); // Filterinit(ServletConfig config); // Servlet
初始化順序:Listener > Filter > Servlet。
1) 透過 Tomcat 的 listener 把SessionRepositoryFilter載入到Spring容器中。
上一小節Spring配置檔案裡面宣告瞭RedisHttpSessionConfiguration,正是在其父類SpringHttpSessionConfiguration中生成了SessionRepositoryFilter:
@Beanpublic <S extends ExpiringSession> SessionRepositoryFilter<? extends ExpiringSession> springSessionRepositoryFilter( SessionRepository<S> sessionRepository) { ...... return sessionRepositoryFilter; }
RedisHttpSessionConfiguration類繼承關係
2) filter初始化
web.xml裡面配置的filter是DelegatingFilterProxy。
DelegatingFilterProxy類繼承關係
DelegatingFilterProxy初始化入口在其父類GenericFilterBean中:
public final void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException { ...... // Let subclasses do whatever initialization they like. initFilterBean(); ...... }
DelegatingFilterProxy去Spring容器取第1步初始化好的springSessionRepositoryFilter:
protected void initFilterBean() throws ServletException { synchronized (this.delegateMonitor) { if (this.delegate == null) { // If no target bean name specified, use filter name. if (this.targetBeanName == null) { //targetBeanName 為springSessionRepositoryFilter this.targetBeanName = getFilterName(); } WebApplicationContext wac = findWebApplicationContext(); if (wac != null) { this.delegate = initDelegate(wac); } } } }
至此 sessionRepositoryFilter 初始化完成,DelegatingFilterProxy 實際代理了SessionRepositoryFilter。
SessionRepositoryFilter 工作核心流程:
protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException { request.setAttribute(SESSION_REPOSITORY_ATTR, this.sessionRepository); //包裝了HttpServletRequest,覆寫了HttpServletRequest中 getSession(boolean create)方法 SessionRepositoryRequestWrapper wrappedRequest = new SessionRepositoryRequestWrapper( request, response, this.servletContext); ...... try { filterChain.doFilter(strategyRequest, strategyResponse); } finally { //保證session持久化 wrappedRequest.commitSession(); } }
4、快取機制
每一個session,Redis實際快取的資料如下:
spring:session:sessions:1b8b2340-da25-4ca6-864c-4af28f033327
spring:session:sessions:expires:1b8b2340-da25-4ca6-864c-4af28f033327
spring:session:expirations:1557389100000
spring:session:sessions為hash結構,儲存Spring Session的主要內容:
hgetall spring:session:sessions:1b8b2340-da25-4ca6-864c-4af28f033327 1) "creationTime" 2) "\xac\xed\x00\x05sr\x00\x0ejava.lang.Long;\x8b\xe4\x90\xcc\x8f#\xdf\x02\x00\x01J\x00\x05valuexr\x00\x10java.lang.Number\x86\xac\x95\x1d\x0b\x94\xe0\x8b\x02\x00\x00xp\x00\x00\x01j\x9b\x83\x9d\xfd" 3) "maxInactiveInterval" 4) "\xac\xed\x00\x05sr\x00\x11java.lang.Integer\x12\xe2\xa0\xa4\xf7\x81\x878\x02\x00\x01I\x00\x05valuexr\x00\x10java.lang.Number\x86\xac\x95\x1d\x0b\x94\xe0\x8b\x02\x00\x00xp\x00\x00\a\b" 5) "lastAccessedTime" 6) "\xac\xed\x00\x05sr\x00\x0ejava.lang.Long;\x8b\xe4\x90\xcc\x8f#\xdf\x02\x00\x01J\x00\x05valuexr\x00\x10java.lang.Number\x86\xac\x95\x1d\x0b\x94\xe0\x8b\x02\x00\x00xp\x00\x00\x01j\x9b\x83\x9d\xfd"
spring:session:sessions:expires 為 string 結構,儲存一個空值。
spring:session:expirations為set結構,儲存1557389100000 時間點過期的spring:session:sessions:expires鍵值:
smembers spring:session:expirations:15573891000001) "\xac\xed\x00\x05t\x00,expires:1b8b2340-da25-4ca6-864c-4af28f033327"
RedisSessionExpirationPolicy,三個鍵值生成流程:
public void onExpirationUpdated(Long originalExpirationTimeInMilli, ExpiringSession session) { String keyToExpire = "expires:" + session.getId(); long toExpire = roundUpToNextMinute(expiresInMillis(session)); ...... //把spring:session:sessions:expires加入到spring:session:expirations開頭的key裡面 String expireKey = getExpirationKey(toExpire); BoundSetOperations<Object, Object> expireOperations = this.redis .boundSetOps(expireKey); expireOperations.add(keyToExpire); long fiveMinutesAfterExpires = sessionExpireInSeconds + TimeUnit.MINUTES.toSeconds(5); //spring:session:expirations開頭的key過期時間為xml配置的時間後五分鐘 expireOperations.expire(fiveMinutesAfterExpires, TimeUnit.SECONDS); if (sessionExpireInSeconds == 0) { this.redis.delete(sessionKey); } else { //spring:session:sessions:expires開頭的key過期時間為xml配置的時間 this.redis.boundValueOps(sessionKey).append(""); this.redis.boundValueOps(sessionKey).expire(sessionExpireInSeconds, TimeUnit.SECONDS); } //spring:session:sessions開頭的key過期時間為xml配置的時間後五分鐘 this.redis.boundHashOps(getSessionKey(session.getId())) .expire(fiveMinutesAfterExpires, TimeUnit.SECONDS); }
Redis過期鍵有三種刪除策略,分別是定時刪除,惰性刪除,定期刪除。
- 定時刪除:透過維護一個定時器,過期馬上刪除,是最有效的,但是也是最浪費cpu時間的。
- 惰性刪除:程式在取出鍵時才判斷它是否過期,過期才刪除,這個方法對cpu時間友好,對記憶體不友好。
- 定期刪除:每隔一定時間執行一次刪除過期鍵的操作,並限制每次刪除操作的執行時長和頻率,是一種折中。
Redis採用了惰性刪除和定期刪除的策略。由此可見依賴 Redis 的過期策略實時刪除過期key是不可靠的。
另外一方面,業務可能會在Spring Session過期後做業務邏輯處理,同時需要session裡面的資訊,如果只有一個 spring:session:sessions鍵值,那麼Redis刪除就刪除了,業務沒法獲取session資訊。
spring:session:expirations鍵中儲存了spring:session:sessions:expires鍵,而spring:session:sessions:expires鍵過期五分鐘早於spring:session:expirations鍵和spring:session:sessions鍵(實際Spring Session對於過期事件處理訂閱的spring:session:sessions:expires鍵,下一節會具體講),這樣在訂閱到過期事件時還能獲取spring:session:sessions鍵值。
如果透過Redis本身清理機制未及時清除spring:session:sessions:expires,可以透過Spring Session提供的定時任務兜底,保證spring:session:sessions:expires清除。
RedisSessionExpirationPolicy,session清理定時任務
public void cleanExpiredSessions() { long now = System.currentTimeMillis(); long prevMin = roundDownMinute(now); ...... //獲取到spring:session:expirations鍵 String expirationKey = getExpirationKey(prevMin); // 取出當前這一分鐘應當過期的 session Set<Object> sessionsToExpire = this.redis.boundSetOps(expirationKey).members(); // 注意:這裡刪除的是spring:session:expirations鍵,不是刪除 session 本身! this.redis.delete(expirationKey); for (Object session : sessionsToExpire) { String sessionKey = getSessionKey((String) session); //遍歷一下spring:session:sessions:expires鍵 touch(sessionKey); } } /** * By trying to access the session we only trigger a deletion if it the TTL is * expired. This is done to handle * * * @param key the key */ private void touch(String key) { //並不是直接刪除 key,而只是訪問 key,透過惰性刪除確保spring:session:sessions:expires鍵實時刪除, // 同時也保證多執行緒併發續簽的場景下,key移動到不同spring:session:expirations鍵裡面時, //以spring:session:sessions:expires鍵實際ttl時間為準 this.redis.hasKey(key); }
5、事件訂閱
預設至少訂閱鍵空間通知gxE事件(
ConfigureNotifyKeyspaceEventsAction,開啟鍵空間通知:
public void configure(RedisConnection connection) { String notifyOptions = getNotifyOptions(connection); String customizedNotifyOptions = notifyOptions; if (!customizedNotifyOptions.contains("E")) { customizedNotifyOptions += "E"; } boolean A = customizedNotifyOptions.contains("A"); if (!(A || customizedNotifyOptions.contains("g"))) { customizedNotifyOptions += "g"; } if (!(A || customizedNotifyOptions.contains("x"))) { customizedNotifyOptions += "x"; } if (!notifyOptions.equals(customizedNotifyOptions)) { connection.setConfig(CONFIG_NOTIFY_KEYSPACE_EVENTS, customizedNotifyOptions); } }
RedisHttpSessionConfiguration,註冊監聽事件:
@Bean public RedisMessageListenerContainer redisMessageListenerContainer( RedisConnectionFactory connectionFactory, RedisOperationsSessionRepository messageListener) { ...... //psubscribe del和expired事件 container.addMessageListener(messageListener, Arrays.asList(new PatternTopic("__keyevent@*:del"), new PatternTopic("__keyevent@*:expired"))); //psubscribe created事件 container.addMessageListener(messageListener, Arrays.asList(new PatternTopic( messageListener.getSessionCreatedChannelPrefix() + "*"))); return container; }
RedisOperationsSessionRepository,事件處理:
public void onMessage(Message message, byte[] pattern) { ...... if (channel.startsWith(getSessionCreatedChannelPrefix())) { ... //處理spring:session created事件 handleCreated(loaded, channel); return; } //非spring:session:sessions:expires事件不做處理 String body = new String(messageBody); if (!body.startsWith(getExpiredKeyPrefix())) { return; } boolean isDeleted = channel.endsWith(":del"); if (isDeleted || channel.endsWith(":expired")) { ...... if (isDeleted) { //處理spring:session:sessions:expires del事件 handleDeleted(sessionId, session); } else { //處理spring:session:sessions:expires expired事件 handleExpired(sessionId, session); } ...... return; } }
事件訂閱樣例:
@Componentpublic class SessionExpiredListener implements ApplicationListener<SessionExpiredEvent> { @Override public void onApplicationEvent(SessionExpiredEvent event) { ...... } }
6、總結
Spring Session給我們提供了很好的分散式環境下資源共享問題解決思路,其基於Servlet 規範實現,業務使用時只需要簡單配置就可以實現session共享,做到與業務低耦合,這都是以後我們專案開發中可以借籤的設計理念。
來自 “ ITPUB部落格 ” ,連結:http://blog.itpub.net/69912579/viewspace-2652164/,如需轉載,請註明出處,否則將追究法律責任。
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