如何模仿J2EE的session機制實現App后端會話信息管理

這篇文章主要為大家展示了“如何模仿J2EE的session機制實現App后端會話信息管理”，內容簡而易懂，條理清晰，希望能夠幫助大家解決疑惑，下面讓小編帶領大家一起研究并學習一下“如何模仿J2EE的session機制實現App后端會話信息管理”這篇文章吧。

成都創新互聯作為成都網站建設公司，專注成都網站建設、網站設計，有關企業網站制作方案、改版、費用等問題，行業涉及餐廳設計等多個領域，已為上千家企業服務，得到了客戶的尊重與認可。

背景

在傳統的java web 中小型項目中，一般使用session暫存會話信息，比如登錄者的身份信息等。此機制是借用http的cookie機制實現，但是對于app來說每次請求都保存并共享cookie信息比較麻煩，并且傳統的session對集群并不友好，所以一般app后端服務都使用token來區分用戶登錄信息。

j2ee的session機制大家都很了解，使用非常方便，在傳統java web應用中很好用，但是在互聯網項目中或用得到集群的一些項目就有些問題，比如序列化問題，同步的延時問題等等，所以我們需要一個使用起來類似session的卻能解決得了集群等問題的一個工具。

方案

我們使用cache機制來解決這個問題，比較流行的redis是個NOSQL內存數據庫，而且帶有cache的失效機制，很適合做會話數據的存儲。而token字符串需要在第一次請求時服務器返回給客戶端，客戶端以后每次請求都使用這個token標識身份。為了對業務開發透明，我們把app的請求和響應做的報文封裝，只需要對客戶端的http請求工具類做點手腳，對服務端的mvc框架做點手腳就可以了，客戶端的http工具類修改很簡單，主要是服務端的協議封裝。

實現思路

一、制定請求響應報文協議。

二、解析協議處理token字符串。

三、使用redis存儲管理token以及對應的會話信息。

四、提供保存、獲取會話信息的API。

我們逐步講解下每一步的實現方案。

一、制定請求響應報文協議。

既然要封裝報文協議，就需要考慮什么是公共字段，什么是業務字段，報文的數據結構等。

請求的公共字段一般有token、版本、平臺、機型、imei、app來源等，其中token是我們這次的主角。

響應的公共字段一般有token、結果狀態(success,fail)、結果碼(code)、結果信息等。

報文數據結構，我們選用json，原因是json普遍、可視化好、字節占用低。

請求報文如下，body中存放業務信息，比如登錄的用戶名和密碼等。

{
  "token": "客戶端token",
  /**客戶端構建版本號*/
  "version": 11,
  /**客戶端平臺類型*/
  "platform": "IOS",
  /**客戶端設備型號*/
  "machineModel": "Iphone 6s",
  "imei": "客戶端串號(手機)",
  /**真正的消息體，應為map*/
  "body": {
    "key1": "value1",
    "key2": {
      "key21": "value21"
    },
    "key3": [
      1,

    ]
  }
}

響應的報文

{
    /**是否成功*/
    "success": false,
    /**每個請求都會返回token，客戶端每次請求都應使用最新的token*/
    "token": "服務器為當前請求選擇的token",
    /**失敗碼*/
    "failCode": 1,
    /**業務消息或者失敗消息*/
    "msg": "未知原因",
    /**返回的真實業務數據，可為任意可序列化的對象*/
    "body": null
  }
}

二、解析協議處理token字符串。

服務端的mvc框架我們選用的是SpringMVC框架，SpringMVC也比較普遍，不做描述。

暫且不提token的處理，先解決制定報文后怎么做參數傳遞。

因為請求信息被做了封裝，所以要讓springmvc框架能正確注入我們在Controller需要的參數，就需要對報文做解析和轉換。

要對請求信息做解析，我們需要自定義springmvc的參數轉換器，通過實現HandlerMethodArgumentResolver接口可以定義一個參數轉換器

RequestBodyResolver實現resolveArgument方法，對參數進行注入，以下代碼為示例代碼，切勿拿來直用。

@Override
  public Object resolveArgument(MethodParameter parameter,
      ModelAndViewContainer mavContainer, NativeWebRequest webRequest,
      WebDataBinderFactory binderFactory) throws Exception {
    String requestBodyStr = webRequest.getParameter(requestBodyParamName);//獲取請求報文，可以使用任意方式傳遞報文，只要在這獲取到就可以
    if(StringUtils.isNotBlank(requestBodyStr)){
      String paramName = parameter.getParameterName();//獲取Controller中參數名
      Class<?> paramClass = parameter.getParameterType();//獲取Controller中參數類型
      /* 通過json工具類解析報文 */
      JsonNode jsonNode = objectMapper.readTree(requestBodyStr);
      if(paramClass.equals(ServiceRequest.class)){//ServiceRequest為請求報文對應的VO
        ServiceRequest serviceRequest = objectMapper.readValue(jsonNode.traverse(),ServiceRequest.class);
        return serviceRequest;//返回這個object就是注入到參數中了，一定要對應類型，否則異常不容易捕獲
      }
      if(jsonNode!=null){//從報文中查找Controller中需要的參數
        JsonNode paramJsonNode = jsonNode.findValue(paramName);
        if(paramJsonNode!=null){
          return objectMapper.readValue(paramJsonNode.traverse(), paramClass);
        }
        
      }
    }
    return null;
  }

將自己定義的參數轉換器配置到SrpingMVC的配置文件中<mvc:argument-resolvers>

<mvc:argument-resolvers>
  <!-- 統一的請求信息處理，從ServiceRequest中取數據 -->
     <bean id="requestBodyResolver" class="com.niuxz.resolver.RequestBodyResolver">
       <property name="objectMapper"><bean class="com.shoujinwang.utils.json.ObjectMapper"></bean></property>
       <!-- 配置請求中ServiceRequest對應的字段名，默認為requestBody -->
       <property name="requestBodyParamName"><value>requestBody</value></property>
     </bean>
</mvc:argument-resolvers>

這樣就可以使報文中的參數能被springmvc正確識別了。

接下來我們要對token做處理了，我們需要添加一個SrpingMVC攔截器將每次請求都攔截下來，這屬于常用功能，不做細節描述

Matcher m1 =Pattern.compile("\"token\":\"(.*?)\"").matcher(requestBodyStr);
  
if(m1.find()){
  token = m1.group(1);
}
tokenMapPool.verifyToken(token);//對token做公共處理，驗證

這樣就簡單的獲取到了token了，可以做公共處理了。

三、使用redis存儲管理token以及對應的會話信息。

其實就是寫一個redis的操作工具類，因為使用了spring作為項目主框架，而且我們用到redis的功能并不多，所以直接使用spring提供的CacheManager功能

配置org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheManager

<!-- 緩存管理器 全局變量等可以用它存取-->
<bean id="cacheManager" class="org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheManager">
  <constructor-arg>
    <ref bean="redisTemplate"/>
  </constructor-arg>
  <property name="usePrefix" value="true" />
  <property name="cachePrefix">
    <bean class="org.springframework.data.redis.cache.DefaultRedisCachePrefix">
      <constructor-arg name="delimiter" value=":@WebServiceInterface"/>
    </bean>
  </property>
  <property name="expires"><!-- 緩存有效期 -->
    <map>
      <entry>
        <key><value>tokenPoolCache</value></key><!-- tokenPool緩存名 -->
        <value>2592000</value><!-- 有效時間 -->
      </entry>
    </map>
  </property>
</bean>

四、提供保存、獲取會話信息的API。

通過以上前戲我們已經把token處理的差不多了，接下來我們要實現token管理工作了

我們需要讓業務開發方便的保存獲取會話信息，還要使token是透明的。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.springframework.cache.Cache;
import org.springframework.cache.Cache.ValueWrapper;
import org.springframework.cache.CacheManager;

/**
 * 
 * 類      名:  TokenMapPoolBean
 * 描      述:  token以及相關信息調用處理類
 * 修 改 記 錄:  
 * @version  V1.0
 * @date  2016年4月22日
 * @author  NiuXZ
 *
 */
public class TokenMapPoolBean {
  
  
  private static final Log log = LogFactory.getLog(TokenMapPoolBean.class);
  
  /** 當前請求對應的token*/
  private ThreadLocal<String> currentToken;
  
  private CacheManager cacheManager;
  
  private String cacheName;
  
  private TokenGenerator tokenGenerator;
  
  public TokenMapPoolBean(CacheManager cacheManager, String cacheName, TokenGenerator tokenGenerator) {
    this.cacheManager = cacheManager;
    this.cacheName = cacheName;
    this.tokenGenerator = tokenGenerator;
    currentToken = new ThreadLocal<String>();
  }
  
  /**
   * 如果token合法就返回token，不合法就創建一個新的token并返回,
   * 將token放入ThreadLocal中 并初始化一個tokenMap
   * @param token
   * @return token
   */
  public String verifyToken(String token) {
    //    log.info("校驗Token:\""+token+"\"");
    String verifyedToken = null;
    if (tokenGenerator.checkTokenFormat(token)) {
      //      log.info("校驗Token成功:\""+token+"\"");
      verifyedToken = token;
    }
    else {
      verifyedToken = newToken();
    }
    currentToken.set(verifyedToken);
    Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
    if (cache == null) {
      throw new RuntimeException("獲取不到存放token的緩存池,chacheName:" + cacheName);
    }
    ValueWrapper value = cache.get(verifyedToken);
    //token對應的值為空，就創建一個新的tokenMap放入緩存中
    if (value == null || value.get() == null) {
      verifyedToken = newToken();
      currentToken.set(verifyedToken);
      Map<String, Object> tokenMap = new HashMap<String, Object>();
      cache.put(verifyedToken, tokenMap);
    }
    return verifyedToken;
  }
  
  /**
   * 生成新的token
   * @return token
   */
  private String newToken() {
    Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
    if (cache == null) {
      throw new RuntimeException("獲取不到存放token的緩存池,chacheName:" + cacheName);
    }
    String newToken = null;
    int count = 0;
    do {
      count++;
      newToken = tokenGenerator.generatorToken();
    }
    while (cache.get(newToken) != null);
    //    log.info("創建Token成功:\""+newToken+"\" 嘗試生成:"+count+"次");
    return newToken;
  }
  
  /**
   * 獲取當前請求的tokenMap中對應key的對象
   * @param key
   * @return 當前請求的tokenMap中對應key的屬性，模擬session
   */
  public Object getAttribute(String key) {
    Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
    if (cache == null) {
      throw new RuntimeException("獲取不到存放token的緩存池,chacheName:" + cacheName);
    }
    ValueWrapper tokenMapWrapper = cache.get(currentToken.get());
    Map<String, Object> tokenMap = null;
    if (tokenMapWrapper != null) {
      tokenMap = (Map<String, Object>) tokenMapWrapper.get();
    }
    if (tokenMap == null) {
      verifyToken(currentToken.get());
      tokenMapWrapper = cache.get(currentToken.get());
      tokenMap = (Map<String, Object>) tokenMapWrapper.get();
    }
    return tokenMap.get(key);
  }
  
  /**
   * 設置到當前請求的tokenMap中，模擬session<br>
   * TODO:此種方式設置attribute有問題：<br>
   * 1、可能在同一token并發的情況下執行cache.put(currentToken.get(),tokenMap);時，<br>
   *   tokenMap可能不是最新，會導致丟失數據。<br>
   * 2、每次都put整個tokenMap，數據量太大，需要優化<br>
   * @param key value
   */
  public void setAttribute(String key, Object value) {
    Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
    if (cache == null) {
      throw new RuntimeException("獲取不到存放token的緩存池,chacheName:" + cacheName);
    }
    ValueWrapper tokenMapWrapper = cache.get(currentToken.get());
    Map<String, Object> tokenMap = null;
    if (tokenMapWrapper != null) {
      tokenMap = (Map<String, Object>) tokenMapWrapper.get();
    }
    if (tokenMap == null) {
      verifyToken(currentToken.get());
      tokenMapWrapper = cache.get(currentToken.get());
      tokenMap = (Map<String, Object>) tokenMapWrapper.get();
    }
    log.info("TokenMap.put(key=" + key + ",value=" + value + ")");
    tokenMap.put(key, value);
    cache.put(currentToken.get(), tokenMap);
  }
  
  /** 
   * 獲取當前線程綁定的用戶token
   * @return token
   */
  public String getToken() {
    if (currentToken.get() == null) {
      //初始化一次token
      verifyToken(null);
    }
    return currentToken.get();
  }
  
  /**
   * 刪除token以及tokenMap
   * @param token
   */
  public void removeTokenMap(String token) {
    if (token == null) {
      return;
    }
    Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
    if (cache == null) {
      throw new RuntimeException("獲取不到存放token的緩存池,chacheName:" + cacheName);
    }
    log.info("刪除Token:token=" + token);
    cache.evict(token);
  }
  
  public CacheManager getCacheManager() {
    return cacheManager;
  }
  
  public void setCacheManager(CacheManager cacheManager) {
    this.cacheManager = cacheManager;
  }
  
  public String getCacheName() {
    return cacheName;
  }
  
  public void setCacheName(String cacheName) {
    this.cacheName = cacheName;
  }
  
  public TokenGenerator getTokenGenerator() {
    return tokenGenerator;
  }
  
  public void setTokenGenerator(TokenGenerator tokenGenerator) {
    this.tokenGenerator = tokenGenerator;
  }
  
  public void clear() {
    currentToken.remove();
  }
  
}

這里用到了ThreadLocal變量是因為servlet容器一個請求對應一個線程，在一個請求的生命周期內都是處于同一個線程中，而同時又有多個線程共享token管理器，所以需要這個線程本地變量來保存token字符串。

注意事項：

1、verifyToken方法的調用，一定要在每次請求最開始調用。并且在請求結束后調用clear做清除，以免下次有未知異常導致verifyToken未被執行，卻在返回時從ThreadLocal里取出token返回。（這個bug困擾我好幾天，公司n個開發檢查代碼也沒找到，最后我經過測試發現是在發生404的時候沒有進入攔截器，所以就沒有調用verifyToken方法，導致返回的異常信息中的token為上一次請求的token，導致詭異的串號問題。嗯，記我一大鍋）。

2、客戶端一定要在封裝http工具的時候把每次token保存下來，并用于下一次請求。公司ios開發請的外包，但是外包沒按要求做，在未登錄時，不保存token，每次傳遞的都是null，導致每次請求都會創建一個token，服務器創建了大量的無用token。

使用

使用方式也很簡單，以下是封裝的登錄管理器，可以參考一下token管理器對于登陸管理器的應用

import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.springframework.cache.Cache;
import org.springframework.cache.Cache.ValueWrapper;
import org.springframework.cache.CacheManager;

import com.niuxz.base.Constants;

/**
 * 
 * 類      名:  LoginManager
 * 描      述:  登錄管理器
 * 修 改 記 錄:  
 * @version  V1.0
 * @date  2016年7月19日
 * @author  NiuXZ
 *
 */
public class LoginManager {
  
  
  private static final Log log = LogFactory.getLog(LoginManager.class);
  
  private CacheManager cacheManager;
  
  private String cacheName;
  
  private TokenMapPoolBean tokenMapPool;
  
  public LoginManager(CacheManager cacheManager, String cacheName, TokenMapPoolBean tokenMapPool) {
    this.cacheManager = cacheManager;
    this.cacheName = cacheName;
    this.tokenMapPool = tokenMapPool;
  }
  public void login(String userId) {
    log.info("用戶登錄:userId=" + userId);
    Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
    ValueWrapper valueWrapper = cache.get(userId);
    String token = (String) (valueWrapper == null ? null : valueWrapper.get());
    tokenMapPool.removeTokenMap(token);//退出之前登錄記錄
    tokenMapPool.setAttribute(Constants.LOGGED_USER_ID, userId);
    cache.put(userId, tokenMapPool.getToken());
  }
  
  public void logoutCurrent(String phoneTel) {
    String curUserId = getCurrentUserId();
    log.info("用戶退出:userId=" + curUserId);
    tokenMapPool.removeTokenMap(tokenMapPool.getToken());//退出登錄
    if (curUserId != null) {
      Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
      cache.evict(curUserId);
      cache.evict(phoneTel);
    }
  }
  
  /**
   * 獲取當前用戶的id
   * @return
   */
  public String getCurrentUserId() {
    return (String) tokenMapPool.getAttribute(Constants.LOGGED_USER_ID);
  }
  
  public CacheManager getCacheManager() {
    return cacheManager;
  }
  
  public String getCacheName() {
    return cacheName;
  }
  
  public TokenMapPoolBean getTokenMapPool() {
    return tokenMapPool;
  }
  
  public void setCacheManager(CacheManager cacheManager) {
    this.cacheManager = cacheManager;
  }
  
  public void setCacheName(String cacheName) {
    this.cacheName = cacheName;
  }
  
  public void setTokenMapPool(TokenMapPoolBean tokenMapPool) {
    this.tokenMapPool = tokenMapPool;
  }
  
}

下面是一段常見的發送短信驗證碼接口，有的應用也是用session存儲驗證碼，我不建議用這種方式，存session弊端相當大。大家看看就好，不是我寫的

public void sendValiCodeByPhoneNum(String phoneNum, String hintMsg, String logSuffix) {
    validatePhoneTimeSpace();
    // 獲取6位隨機數
    String code = CodeUtil.getValidateCode();
    log.info(code + "------->" + phoneNum);
    // 調用短信驗證碼下發接口
    RetStatus retStatus = msgSendUtils.sendSms(code + hintMsg, phoneNum);
    if (!retStatus.getIsOk()) {
      log.info(retStatus.toString());
      throw new ThrowsToDataException(ServiceResponseCode.FAIL_INVALID_PARAMS, "手機驗證碼獲取失敗,請稍后再試");
    }
    // 重置session
    tokenMapPool.setAttribute(Constants.VALIDATE_PHONE, phoneNum);
    tokenMapPool.setAttribute(Constants.VALIDATE_PHONE_CODE, code.toString());
    tokenMapPool.setAttribute(Constants.SEND_CODE_WRONGNU, 0);
    tokenMapPool.setAttribute(Constants.SEND_CODE_TIME, new Date().getTime());
    log.info(logSuffix + phoneNum + "短信驗證碼:" + code);
  }

處理響應

有的同學會問了 那么響應的報文封裝呢？

@RequestMapping("record")
@ResponseBody
public ServiceResponse record(String message){
  String userId = loginManager.getCurrentUserId(); 
  messageBoardService.recordMessage(userId, message);
  return ServiceResponseBuilder.buildSuccess(null);
}

其中ServiceResponse是封裝的響應報文VO，我們直接使用springmvc的@ResponseBody注解就好了。關鍵在于這個builder。

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

import com.niuxz.base.pojo.ServiceResponse;
import com.niuxz.utils.spring.SpringContextUtil;
import com.niuxz.web.server.token.TokenMapPoolBean;

/**
 * 
 * 類 名: ServiceResponseBuilder
 * 
 * @version V1.0
 * @date 2016年4月25日
 * @author NiuXZ
 *
 */
public class ServiceResponseBuilder {

  /**
   * 構建一個成功的響應信息
   * 
   * @param body
   * @return 一個操作成功的 ServiceResponse
   */
  public static ServiceResponse buildSuccess(Object body) {
    return new ServiceResponse(
        ((TokenMapPoolBean) SpringContextUtil.getBean("tokenMapPool"))
            .getToken(),
        "操作成功", body);
  }

  /**
   * 構建一個成功的響應信息
   * 
   * @param body
   * @return 一個操作成功的 ServiceResponse
   */
  public static ServiceResponse buildSuccess(String token, Object body) {
    return new ServiceResponse(token, "操作成功", body);
  }

  /**
   * 構建一個失敗的響應信息
   * 
   * @param failCode
   *      msg
   * @return 一個操作失敗的 ServiceResponse
   */
  public static ServiceResponse buildFail(int failCode, String msg) {
    return buildFail(failCode, msg, null);
  }

  /**
   * 構建一個失敗的響應信息
   * 
   * @param failCode
   *      msg body
   * @return 一個操作失敗的 ServiceResponse
   */
  public static ServiceResponse buildFail(int failCode, String msg,
      Object body) {
    return new ServiceResponse(
        ((TokenMapPoolBean) SpringContextUtil.getBean("tokenMapPool"))
            .getToken(),
        failCode, StringUtils.isNotBlank(msg) ? msg : "操作失敗", body);
  }
}

由于使用的是靜態工具類的形式，不能通過spring注入tokenMapPool（token管理器）對象，則通過spring提供的api獲取。然后構建響應信息的時候直接調用tokenMapPool的getToken()方法，此方法會返回當前線程綁定的token字符串。再次強調在請求結束后一定要手動調用clear（我通過全局攔截器調用）。

以上是“如何模仿J2EE的session機制實現App后端會話信息管理”這篇文章的所有內容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內容對大家有所幫助，如果還想學習更多知識，歡迎關注創新互聯行業資訊頻道！

當前文章：如何模仿J2EE的session機制實現App后端會話信息管理
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