如何防止设备被重复控制

Posted 2023-04-15 CodeJames

1. 引言

在一个物联网的系统中，主要有三部分组成：云端、WiFi、电控。当用户在APP上控制设备时，其控制下发链路是：云端>>WIFI>> 电控。当电控收到控制指令后，执行设备控制，控制成功后，返回结果给云端，并将结果展示在APP上，其状态上报链路是： 电控 >> WIFI >> 云端。

在云端和电控交互之间存在着三种指令，其分别是：

• 控制指令：属于云端发下给电控
• 控制返回：电控控制后，将设备的状态返回给云端
• 定时上报：电控端会定时向云端上报自身的状态

在做设备之间联动的时候，云端只解析上报，除了存在定时上报外，当控制指令下发后，也会触发状态上报(其协议头和定时上报是同一个)，因此云端只会关注上报。

但是存在一个问题，云端只解析同一种协议，如何区分是控制的上报还是定时的上报的？

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2. 场景联动实例

举个相关的例子，在冬天的时候，空调长时间开制热模式会导致空气湿度下降，可能会导致用户皮肤脱皮、流鼻血等情况发生。这时候就可以创建一个空调和加湿器联动的场景，当空调设置为制热模式的时候，就帮助打开用户家里的加湿器，帮助房屋保湿。

其控制逻辑是：当用户控制空调到制热模式时，APP端通过云端下发指令到电控，电控再去控制空调的模式，当模式改变后，会触发电控端上报，此时就会上报空调此时的状态到云端。

当空调设备的状态上报到云端后，需进行逻辑判断，如果空调状态为：开机、制热模式，云端就去控制和空调绑定的加湿器，这就实现了空调联动加湿器。

在引言中提到，设备的状态存在定时主动上报，按照之前的逻辑，会再次控制加湿器开机。但这并不合理，因为该上报的状态并不是控制产生的，因此云端需进行过滤，以此来解决重复控制设备。

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3. 如何解决重复控制设备

在这部分使用Redis搭建一个去重逻辑：

• 缓存第一次状态，设置过期时间
• 判断之后上报状态与缓存中是否一致
  • 如果一致，直接返回；
  • 如果不一致，修改缓存，控制设备。

接下来就以代码展示一下，去重逻辑。

3.1 定义一个状态状态的BO

@Data
public class StatusPushBO 
    private String applianceId;
    private String power;
    private String mode;

如上所示，BO中包含设备id、电源、模式，用于接收电控上报的状态。

3.2 Redis实现缓存

在这个demo中依旧使用SpringBoot作为基础框架。

• 引入Redis依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

• 创建一个RedisClient

public class RedisClient<T> 
	private RedisTemplate<String, T> redisTemplate;
	private ValueOperations<String, T> valueOperation;
    
    public RedisClient(RedisTemplate<String, T> redisTemplate) 
        this.redisTemplate = redisTemplate;
        this.valueOperations = redisTemplate.opsForValue();
    
    
    // 通过key 获取redis中value
    public <T> T get(String key) 
        return this.redisTemplate.opsForValue().get(key);
    
    
    // 判断redis key是否存在
    public Boolean exists(String key) 
        return redisTemplate.hasKey(key);
    
    
    // 设置过期时间
    public void setExpire(String key, long timeout, TimeUnit unit) 
        redisTemplate.expire(key, timeout, unit);
    
    
    // 将数据放入redis中，并且设置过期时间
    public void setex(String key, Object value, Long timeout, TimeUnit timeUnit) 
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value, timeout, timeUnit);
    

如上建立了一个RedisClient类，其中包含四个方法：get、exists、 setExpire， setex。

• 使用redis缓存状态，防止相同状态控制设备。

@Service
public class DemoLinkageService
    // 注入redisClient
    @Autowired
    RedisClient redisClient;
    
    // 联动加湿器, linkage: 联动
    public void linkageHumidier(StatusPushBO statusPushBO)
        String applianceId = statusPushBO.getApplianceId();
        String redisKey = "linkage" + applianceId;
        // 判断该key是否已经存在redis中
        if (redisClient.exists(redisKey)) 
            // 存在就取值
            StatusPushBO statusBOByRedis = redisClient.get(redisKey);
            if (statusPushBO.equals(statusBOByRedis)) 
                // 判断上报的状态和缓存中的状态一致，就重新更新redisKey的时间。
                redisClient.setExpire(redisKey, 80L, TimeUnit.MINUTES);
                // 直接return
                return;
            
        
        // 将首次状态放入redis进行缓存
        redisClient.setex(redisKey, StatusPushBO, 80L, TimeUnit.MINUTES);
        
        // TODO 控制设备
    

如上，如果设备第一次上报状态，此时Redis里面是没有该设备的状态，就跳过状态相等判断逻辑，之后将这次的状态添加进Redis缓存一段时间；如果之后的状态没有变换，来自于设备的主动上报，此时就会进入状态是否相同判断逻辑中，并且状态相等，那就重新更新过期时间，并直接返回，不进行后续逻辑处理。

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结语

如上使用Redis中间件，避免了相同的状态，重复控制设备。

如何防止静态资源被映射在 /* 上的前端控制器 servlet 处理

【中文标题】如何防止静态资源被映射在 /* 上的前端控制器 servlet 处理

【英文标题】：How to prevent static resources from being handled by front controller servlet which is mapped on /*

【发布时间】：2012-11-11 09:32:12

【问题描述】：

我有一个充当前端控制器的 servlet。

@WebServlet("/*")

不过，这也处理 CSS 和图像文件。我怎样才能防止这种情况发生？

【参考方案1】：

你有两个选择：

使用更具体的 URL 模式，例如 /app/* 或 *.do，然后让您的所有页面请求都匹配此 URL 模式。另见Design Patterns web based applications

同1，但是要从请求URL中隐藏servlet映射；然后，您应该将所有静态资源放在一个公共文件夹中，例如/static 或/resources，并创建一个过滤器来检查请求 URL 是否不匹配，然后转发到 servlet。这是一个示例，假设您的控制器 servlet 是 @WebServlet("/app/*")，过滤器是 @WebFilter("/*")，并且您的所有静态资源都在 /resources 文件夹中。

HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
String path = req.getRequestURI().substring(req.getContextPath().length());

if (path.startsWith("/resources/")) 
    chain.doFilter(request, response); // Goes to default servlet.
 else 
    request.getRequestDispatcher("/app" + path).forward(request, response); // Goes to your controller.

另见How to access static resources when mapping a global front controller servlet on /*。

【讨论】：

@BalusC 为什么静态资源在通过控制器加载时会抛出 404。我有一个用 /* 映射的过滤器。加载 jquery 文件时，它会抛出错误 404 - 找不到资源。我使用您上面提供的解决方案解决了它。你能解开我的疑惑吗？

【参考方案2】：

我知道这是一个老问题，我猜@BalusC 的答案可能很好用。但是我无法修改正在处理的 JSF 应用程序的 URL，所以我只需检查路径并返回是否是静态资源：

    String path = request.getRequestURI().substring(request.getContextPath().length());
    if (path.contains("/resources/")) 
        return;
    

这对我来说很好。