Redis实战篇 | 忙忙碌碌网

2023年2月7日12:57:11

实战篇Redis

开篇导读

本篇Redis实战所学笔记来自黑马程序员Redis入门到实战教程

短信登录

这一块我们会使用redis共享session来实现

商户查询缓存

通过本章节，我们会理解缓存击穿，缓存穿透，缓存雪崩等问题，让小伙伴的对于这些概念的理解不仅仅是停留在概念上，更是能在代码中看到对应的内容

优惠卷秒杀

通过本章节，我们可以学会Redis的计数器功能，结合Lua完成高性能的redis操作，同时学会Redis分布式锁的原理，包括Redis的三种消息队列

附近的商户

我们利用Redis的GEOHash来完成对于地理坐标的操作

UV统计

主要是使用Redis来完成统计功能

用户签到

使用Redis的BitMap数据统计功能

好友关注

基于Set集合的关注、取消关注，共同关注等等功能，这一块知识咱们之前就讲过，这次我们在项目中来使用一下

打人探店

基于List来完成点赞列表的操作，同时基于SortedSet来完成点赞的排行榜功能

以上这些内容咱们统统都会给小伙伴们讲解清楚，让大家充分理解如何使用Redis

Redis实战篇

1、短信登录

1.1、导入黑马点评项目

1.1.1 、导入SQL

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1.1.2、有关当前模型

手机或者app端发起请求，请求我们的nginx服务器，nginx基于七层模型走的事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。

Redis实战篇

1.1.3、导入后端项目

在资料中提供了一个项目源码：

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1.1.4、导入前端工程

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1.1.5 运行前端项目

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1.2 、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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1.3 、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

贴心小提示：

具体逻辑上文已经分析，我们仅仅只需要按照提示的逻辑写出代码即可。

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

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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

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数据库中用户信息

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1.4、实现登录拦截功能

温馨小贴士：tomcat的运行原理

Redis实战篇

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

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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);
    }
}

1.5、获取用户信息

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);
}

1.6、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

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1.7 Redis代替session的业务流程

1.7.1、设计key的结构

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。

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1.7.2、设计key的具体细节

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

1.7.3、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。

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1.8 基于Redis实现短信登录

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();
    }
}

1.9 解决状态登录刷新问题

1.9.1 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

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1.9.2 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。

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1.9.3 代码

RefreshTokenInterceptor

/**

 * 所有路径的拦截器，用于刷新用户令牌和存储用户信息

 */

@Component

public class RefreshTokenInterceptor implements HandlerInterceptor {

    @Resource

    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

开篇导读

1、短信登录

1.1、导入黑马点评项目

1.1.1 、导入SQL

1.1.2、有关当前模型

1.1.3、导入后端项目

1.1.4、导入前端工程

1.1.5 运行前端项目

1.2 、基于Session实现登录流程

1.3 、实现发送短信验证码功能

1.4、实现登录拦截功能

1.5、获取用户信息

1.6、session共享问题

1.7 Redis代替session的业务流程

1.7.1、设计key的结构

1.7.2、设计key的具体细节

1.7.3、整体访问流程

1.8 基于Redis实现短信登录

1.9 解决状态登录刷新问题

1.9.1 初始方案思路总结：

1.9.2 优化方案

1.9.3 代码

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