Spring Session的工作原理是什么

本篇内容介绍了“Spring Session的工作原理是什么”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

目录

• 1、引入背景

• 2、使用方法

• 3、工作流程

• 4、缓存机制

• 5、事件订阅

• 6、总结

1、引入背景

HTTP协议本身是无状态的，为了保存会话信息，浏览器Cookie通过SessionID标识会话请求，服务器以SessionID为key来存储会话信息。在单实例应用中，可以考虑应用进程自身存储，随着应用体量的增长，需要横向扩容，多实例session共享问题随之而来。

应用部署在Tomcat时，session是由Tomcat内存维护，如果应用部署多个实例，session就不能共享。Spring Session就是解决为了解决分布式场景中的session共享问题。

2、使用方法

Spring Session支持存储在Hazelcast 、Redis、MongoDB、关系型数据库，本文主要讨论session存储在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：

<!--创建了一个RedisConnectionFactory，它将Spring会话连接到Redis服务器-->     <bean id="jedisConnectionFactory" class="org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory">         <!--配置Redis连接池 ，可以不配置，使用默认就行！-->         p:poolConfig-ref="jedisPoolConfig"     </bean>       <!--创建一个Spring Bean的名称springSessionRepositoryFilter实现过滤器-->     <bean class="org.springframework.session.data.redis.config.annotation.web.http.RedisHttpSessionConfiguration">         <!--默认session时效30分钟-->         <property name="maxInactiveIntervalInSeconds" value="60" />     </bean>

3、工作流程

Tomcat web.xml解析步骤：

contextInitialized(ServletContextEvent arg0); // Listener init(FilterConfig filterConfig); // Filter init(ServletConfig config); // Servlet

初始化顺序：Listener > Filter > Servlet。

1) 通过 Tomcat 的 listener 把SessionRepositoryFilter加载到Spring容器中。

上一小节Spring配置文件里面声明了RedisHttpSessionConfiguration，正是在其父类SpringHttpSessionConfiguration中生成了SessionRepositoryFilter：

@Bean public <S extends ExpiringSession> SessionRepositoryFilter<? extends ExpiringSession> springSessionRepositoryFilter(         SessionRepository<S> sessionRepository) {     ......     return sessionRepositoryFilter; }

RedisHttpSessionConfiguration类继承关系

2) filter初始化

web.xml里面配置的filter是DelegatingFilterProxy。

DelegatingFilterProxy类继承关系

DelegatingFilterProxy初始化入口在其父类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 为springSessionRepositoryFilter                     this.targetBeanName = getFilterName();                 }                 WebApplicationContext wac = findWebApplicationContext();                 if (wac != null) {                     this.delegate = initDelegate(wac);                 }             }         }     }

至此 sessionRepositoryFilter 初始化完成，DelegatingFilterProxy 实际代理了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);        //包装了HttpServletRequest，覆写了HttpServletRequest中 getSession(boolean create)方法        SessionRepositoryRequestWrapper wrappedRequest = new SessionRepositoryRequestWrapper(                request, response, this.servletContext);              ......        try {            filterChain.doFilter(strategyRequest, strategyResponse);        }        finally {            //保证session持久化            wrappedRequest.commitSession();        }    }

4、缓存机制

每一个session，Redis实际缓存的数据如下：

spring:session:sessions:1b8b2340-da25-4ca6-864c-4af28f033327
spring:session:sessions:expires:1b8b2340-da25-4ca6-864c-4af28f033327
spring:session:expirations:1557389100000

spring:session:sessions为hash结构，存储Spring Session的主要内容：

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 为 string 结构，存储一个空值。

spring:session:expirations为set结构，存储1557389100000 时间点过期的spring:session:sessions:expires键值：

smembers spring:session:expirations:1557389100000

1) "\xac\xed\x00\x05t\x00,expires:1b8b2340-da25-4ca6-864c-4af28f033327"

RedisSessionExpirationPolicy，三个键值生成流程：

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开头的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开头的key过期时间为xml配置的时间后五分钟         expireOperations.expire(fiveMinutesAfterExpires, TimeUnit.SECONDS);         if (sessionExpireInSeconds == 0) {             this.redis.delete(sessionKey);         }         else {             //spring:session:sessions:expires开头的key过期时间为xml配置的时间             this.redis.boundValueOps(sessionKey).append("");             this.redis.boundValueOps(sessionKey).expire(sessionExpireInSeconds,                     TimeUnit.SECONDS);         }         //spring:session:sessions开头的key过期时间为xml配置的时间后五分钟         this.redis.boundHashOps(getSessionKey(session.getId()))                 .expire(fiveMinutesAfterExpires, TimeUnit.SECONDS);     }

Redis过期键有三种删除策略，分别是定时删除，惰性删除，定期删除。

• 定时删除：通过维护一个定时器，过期马上删除，是最有效的，但是也是最浪费cpu时间的。

• 惰性删除：程序在取出键时才判断它是否过期，过期才删除，这个方法对cpu时间友好，对内存不友好。

• 定期删除：每隔一定时间执行一次删除过期键的操作，并限制每次删除操作的执行时长和频率，是一种折中。

Redis采用了惰性删除和定期删除的策略。由此可见依赖 Redis 的过期策略实时删除过期key是不可靠的。

另外一方面，业务可能会在Spring Session过期后做业务逻辑处理，同时需要session里面的信息，如果只有一个 spring:session:sessions键值，那么Redis删除就删除了，业务没法获取session信息。

spring:session:expirations键中存储了spring:session:sessions:expires键，而spring:session:sessions:expires键过期五分钟早于spring:session:expirations键和spring:session:sessions键（实际Spring Session对于过期事件处理订阅的spring:session:sessions:expires键，下一节会具体讲），这样在订阅到过期事件时还能获取spring:session:sessions键值。

如果通过Redis本身清理机制未及时清除spring:session:sessions:expires，可以通过Spring Session提供的定时任务兜底，保证spring:session:sessions:expires清除。

RedisSessionExpirationPolicy，session清理定时任务

public void cleanExpiredSessions() {         long now = System.currentTimeMillis();         long prevMin = roundDownMinute(now);         ......         //获取到spring:session:expirations键         String expirationKey = getExpirationKey(prevMin);         // 取出当前这一分钟应当过期的 session         Set<Object> sessionsToExpire = this.redis.boundSetOps(expirationKey).members();         // 注意：这里删除的是spring:session:expirations键，不是删除 session 本身！         this.redis.delete(expirationKey);         for (Object session : sessionsToExpire) {             String sessionKey = getSessionKey((String) session);             //遍历一下spring:session:sessions:expires键             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) {         //并不是直接删除 key，而只是访问 key，通过惰性删除确保spring:session:sessions:expires键实时删除，         // 同时也保证多线程并发续签的场景下，key移动到不同spring:session:expirations键里面时，         //以spring:session:sessions:expires键实际ttl时间为准         this.redis.hasKey(key);     }

5、事件订阅

ConfigureNotifyKeyspaceEventsAction，开启键空间通知：

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，注册监听事件：

@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，事件处理：

public void onMessage(Message message, byte[] pattern) {       ......       if (channel.startsWith(getSessionCreatedChannelPrefix())) {           ...           //处理spring:session created事件           handleCreated(loaded, channel);           return;       }         //非spring:session:sessions:expires事件不做处理       String body = new String(messageBody);       if (!body.startsWith(getExpiredKeyPrefix())) {           return;       }         boolean isDeleted = channel.endsWith(":del");       if (isDeleted || channel.endsWith(":expired")) {           ......           if (isDeleted) {               //处理spring:session:sessions:expires del事件               handleDeleted(sessionId, session);           }           else {               //处理spring:session:sessions:expires expired事件               handleExpired(sessionId, session);           }           ......           return;       }   }

事件订阅样例：

@Component public class SessionExpiredListener implements ApplicationListener<SessionExpiredEvent> {     @Override     public void onApplicationEvent(SessionExpiredEvent event) {         ......     } }

6、总结

Spring Session给我们提供了很好的分布式环境下资源共享问题解决思路，其基于Servlet 规范实现，业务使用时只需要简单配置就可以实现session共享，做到与业务低耦合，这都是以后我们项目开发中可以借签的设计理念。

“Spring Session的工作原理是什么”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注亿速云网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！