Redis实战篇

本篇Redis实战所学笔记来源于黑马程序员Redis实战教程入门

• 短信登录

我们将使用这一块redis共享session来实现

• 商户查询缓存

通过本章，我们将了解缓存击穿、缓存穿透、缓存雪崩等问题，使朋友对这些概念的理解不仅停留在概念上，而且可以在代码中看到相应的内容

• 优惠卷秒杀

手机或者app终端发起请求，请求我们nginx服务器，nginx以七层模型为基础HTTP协议可以基于Lua直接绕开tomcat访问redis，也可作为静态资源服务器，轻松携带数万并发， 下游负荷均衡tomcat我们都知道4核8G的tomcat，在优化和处理简单业务的加持下，处理1000左右的并发是大事， 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部署前端项目后，动静分离可以进一步减少tomcat这些功能取决于服务压力nginx所以nginx是整个项目的重要组成部分。

在tomcat在支持并发流量之后，如果我们让它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再加上固态硬盘可以支撑并发，大概4000起~7000左右，数万并发， 瞬间就会让Mysql服务器的cpu，所有的硬盘都是满的，很容易崩溃，所以我们会选择在高并发场景下使用mysql同时，为了进一步减少集群Mysql我们还将增加访问性能的压力Redis，同时使用Redis集群使得Redis提供更好的外部服务。

项目源代码在数据中提供：

发送验证码：

提交手机号码后，用户将检查手机号码是否合法。

如果手机号码合法，后台此时生成相应的验证码，同时保存验证码，然后通过短信将验证码发送给用户

注册短信验证码：

用户将验证码和手机号进行输入，后台从session在当前验证码中，然后与用户输入验证码进行验证。如果不一致，则无法通过验证。如果一致，后台将根据手机号码查询用户。如果用户不存在，则为用户创建帐户信息并保存到数据库中。无论是否存在，用户信息都将保存到session方便后续获取当前登录信息

验证登录状态：

当用户要求时，他们会从cookie中携带者JsessionId到后台，后台通过JsessionId从session如果没有用户信息，如果没有session如果有信息，则拦截信息。session将用户信息保存到信息中threadLocal并放行

页面流程

具体代码如下

贴心小提示：

上面已经分析了具体的逻辑，我们只需要按照提示的逻辑写代码。

• 发送验证码

UserController

/** * 发送手机验证码 */ @PostMapping("code") public Result sendCode(@RequestParam("phone") String phone, HttpSession session) { 
             // TODO 发送短信验证码并保存验证码     return userService.sendCode(phone,session); } 

IUserService

public interface IUserService extends IService<User> { 
             //发送验证码     Result sendCode(String phone, HttpSession session);
}

UserServiceImpl

@Service
@Log4j2
public class UserServiceImpl extends ServiceImpl<UserMapper, User> implements IUserService { 
        

    @Override
    public Result sendCode(String phone, HttpSession session) { 
        
        //1.校验手机号
        if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)){ 
        
            //此方法判断是否是无效的手机格式，无效返回true
            //2.如果不符合，返回错误信息
            Result.fail("手机格式错误！");
        }
        //3.符合，生成验证码
        String code = RandomUtil.randomNumbers(6);//随机生成6位的数字
        //4.保存验证码到session
        session.setAttribute("code", code);
        //5.发送短信验证码给用户（这里需要一些短信的服务，我们这里就简单模拟）
        log.debug("发送短信验证码成功，验证码为:{}",code);
        //6.返回ok
        return Result.ok();
    }
}

效果

• 登录

UserController

   /** * 登录功能 * @param loginForm 登录参数，包含手机号、验证码；或者手机号、密码 */
    @PostMapping("/login")
    public Result login(@RequestBody LoginFormDTO loginForm, HttpSession session){ 
        
        // TODO 实现登录功能
        return userService.login(loginForm,session);
    }

IUserService

//验证用户登录
Result login(LoginFormDTO loginForm, HttpSession session);

UserServiceImpl

@Override
public Result login(LoginFormDTO loginForm, HttpSession session) { 
        
    //1.校验手机号
    String phone = loginForm.getPhone();
    if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)){ 
        
        //2.不合法，返回错误信息
        return Result.fail("手机号格式错误！");
    }
    //3.校验验证码
    String code= loginForm.getCode();
    Object cacheCode=session.getAttribute(code);
    if (cacheCode==null||!cacheCode.toString().equals(code)){ 
        
        //4.验证码不一致,报错
        return Result.fail("验证码不正确！");
    }
    //4.信息无误后，根据手机号查询用户
    User user = query().eq("phone", phone).one();//query()为mybatisPlus提供的，继承ServiceImpl<UserMapper, User>
    //5.验证用户是否存在
    if (user==null){ 
        
        //6.用户不存在则新建用户
        user=createUserWithPhone(phone);
    }
    //7.保存用户信息（这里我们需要隐藏用户的敏感信息）
    UserDTO userDTO=new UserDTO();
    BeanUtils.copyProperties(user,userDTO);
    session.setAttribute("user", userDTO);
    //8.登录成功
    return Result.ok("success");
}

/** * 根据手机号注册用户 * @param phone 手机号 * @return 用户对象 */
private User createUserWithPhone(String phone) { 
        
    //初始化的时候只需要初始化用户名和手机号即可
    User user=new User();
    user.setPhone(phone);
    //随机生成用户名("user_+随机字符串)
    String nickName = SystemConstants.USER_NICK_NAME_PREFIX+RandomUtil.randomString(10);
    user.setNickName(nickName);
    //保存用户信息
    save(user);
    return user;
}

效果

数据库中用户信息

温馨小贴士：tomcat的运行原理

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

拦截器代码

@Component
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.获取用户信息
        Object user = session.getAttribute("user");
        //3.判断用户是否存在
        if (user==null){
            //4.不存在则拦截，设置响应状态吗为401（未授权）
            response.setStatus(401);
            return false;
        }
        //4.保存到本地线程中，以便控制层调用
        UserHolder.saveUser((UserDTO) user);
        //5.放行
        return true;
    }


    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        //销毁，以免内存泄漏
        UserHolder.removeUser();
    }
}

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);
    }
}

UserController

/** * 用户登录成功后保存用户的信息 */
@GetMapping("/me")
public Result me(){ 
        
    // TODO 获取当前登录的用户并返回
    UserDTO user = UserHolder.getUser();
    return Result.ok(user);
}

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

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。

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

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。

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

@Service
@Log4j2
public class UserServiceImpl extends ServiceImpl<UserMapper, User> implements IUserService { 
        
    //注意命名的规范，在使用@Resource注入时，默认按名称注入，如果这里写成redisTemplate,会导入注入成RedisTemplate这个对象
    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Override
    public Result sendCode(String phone, HttpSession session) { 
        
        //1.校验手机号
        if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)){ 
        
            //此方法判断是否是无效的手机格式，无效返回true
            //2.如果不符合，返回错误信息
            Result.fail("手机格式错误！");
        }
        //3.符合，生成验证码
        String code = RandomUtil.randomNumbers(6);//随机生成6位的数字
        //4.保存验证码到redis set key value ex 120 key设置为登录验证码+手机号，并验证码的有效时间为2分钟
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(RedisConstants.LOGIN_CODE_KEY+phone, code,RedisConstants.LOGIN_CODE_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        //5.发送短信验证码给用户（这里需要一些短信的服务，我们这里就简单模拟）
        log.debug("发送短信验证码成功，验证码为:{}",code);
        //6.返回ok
        return Result.ok();
    }

    @Override
    public Result login(LoginFormDTO loginForm, HttpSession session) { 
        
        //1.校验手机号
        String phone = loginForm.getPhone();
        if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)){ 
        
            //2.不合法，返回错误信息
            return Result.fail("手机号格式错误！");
        }
        //3.从redis获取验证码并校验验
        //3.1用户输入的验证码
        String code=loginForm.getCode();
        //3.2从redis中获取的验证码
        String cacheCode= stringRedisTemplate.opsForValue().get(RedisConstants.LOGIN_CODE_KEY+loginForm.getPhone());
        if (cacheCode==null||!cacheCode.equals(code)){ 
        
            //4.验证码不一致,报错
            return Result.fail("验证码不正确！");
        }
        //4.信息无误后，根据手机号查询用户
        User user = query().eq("phone", phone).one();//query()为mybatisPlus提供的，继承ServiceImpl<UserMapper, User>
        //5.验证用户是否存在
        if (user==null){ 
        
            //6.用户不存在则新建用户
            user=createUserWithPhone(phone);
        }
        // 7.保存用户信息到redis中（这里我们需要隐藏用户的敏感信息）
        //7.1 随机生成token，作为登录令牌
        String token= UUID.randomUUID().toString(true);//hutool类 生成简单的字符串
        //7.2 将User对象转化为Hash存储
        UserDTO userDTO = BeanUtil.copyProperties(user, UserDTO.class);//hutool类提供的方法,屏蔽用户敏感信息
        //注意StringRedisTemplate只能存储都是字符串的形式，因此我们的map也需要
        Map<String,String> userMap=new HashMap<>();
        //Map<String, Object> map = BeanUtil.beanToMap(userDTO);//将用户对象转化为hashmap 注意此方法里面id的数据类型为long
        userMap.put("id", userDTO.getId().toString());
        userMap.put("nickName", userDTO.getNickName());
        userMap.put("icon", userDTO.getIcon());
        //7.3 将token保存到redis
        String tokenKey=RedisConstants.LOGIN_USER_KEY+token;
        stringRedisTemplate.opsForHash().putAll(tokenKey,userMap);
        //7.4 设置token过期时间1小时
        stringRedisTemplate.expire(tokenKey, RedisConstants.LOGIN_USER_TTL,TimeUnit.SECONDS);
        //8.返回token给前端
        return Result.ok(token);
    }

    /** * 根据手机号注册用户 * @param phone 手机号 * @return 用户对象 */
    private User createUserWithPhone(String phone) { 
        
        //初始化的时候只需要初始化用户名和手机号即可
        User user=new User();
        user.setPhone(phone);
        //随机生成用户名("user_+随机字符串)
        String nickName = SystemConstants.USER_NICK_NAME_PREFIX+RandomUtil.randomString(10);
        user.setNickName(nickName);
        //保存用户信息
        save(user);
        return user;
    }

LoginInterceptor

/** * 登录拦截器 */
@Component
public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor { 
        
    @Resource
    private 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)){ 
        
            //不存在，拦截 设置响应状态吗为401（未授权）
            response.setStatus(401);
            return false;
        }
        //2.基于token获取redis中用户
        String key=RedisConstants.LOGIN_USER_KEY + token;
        Map<Object, Object> userMap = stringRedisTemplate.opsForHash().entries(key);
        //3.判断用户是否存在
        if (userMap.isEmpty()){ 
        
            //4.不存在则拦截，设置响应状态吗为401（未授权）
            response.setStatus(401);
            return false;
        }
        //5.将查询到的Hash数据转化为UserDTO对象
        UserDTO userDTO=new UserDTO();
        BeanUtil.fillBeanWithMap(userMap,userDTO, false);
        //6.保存用户信息到ThreadLocal
        UserHolder.saveUser(userDTO);
        //7.更新token的有效时间，只要用户还在访问我们就需要更新token的存活时间
        stringRedisTemplate.expire(key, RedisConstants.LOGIN_USER_TTL, TimeUnit.SECONDS);
        //8.放行
        return true;
    }


    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception { 
        
        //销毁，以免内存泄漏
        UserHolder.removeUser();
    }
}

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

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。

RefreshTokenInterceptor