spring-session（一）揭秘续篇

时间 2019-11-06

原文原文链接

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。html

这篇继上一篇的原理逐渐深刻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，能够查看Package javax.servletjava

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

本文主要从如下方面探索Spring-Session中事件机制github

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。其余的Session实现这里也不作关注。web

一.Session事件的抽象

先来看下Session事件抽象UML类图，总体掌握事件之间的依赖关系。redis

Session Event最顶层是ApplicationEvent，即Spring上下文事件对象。由此能够看出Spring-Session的事件机制是基于Spring上下文事件实现。spring

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。api

基于事件的类型，分类为：session

Session建立事件
Session删除事件
Session过时事件

Tips:
Session销毁事件只是删除和过时事件的统一，并没有实际含义。oracle

事件对象只是对事件自己的抽象，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

下面再深刻探索以上的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，若是还不是很了解，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。

能够看出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，事件监听器能够监听感兴趣的事件，发布者能够发布各类事件。不过这是内部的发布订阅，即观察者模式。

Session事件的流程实现以下：

上图展现了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，而后将其传播至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便可监听到Session事件。

由于二者是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。全部关于RedisSession的管理操做都是由其实现，因此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) {
    }
};

可是该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中有关于建立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：
考虑篇幅缘由，以上的RedisHttpSessionConfiguration至展现片断。

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

/**
 * 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，可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建立/删除/过时时，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，实现以下：

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);

        // 若是是由Session建立通道发布的消息，则是Session建立事件
        if (channel.startsWith(getSessionCreatedChannelPrefix())) {
            // 从消息体中载入Session
            Map<Object, Object> loaded = (Map<Object, Object>) this.defaultSerializer
                    .deserialize(message.getBody());
            // 发布建立事件
            handleCreated(loaded, channel);
            return;
        }

        // 若是消息体不是以过时键前缀，直接返回。由于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
        // 因此判断过时或者删除的键是否为spring-session的过时键。若是不是，多是应用中其余的键的操做，因此直接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做的键，spring-session键中命名规则：
            // "${namespace}:sessions:expires:${sessionId}"，如下是根据规则解析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 {
                // 不然发布Session expire事件
                handleExpired(session);
            }
        }
    }
}

下续再深刻每种事件产生的前世此生。

1.Session建立事件的触发

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是否新建立。
若是新建立，则向

@Override
public void save(RedisSession session) {
    session.saveDelta();
    // 判断是否为新建立的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为非新建立
        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，这里再也不赘述。关于RedisOperationSessionRepository实现MessageListener上述已经介绍，这里一样再也不赘述。

Note：
这里有点绕。我的认为RedisOperationSessionRepository发布建立而后再自己监听，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的过时键，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的过时键。

/**
 * 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，这里再也不赘述。这里重点分析deleteById内容：

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

    cleanupPrincipalIndex(session);
    this.expirationPolicy.onDelete(session);
    // 获取session的过时键
    String expireKey = getExpiredKey(session.getId());
    // 删除过时键，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的过时事件流程比较特殊，由于Redis的键空间通知的特殊性，Redis键空间通知不能保证过时键的通知的及时性。

RedisOperationsSessionRepository中有个定时任务方法每整分运行访问整分Session过时键集合中的过时sessionId，如：spring:session:expirations:1439245080000。触发Redis键空间会向**__keyevent@*:expired**的channel发布过时事件消息
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过时策略。

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时键集合，如：spring:session:expirations:1439245080000
    String expirationKey = getExpirationKey(prevMin);
    // 获取全部的全部的过时session
    Set<Object> sessionsToExpire = this.redis.boundSetOps(expirationKey).members();
    // 删除过时Session键集合
    this.redis.delete(expirationKey);
    // touch访问全部已通过期的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();
}

获取过时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，访问过时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建立通道/Session删除通道/Session过时通道
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