短信登录功能实现

短信登录

这一块使用redis共享session来实现

1、准备工作

1.1 导入数据库

SQL： https://gitee.com/pyj646836760/redis-data/blob/master/hmdp.sql

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_Java

1.2 当前项目模型

手机或者app端发起请求，请求我们的nginx服务器，nginx基于七层模型走的HTTP协议，可以实现基于Lua直接绕开tomcat访问redis，也可以作为静态资源服务器，轻松扛下上万并发，负载均衡到下游tomcat服务器，打散流量。

我们都知道一台4核8G的tomcat，在优化和处理简单业务的加持下，大不了就处理1000左右的并发，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在部署了前端项目后，更是可以做到动静分离，进一步降低tomcat服务的压力，这些功能都得靠nginx起作用，所以nginx是整个项目中重要的一环。

在tomcat支撑起并发流量后，我们如果让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加上固态硬盘能够支撑的并发，大概就是4000起~7000左右，上万并发，瞬间就会让Mysql服务器的cpu，硬盘全部打满，容易崩溃。

所以我们在高并发场景下，会选择使用mysql集群，同时为了进一步降低Mysql的压力，同时增加访问的性能，我们也会加入Redis，同时使用Redis集群使得Redis对外提供更好的服务。

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_SpringBoot_02

1.3 导入后端项目

后端： https://gitee.com/pyj646836760/redis-data/blob/master/hm-dianping.zip

1.4 导入前端工程

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1.5 运行前端项目

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2 、基于Session实现登录流程

发送验证码：

用户在提交手机号后，会校验手机号是否合法，如果不合法，则要求用户重新输入手机号

如果手机号合法，后台此时生成对应的验证码，同时将验证码进行保存，然后再通过短信的方式将验证码发送给用户

短信验证码登录、注册：

用户将验证码和手机号进行输入，后台从session中拿到当前验证码，然后和用户输入的验证码进行校验。

如果不一致，则无法通过校验。

如果一致，则后台根据手机号查询用户，如果用户不存在，则为用户创建账号信息，保存到数据库，无论是否存在，都会将用户信息保存到session中，方便后续获得当前登录信息

校验登录状态:

用户在请求时候，会从cookie中携带者JsessionId到后台，后台通过JsessionId从session中拿到用户信息。

如果没有session信息，则进行拦截。

如果有session信息，则将用户信息保存到threadLocal中，并且放行

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2.1 实现发送短信验证码功能

页面流程

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具体代码如下

提示：

具体逻辑上文已经分析，按照提示的逻辑写出代码。

发送验证码

    @Override
    public Result sendCode(String phone, HttpSession session) {
        // 1.校验手机号
        if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {
            // 2.如果不符合，返回错误信息
            return Result.fail("手机号格式错误！");
        }
        // 3.符合，生成验证码
        String code = RandomUtil.randomNumbers(6);

        // 4.保存验证码到 session
        session.setAttribute("code",code);
        // 5.发送验证码
        log.debug("发送短信验证码成功，验证码：{}", code);
        // 返回ok
        return Result.ok();
    }

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_Java_07

登录

    @Override
    public Result login(LoginFormDTO loginForm, HttpSession session) {
        // 1.校验手机号
        String phone = loginForm.getPhone();
        if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {
            // 2.如果不符合，返回错误信息
            return Result.fail("手机号格式错误！");
        }
        // 3.校验验证码
        Object cacheCode = session.getAttribute("code");
        String code = loginForm.getCode();
        if(cacheCode == null || !cacheCode.toString().equals(code)){
             //3.不一致，报错
            return Result.fail("验证码错误");
        }
        //一致，根据手机号查询用户
        User user = query().eq("phone", phone).one();

        //5.判断用户是否存在
        if(user == null){
            //不存在，则创建
            user =  createUserWithPhone(phone);
        }
        //7.保存用户信息到session中
        session.setAttribute("user",user);

        return Result.ok();
    }

创建用户接口

    private User createUserWithPhone(String phone) {
        User user = new User();
        user.setPhone(phone);
        // 默认用户名 user 前缀 + 随机字符串
        user.setNickName(USER_NICK_NAME_PREFIX + RandomUtil.randomString(6));
        // 保存用户
        save(user);
        return user;
    }

2.2 实现登录拦截功能

tomcat的运行原理：

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_Java_08

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，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

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

ThreadLocaL 线程隔离

关于threadlocal：

如果看过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

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_ThreadLocal线程隔离_09

拦截器代码

public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor {
	
    // 前置拦截
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
       //1.获取session
        HttpSession session = request.getSession();
        //2.获取session中的用户
        Object user = session.getAttribute("user");
        //3.判断用户是否存在
        if(user == null){
              //4.不存在，拦截，返回401状态码
              response.setStatus(401);
              return false;
        }
        //5.存在，保存用户信息到Threadlocal
        UserHolder.saveUser((User)user);
        //6.放行
        return true;
    }
    
    // 后置拦截
    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        // 移除用户
        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);
    }
}

2.3 隐藏用户敏感信息

我们通过浏览器观察到此时用户的全部信息都在，这样极为不靠谱。

所以我们应当在返回用户信息之前，将用户的敏感信息进行隐藏，采用的核心思路就是书写一个UserDto对象，这个UserDto对象就没有敏感信息了，我们在返回前，将有用户敏感信息的User对象转化成没有敏感信息的UserDto对象，那么就能够避免这个尴尬的问题了

在登录方法处修改

//7.保存用户信息到session中
session.setAttribute("user", BeanUtils.copyProperties(user,UserDTO.class));

在拦截器处：

//5.存在，保存用户信息到Threadlocal
UserHolder.saveUser((UserDTO) user);

在UserHolder处：将user对象换成UserDTO

public class UserHolder {
    private static final ThreadLocal<UserDTO> tl = new ThreadLocal<>();

    public static void saveUser(UserDTO user){
        tl.set(user);
    }

    public static UserDTO getUser(){
        return tl.get();
    }

    public static void removeUser(){
        tl.remove();
    }
}

2.4 集群的session共享问题

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

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_SpringBoot_10

3、Redis代替session的业务流程

① 设计key的结构

首先思考一下利用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。

如果使用String，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。

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_ThreadLocal线程隔离_11

② 设计key的具体细节

所以使用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key的时候，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

③ 整体访问流程

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。

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_SpringBoot_12

4、基于Redis实现短信登录

这里具体逻辑就不分析了，之前已经重点分析过这个逻辑啦。 这里只有保存验证码这一步有变化

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_Session共享_13

生成验证码保存到 Redis 中

    @Override
    public Result sendCode(String phone, HttpSession session) {
        // 1. 校验手机号 正则表达式
        if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {
            // 2. 不符合， 滚
            return Result.fail("手机号格式错误");
        }
        // 3. 符合， 生成 验证码
        String code = RandomUtil.randomNumbers(6);
        // 4. 保存验证码 到 Redis 有效期 2 分钟
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(LOGIN_CODE_KEY + phone, code, LOGIN_CODE_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        // 5. 发送验证码
        log.debug("发送短信验证码成功，验证码: " + code );

        return Result.ok();
    }

实现登录：

保存用户信息到 redis中

随机生成token，作为登录令牌

将User对象转为HashMap存储

设置token有效期 30 分钟

返回token

@Override
public Result login(LoginFormDTO loginForm, HttpSession session) {
    // 1.校验手机号
    String phone = loginForm.getPhone();
    if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {
        // 2.如果不符合，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
    String cacheCode = stringRedisTemplate.opsForValue().get(LOGIN_CODE_KEY + phone);
    String code = loginForm.getCode();
    if (cacheCode == null || !cacheCode.equals(code)) {
        // 不一致，报错
        return Result.fail("验证码错误");
    }

    // 4.一致，根据手机号查询用户 select * from tb_user where phone = ?
    User user = query().eq("phone", phone).one();

    // 5.判断用户是否存在
    if (user == null) {
        // 6.不存在，创建新用户并保存
        user = createUserWithPhone(phone);
    }

    // 7.保存用户信息到 redis中
    // 7.1.随机生成token，作为登录令牌
    String token = UUID.randomUUID().toString(true);
    // 7.2.将User对象转为HashMap存储
    UserDTO userDTO = BeanUtil.copyProperties(user, UserDTO.class);
    Map<String, Object> userMap = BeanUtil.beanToMap(userDTO, new HashMap<>(),
            CopyOptions.create()
                    .setIgnoreNullValue(true)
                    .setFieldValueEditor((fieldName, fieldValue) -> fieldValue.toString()));
    // 7.3.存储
    String tokenKey = LOGIN_USER_KEY + token;
    stringRedisTemplate.opsForHash().putAll(tokenKey, userMap);
    // 7.4.设置token有效期
    stringRedisTemplate.expire(tokenKey, LOGIN_USER_TTL, TimeUnit.MINUTES);

    // 8.返回token
    return Result.ok(token);
}

解决状态登录刷新问题

① 初始方案思路总结：

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

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_Redis_14

② 优化方案

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。

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_Redis_15

**RefreshTokenInterceptor : 刷新Token拦截器 **

public class RefreshTokenInterceptor implements HandlerInterceptor {

    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    public RefreshTokenInterceptor(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.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)) {
            return true;
        }
        // 2.基于TOKEN获取redis中的用户
        String key  = LOGIN_USER_KEY + token;
        Map<Object, Object> userMap = stringRedisTemplate.opsForHash().entries(key);
        // 3.判断用户是否存在
        if (userMap.isEmpty()) {
            return true;
        }
        // 5.将查询到的hash数据转为UserDTO
        UserDTO userDTO = BeanUtil.fillBeanWithMap(userMap, new UserDTO(), false);
        // 6.存在，保存用户信息到 ThreadLocal
        UserHolder.saveUser(userDTO);
        // 7.刷新token有效期
        stringRedisTemplate.expire(key, LOGIN_USER_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        // 8.放行
        return true;
    }

    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        // 移除用户
        UserHolder.removeUser();
    }
}

LoginInterceptor ：登录拦截器

public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor {

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        // 1.判断是否需要拦截（ThreadLocal中是否有用户）
        if (UserHolder.getUser() == null) {
            // 没有，需要拦截，设置状态码
            response.setStatus(401);
            // 拦截
            return false;
        }
        // 有用户，则放行
        return true;
    }
}

效果：前端页面请求携带Token 来访问后端

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlocal线程隔离_SpringBoot_16

基于Session、Redis 短信登录功能实现，解决Session共享，登录状态刷新问题及Threadlo...

短信登录功能实现

1、准备工作

1.1 导入数据库

1.2 当前项目模型

1.3 导入后端项目

1.4 导入前端工程

1.5 运行前端项目

2 、基于Session实现登录流程

2.1 实现发送短信验证码功能

2.2 实现登录拦截功能

ThreadLocaL 线程隔离

2.3 隐藏用户敏感信息

2.4 集群的session共享问题

3、Redis代替session的业务流程

① 设计key的结构

② 设计key的具体细节

③ 整体访问流程

4、基于Redis实现短信登录

解决状态登录刷新问题

① 初始方案思路总结：

② 优化方案

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