淺談Spring Session工作原理
HTTP協議本身是無狀態的，為了保存會話信息，瀏覽器Cookie通過SessionID標識會話請求，服務器以SessionID為key來存儲會話信息。在單實例應用中，可以考慮應用進程自身存儲，隨著應用體量的增長，需要橫向擴容，多實例session共享問題隨之而來。
應用部署在Tomcat時，session是由Tomcat內存維護，如果應用部署多個實例，session就不能共享。Spring Session就是解決為了解決分布式場景中的session共享問題。
2、使用方法Spring Session支持存儲在Hazelcast 、Redis、MongoDB、關系型數據庫，本文主要討論session存儲在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：
<!--創建了一個RedisConnectionFactory，它將Spring會話連接到Redis服務器--> <bean class='org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory'><!--配置Redis連接池 ，可以不配置，使用默認就行！-->p:poolConfig-ref='jedisPoolConfig' </bean> <!--創建一個Spring Bean的名稱springSessionRepositoryFilter實現過濾器--> <bean class='org.springframework.session.data.redis.config.annotation.web.http.RedisHttpSessionConfiguration'><!--默認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) 通過 Tomcat 的 listener 把SessionRepositoryFilter加載到Spring容器中。
上一小節Spring配置文件里面聲明了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類繼承關系
2) filter初始化
web.xml里面配置的filter是DelegatingFilterProxy。
DelegatingFilterProxy類繼承關系
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、緩存機制
每一個session，Redis實際緩存的數據如下：
spring:session:sessions:1b8b2340-da25-4ca6-864c-4af28f033327spring:session:sessions:expires:1b8b2340-da25-4ca6-864c-4af28f033327spring:session:expirations:1557389100000
spring:session:sessions為hash結構，存儲Spring Session的主要內容：
hgetall spring:session:sessions:1b8b2340-da25-4ca6-864c-4af28f033327
1) 'creationTime'
2) 'xacxedx00x05srx00x0ejava.lang.Long;x8bxe4x90xccx8f#xdfx02x00x01Jx00x05valuexrx00x10java.lang.Numberx86xacx95x1dx0bx94xe0x8bx02x00x00xpx00x00x01jx9bx83x9dxfd'
3) 'maxInactiveInterval'
4) 'xacxedx00x05srx00x11java.lang.Integerx12xe2xa0xa4xf7x81x878x02x00x01Ix00x05valuexrx00x10java.lang.Numberx86xacx95x1dx0bx94xe0x8bx02x00x00xpx00x00ab'
5) 'lastAccessedTime'
6) 'xacxedx00x05srx00x0ejava.lang.Long;x8bxe4x90xccx8f#xdfx02x00x01Jx00x05valuexrx00x10java.lang.Numberx86xacx95x1dx0bx94xe0x8bx02x00x00xpx00x00x01jx9bx83x9dxfd'
spring:session:sessions:expires 為 string 結構，存儲一個空值。
spring:session:expirations為set結構，存儲1557389100000 時間點過期的spring:session:sessions:expires鍵值：
smembers spring:session:expirations:1557389100000
1) 'xacxedx00x05tx00,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里面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配置的時間后五分鐘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配置的時間后五分鐘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：通過維護一個定時器，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：程序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，對內存不友好。 定期刪除：每隔一定時間執行一次刪除過期鍵的操作，并限制每次刪除操作的執行時長和頻率，是一種折中。Redis采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過期后做業務邏輯處理，同時需要session里面的信息，如果只有一個 spring:session:sessions鍵值，那么Redis刪除就刪除了，業務沒法獲取session信息。
spring:session:expirations鍵中存儲了spring:session:sessions:expires鍵，而spring:session:sessions:expires鍵過期五分鐘早于spring:session:expirations鍵和spring:session:sessions鍵（實際Spring Session對于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。
如果通過Redis本身清理機制未及時清除spring:session:sessions:expires，可以通過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 sessionSet<Object> sessionsToExpire = this.redis.boundSetOps(expirationKey).members();// 注意：這里刪除的是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 * https://github.com/spring-projects/spring-session/issues/93 * * @param key the key */ private void touch(String key) {//并不是直接刪除 key，而只是訪問 key，通過惰性刪除確保spring:session:sessions:expires鍵實時刪除，// 同時也保證多線程并發續簽的場景下，key移動到不同spring:session:expirations鍵里面時，//以spring:session:sessions:expires鍵實際ttl時間為準this.redis.hasKey(key); }5、事件訂閱
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，注冊監聽事件：
@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布式環境下資源共享問題解決思路，其基于Servlet 規范實現，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，這都是以后我們項目開發中可以借簽的設計理念。
以上就是淺談Spring Session工作原理的詳細內容，更多關于Spring Session的資料請關注好吧啦網其它相關文章！
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