spring-session揭秘续篇

Posted 2021-01-09 怀瑾握瑜

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了spring-session揭秘续篇相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

上一篇文章中介绍了Spring-Session的核心原理，Filter，Session，Repository等等，传送门：spring-session（一）揭秘。

这篇继上一篇的原理逐渐深入Spring-Session中的事件机制原理的探索。众所周知，Servlet规范中有对HttpSession的事件的处理，如：HttpSessionEvent/HttpSessionIdListener/HttpSessionListener，可以查看Package javax.servlet

在Spring-Session中也有相应的Session事件机制实现，包括Session创建/过期/删除事件。

本文主要从以下方面探索Spring-Session中事件机制

Session事件的抽象
事件的触发机制

Note：
这里的事件触发机制只介绍基于RedissSession的实现。基于内存Map实现的MapSession不支持Session事件机制。其他的Session实现这里也不做关注。

一.Session事件的抽象

先来看下Session事件抽象UML类图，整体掌握事件之间的依赖关系。

Session Event最顶层是ApplicationEvent，即Spring上下文事件对象。由此可以看出Spring-Session的事件机制是基于Spring上下文事件实现。

抽象的AbstractSessionEvent事件对象提供了获取Session（这里的是指Spring Session的对象）和SessionId。

基于事件的类型，分类为：

Session创建事件
Session删除事件
Session过期事件

Tips:
Session销毁事件只是删除和过期事件的统一，并无实际含义。

事件对象只是对事件本身的抽象，描述事件的属性，如：

获取事件产生的源：getSource获取事件产生源
获取相应事件特性：getSession/getSessoinId获取时间关联的Session

下面再深入探索以上的Session事件是如何触发，从事件源到事件监听器的链路分析事件流转过程。

二.事件的触发机制

阅读本节前，读者应该了解Redis的Pub/Sub和KeySpace Notification，如果还不是很了解，传送门Redis Keyspace Notifications和Pub/Sub。

上节中也介绍Session Event事件基于Spring的ApplicationEvent实现。先简单认识spring上下文事件机制：

ApplicationEventPublisher实现用于发布Spring上下文事件ApplicationEvent
ApplicationListener实现用于监听Spring上下文事件ApplicationEvent
ApplicationEvent抽象上下文事件

那么在Spring-Session中必然包含事件发布者ApplicationEventPublisher发布Session事件和ApplicationListener监听Session事件。

可以看出ApplicationEventPublisher发布一个事件：

@FunctionalInterface
public interface ApplicationEventPublisher {

	/**
	 * Notify all <strong>matching</strong> listeners registered with this
	 * application of an application event. Events may be framework events
	 * (such as RequestHandledEvent) or application-specific events.
	 * @param event the event to publish
	 * @see org.springframework.web.context.support.RequestHandledEvent
	 */
	default void publishEvent(ApplicationEvent event) {
		publishEvent((Object) event);
	}

	/**
	 * Notify all <strong>matching</strong> listeners registered with this
	 * application of an event.
	 * <p>If the specified {@code event} is not an {@link ApplicationEvent},
	 * it is wrapped in a {@link PayloadApplicationEvent}.
	 * @param event the event to publish
	 * @since 4.2
	 * @see PayloadApplicationEvent
	 */
	void publishEvent(Object event);

}

ApplicationListener用于监听相应的事件：

@FunctionalInterface
public interface ApplicationListener<E extends ApplicationEvent> extends EventListener {

	/**
	 * Handle an application event.
	 * @param event the event to respond to
	 */
	void onApplicationEvent(E event);

}

Tips：
这里使用到了发布/订阅模式，事件监听器可以监听感兴趣的事件，发布者可以发布各种事件。不过这是内部的发布订阅，即观察者模式。

Session事件的流程实现如下：

上图展示了Spring-Session事件流程图，事件源来自于Redis键空间通知，在spring-data-redis项目中抽象MessageListener监听Redis事件源，然后将其传播至spring应用上下文发布者，由发布者发布事件。在spring上下文中的监听器Listener即可监听到Session事件。

因为两者是Spring框架提供的对Spring的ApplicationEvent的支持。Session Event基于ApplicationEvent实现，必然也有其相应发布者和监听器的的实现。

Spring-Session中的RedisSession的SessionRepository是RedisOperationSessionRepository。所有关于RedisSession的管理操作都是由其实现，所以Session的产生源是RedisOperationSessionRepository。

在RedisOperationSessionRepository中持有ApplicationEventPublisher对象用于发布Session事件。

private ApplicationEventPublisher eventPublisher = new ApplicationEventPublisher() {
	@Override
	public void publishEvent(ApplicationEvent event) {
	}
	@Override
	public void publishEvent(Object event) {
	}
};

但是该ApplicationEventPublisher是空实现，实际实现是在应用启动时由Spring-Session自动配置。在spring-session-data-redis模块中RedisHttpSessionConfiguration中有关于创建RedisOperationSessionRepository Bean时将调用set方法将ApplicationEventPublisher配置。

@Configuration
@EnableScheduling
public class RedisHttpSessionConfiguration extends SpringHttpSessionConfiguration
		implements BeanClassLoaderAware, EmbeddedValueResolverAware, ImportAware,
		SchedulingConfigurer {

	private ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher;

	@Bean
	public RedisOperationsSessionRepository sessionRepository() {
		RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate = createRedisTemplate();
		RedisOperationsSessionRepository sessionRepository = new RedisOperationsSessionRepository(
				redisTemplate);
		// 注入依赖
		sessionRepository.setApplicationEventPublisher(this.applicationEventPublisher);
		if (this.defaultRedisSerializer != null) {
			sessionRepository.setDefaultSerializer(this.defaultRedisSerializer);
		}
		sessionRepository
				.setDefaultMaxInactiveInterval(this.maxInactiveIntervalInSeconds);
		if (StringUtils.hasText(this.redisNamespace)) {
			sessionRepository.setRedisKeyNamespace(this.redisNamespace);
		}
		sessionRepository.setRedisFlushMode(this.redisFlushMode);
		return sessionRepository;
	}

	// 注入上下文中的ApplicationEventPublisher Bean
	@Autowired
	public void setApplicationEventPublisher(
			ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher) {
		this.applicationEventPublisher = applicationEventPublisher;
	}

}

在进行自动配置时，将上下文中的ApplicationEventPublisher的注入，实际上即ApplicationContext对象。

Note：
考虑篇幅原因，以上的RedisHttpSessionConfiguration至展示片段。

对于ApplicationListener是由应用开发者自行实现，注册成Bean即可。当有Session Event发布时，即可监听。

/**
 * session事件监听器
 *
 * @author huaijin
 */
@Component
public class SessionEventListener implements ApplicationListener<SessionDeletedEvent> {

    private static final String CURRENT_USER = "currentUser";

    @Override
    public void onApplicationEvent(SessionDeletedEvent event) {
        Session session = event.getSession();
        UserVo userVo = session.getAttribute(CURRENT_USER);
        System.out.println("Current session\'s user:" + userVo.toString());
    }
}

以上部分探索了Session事件的发布者和监听者，但是核心事件的触发发布则是由Redis的键空间通知机制触发，当有Session创建/删除/过期时，Redis键空间会通知Spring-Session应用。

RedisOperationsSessionRepository实现spring-data-redis中的MessageListener接口。

/**
 * Listener of messages published in Redis.
 *
 * @author Costin Leau
 * @author Christoph Strobl
 */
public interface MessageListener {

	/**
	 * Callback for processing received objects through Redis.
	 *
	 * @param message message must not be {@literal null}.
	 * @param pattern pattern matching the channel (if specified) - can be {@literal null}.
	 */
	void onMessage(Message message, @Nullable byte[] pattern);
}

该监听器即用来监听redis发布的消息。RedisOperationsSessionRepositorys实现了该Redis键空间消息通知监听器接口，实现如下：

public class RedisOperationsSessionRepository implements
		FindByIndexNameSessionRepository<RedisOperationsSessionRepository.RedisSession>,
		MessageListener {

	@Override
	@SuppressWarnings("unchecked")
	public void onMessage(Message message, byte[] pattern) {
		// 获取该消息发布的redis通道channel
		byte[] messageChannel = message.getChannel();
		// 获取消息体内容
		byte[] messageBody = message.getBody();

		String channel = new String(messageChannel);

		// 如果是由Session创建通道发布的消息，则是Session创建事件
		if (channel.startsWith(getSessionCreatedChannelPrefix())) {
			// 从消息体中载入Session
			Map<Object, Object> loaded = (Map<Object, Object>) this.defaultSerializer
					.deserialize(message.getBody());
			// 发布创建事件
			handleCreated(loaded, channel);
			return;
		}

		// 如果消息体不是以过期键前缀，直接返回。因为spring-session在redis中的key命名规则：
		// "${namespace}:sessions:expires:${sessionId}"，如：
		// session.example:sessions:expires:a5236a19-7325-4783-b1f0-db9d4442db9a
		// 所以判断过期或者删除的键是否为spring-session的过期键。如果不是，可能是应用中其他的键的操作，所以直接return
		String body = new String(messageBody);
		if (!body.startsWith(getExpiredKeyPrefix())) {
			return;
		}

		// 根据channel判断键空间的事件类型del或者expire时间
		boolean isDeleted = channel.endsWith(":del");
		if (isDeleted || channel.endsWith(":expired")) {
			int beginIndex = body.lastIndexOf(":") + 1;
			int endIndex = body.length();
			// Redis键空间消息通知内容即操作的键，spring-session键中命名规则：
			// "${namespace}:sessions:expires:${sessionId}"，以下是根据规则解析sessionId
			String sessionId = body.substring(beginIndex, endIndex);

			// 根据sessionId加载session
			RedisSession session = getSession(sessionId, true);

			if (session == null) {
				logger.warn("Unable to publish SessionDestroyedEvent for session "
						+ sessionId);
				return;
			}

			if (logger.isDebugEnabled()) {
				logger.debug("Publishing SessionDestroyedEvent for session " + sessionId);
			}

			cleanupPrincipalIndex(session);

			// 发布Session delete事件
			if (isDeleted) {
				handleDeleted(session);
			}
			else {
				// 否则发布Session expire事件
				handleExpired(session);
			}
		}
	}
}

下续再深入每种事件产生的前世今生。

1.Session创建事件的触发

由RedisOperationSessionRepository向Redis指定通道${namespace}:event:created:${sessionId}发布一个message
MessageListener的实现RedisOperationSessionRepository监听到Redis指定通道${namespace}:event:created:${sessionId}的消息
将其传播至ApplicationEventPublisher
ApplicationEventPublisher发布SessionCreateEvent
ApplicationListener监听SessionCreateEvent，执行相应逻辑

RedisOperationSessionRepository中保存一个Session时，判断Session是否新创建。
如果新创建，则向

@Override
public void save(RedisSession session) {
	session.saveDelta();
	// 判断是否为新创建的session
	if (session.isNew()) {
		// 获取redis指定的channel：${namespace}:event:created:${sessionId}，
		// 如：session.example:event:created:82sdd-4123-o244-ps123
		String sessionCreatedKey = getSessionCreatedChannel(session.getId());
		// 向该通道发布session数据
		this.sessionRedisOperations.convertAndSend(sessionCreatedKey, session.delta);
		// 设置session为非新创建
		session.setNew(false);
	}
}

该save方法的调用是由HttpServletResponse提交时——即返回客户端响应调用，上篇文章已经详解，这里不再赘述。关于RedisOperationSessionRepository实现MessageListener上述已经介绍，这里同样不再赘述。

Note：
这里有点绕。个人认为RedisOperationSessionRepository发布创建然后再本身监听，主要是考虑分布式或者集群环境中SessionCreateEvent事件的处理。

2.Session删除事件的触发

Tips:
删除事件中使用到了Redis KeySpace Notification，建议先了解该技术。

由RedisOperationSessionRepository删除Redis键空间中的指定Session的过期键，Redis键空间会向__keyevent@*:del的channel发布删除事件消息
MessageListener的实现RedisOperationSessionRepository监听到Redis指定通道__keyevent@*:del的消息
将其传播至ApplicationEventPublisher
ApplicationEventPublisher发布SessionDeleteEvent
ApplicationListener监听SessionDeleteEvent，执行相应逻辑

当调用HttpSession的invalidate方法让Session失效时，即会调用RedisOperationSessionRepository的deleteById方法删除Session的过期键。

/**
 * Allows creating an HttpSession from a Session instance.
 *
 * @author Rob Winch
 * @since 1.0
 */
private final class HttpSessionWrapper extends HttpSessionAdapter<S> {
	HttpSessionWrapper(S session, ServletContext servletContext) {
		super(session, servletContext);
	}

	@Override
	public void invalidate() {
		super.invalidate();
		SessionRepositoryRequestWrapper.this.requestedSessionInvalidated = true;
		setCurrentSession(null);
		clearRequestedSessionCache();
		// 调用删除方法
		SessionRepositoryFilter.this.sessionRepository.deleteById(getId());
	}
}

上篇中介绍了包装Spring Session为HttpSession，这里不再赘述。这里重点分析deleteById内容：

@Override
public void deleteById(String sessionId) {
	// 如果session为空则返回
	RedisSession session = getSession(sessionId, true);
	if (session == null) {
		return;
	}

	cleanupPrincipalIndex(session);
	this.expirationPolicy.onDelete(session);
	// 获取session的过期键
	String expireKey = getExpiredKey(session.getId());
	// 删除过期键，redis键空间产生del事件消息，被MessageListener即
	// RedisOperationSessionRepository监听
	this.sessionRedisOperations.delete(expireKey);
	session.setMaxInactiveInterval(Duration.ZERO);
	save(session);
}

后续流程同SessionCreateEvent流程。

3.Session失效事件的触发

Session的过期事件流程比较特殊，因为Redis的键空间通知的特殊性，Redis键空间通知不能保证过期键的通知的及时性。

RedisOperationsSessionRepository中有个定时任务方法每整分运行访问整分Session过期键集合中的过期sessionId，如：spring:session:expirations:1439245080000。触发Redis键空间会向__keyevent@*:expired的channel发布过期事件消息
MessageListener的实现RedisOperationSessionRepository监听到Redis指定通道__keyevent@*:expired的消息
将其传播至ApplicationEventPublisher
ApplicationEventPublisher发布SessionDeleteEvent
ApplicationListener监听SessionDeleteEvent，执行相应逻辑

@Scheduled(cron = "0 * * * * *")
public void cleanupExpiredSessions() {
	this.expirationPolicy.cleanExpiredSessions();
}

定时任务每整分运行，执行cleanExpiredSessions方法。expirationPolicy是RedisSessionExpirationPolicy实例，是RedisSession过期策略。

public void cleanExpiredSessions() {
    // 获取当前时间戳
	long now = System.currentTimeMillis();
	// 时间滚动至整分，去掉秒和毫秒部分
	long prevMin = roundDownMinute(now);
	if (logger.isDebugEnabled()) {
		logger.debug("Cleaning up sessions expiring at " + new Date(prevMin));
	}
	// 根据整分时间获取过期键集合，如：spring:session:expirations:1439245080000
	String expirationKey = getExpirationKey(prevMin);
	// 获取所有的所有的过期session
	Set<Object> sessionsToExpire = this.redis.boundSetOps(expirationKey).members();
	// 删除过期Session键集合
	this.redis.delete(expirationKey);
	// touch访问所有已经过期的session，触发Redis键空间通知消息
	for (Object session : sessionsToExpire) {
		String sessionKey = getSessionKey((String) session);
		touch(sessionKey);
	}
}

将时间戳滚动至整分

static long roundDownMinute(long timeInMs) {
	Calendar date = Calendar.getInstance();
	date.setTimeInMillis(timeInMs);
	// 清理时间错的秒位和毫秒位
	date.clear(Calendar.SECOND);
	date.clear(Calendar.MILLISECOND);
	return date.getTimeInMillis();
}

获取过期Session的集合

String getExpirationKey(long expires) {
	return this.redisSession.getExpirationsKey(expires);
}

// 如：spring:session:expirations:1439245080000
String getExpirationsKey(long expiration) {
	return this.keyPrefix + "expirations:" + expiration;
}

调用Redis的Exists命令，访问过期Session键，触发Redis键空间消息

/**
 * 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) {
	this.redis.hasKey(key);
}

总结

至此Spring-Session的Session事件通知模块就已经很清晰：

Redis键空间Session事件源：Session创建通道/Session删除通道/Session过期通道
Spring-Session中的RedisOperationsSessionRepository消息监听器监听Redis的事件类型
RedisOperationsSessionRepository负责将其传播至ApplicationEventPublisher
ApplicationEventPublisher将其包装成ApplicationEvent类型的Session Event发布
ApplicationListener监听Session Event，处理相应逻辑

以上是关于spring-session揭秘续篇的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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