前言
在上文Nginx+Tomcat關(guān)于Session的管理中簡單介紹了如何使用redis來集中管理session，本文首先將介紹默認的管理器是如何管理Session的生命周期的，然后在此基礎(chǔ)上對Redis集中式管理Session進行分析。
Tomcat Manager介紹
上文中在Tomcat的context.xml中配置了Session管理器RedisSessionManager，實現(xiàn)了通過redis來存儲session的功能；Tomcat本身提供了多種Session管理器，如下類圖：
1.Manager接口類
定義了用來管理session的基本接口，包括：createSession，findSession，add，remove等對session操作的方法；還有g(shù)etMaxActive，setMaxActive，getActiveSessions活躍會話的管理；還有Session有效期的接口；以及與Container相關(guān)聯(lián)的接口；
2.ManagerBase抽象類
實現(xiàn)了Manager接口，提供了基本的功能，使用ConcurrentHashMap存放session，提供了對session的create，find，add，remove功能，并且在createSession中了使用類SessionIdGenerator來生成會話id，作為session的唯一標識；
3.ClusterManager接口類
實現(xiàn)了Manager接口，集群session的管理器，Tomcat內(nèi)置的集群服務(wù)器之間的session復(fù)制功能；
4.ClusterManagerBase抽象類
繼承了ManagerBase抽象類，實現(xiàn)ClusterManager接口類，實現(xiàn)session復(fù)制基本功能；
5.PersistentManagerBase抽象類
繼承了ManagerBase抽象類，實現(xiàn)了session管理器持久化的基本功能；內(nèi)部有一個Store存儲類，具體實現(xiàn)有：FileStore和JDBCStore；
6.StandardManager類
繼承ManagerBase抽象類，Tomcat默認的Session管理器（單機版）；對session提供了持久化功能，tomcat關(guān)閉的時候會將session保存到j(luò)avax.servlet.context.tempdir路徑下的SESSIONS.ser文件中，啟動的時候會從此文件中加載session；
7.PersistentManager類
繼承PersistentManagerBase抽象類，如果session空閑時間過長，將空閑session轉(zhuǎn)換為存儲，所以在findsession時會首先從內(nèi)存中獲取session，獲取不到會多一步到store中獲取，這也是PersistentManager類和StandardManager類的區(qū)別；
8.DeltaManager類
繼承ClusterManagerBase，每一個節(jié)點session發(fā)生變更(增刪改)，都會通知其他所有節(jié)點，其他所有節(jié)點進行更新操作，任何一個session在每個節(jié)點都有備份；
9.BackupManager類
繼承ClusterManagerBase，會話數(shù)據(jù)只有一個備份節(jié)點，這個備份節(jié)點的位置集群中所有節(jié)點都可見；相比較DeltaManager數(shù)據(jù)傳輸量較小，當(dāng)集群規(guī)模比較大時DeltaManager的數(shù)據(jù)傳輸量會非常大；
10.RedisSessionManager類
繼承ManagerBase抽象類，非Tomcat內(nèi)置的管理器，使用redis集中存儲session，省去了節(jié)點之間的session復(fù)制，依賴redis的可靠性，比起sessin復(fù)制擴展性更好；
Session的生命周期
1.解析獲取requestedSessionId
當(dāng)我們在類中通過request.getSession()時，tomcat是如何處理的，可以查看Request中的doGetSession方法：
protected Session doGetSession(boolean create) {
// There cannot be a session if no context has been assigned yet
Context context = getContext();
if (context == null) {
return (null);
}
// Return the current session if it exists and is valid
if ((session != null) && !session.isValid()) {
session = null;
}
if (session != null) {
return (session);
}
// Return the requested session if it exists and is valid
Manager manager = context.getManager();
if (manager == null) {
return null; // Sessions are not supported
}
if (requestedSessionId != null) {
try {
session = manager.findSession(requestedSessionId);
} catch (IOException e) {
session = null;
}
if ((session != null) && !session.isValid()) {
session = null;
}
if (session != null) {
session.access();
return (session);
}
}
// Create a new session if requested and the response is not committed
if (!create) {
return (null);
}
if ((response != null) &&
context.getServletContext().getEffectiveSessionTrackingModes().
contains(SessionTrackingMode.COOKIE) &&
response.getResponse().isCommitted()) {
throw new IllegalStateException
(sm.getString("coyoteRequest.sessionCreateCommitted"));
}
// Re-use session IDs provided by the client in very limited
// circumstances.
String sessionId = getRequestedSessionId();
if (requestedSessionSSL) {
// If the session ID has been obtained from the SSL handshake then
// use it.
} else if (("/".equals(context.getSessionCookiePath())
&& isRequestedSessionIdFromCookie())) {
/* This is the common(ish) use case: using the same session ID with
* multiple web applications on the same host. Typically this is
* used by Portlet implementations. It only works if sessions are
* tracked via cookies. The cookie must have a path of "/" else it
* won't be provided for requests to all web applications.
*
* Any session ID provided by the client should be for a session
* that already exists somewhere on the host. Check if the context
* is configured for this to be confirmed.
*/
if (context.getValidateClientProvidedNewSessionId()) {
boolean found = false;
for (Container container : getHost().findChildren()) {
Manager m = ((Context) container).getManager();
if (m != null) {
try {
if (m.findSession(sessionId) != null) {
found = true;
break;
}
} catch (IOException e) {
// Ignore. Problems with this manager will be
// handled elsewhere.
}
}
}
if (!found) {
sessionId = null;
}
}
} else {
sessionId = null;
}
session = manager.createSession(sessionId);
// Creating a new session cookie based on that session
if ((session != null) && (getContext() != null)
&& getContext().getServletContext().
getEffectiveSessionTrackingModes().contains(
SessionTrackingMode.COOKIE)) {
Cookie cookie =
ApplicationSessionCookieConfig.createSessionCookie(
context, session.getIdInternal(), isSecure());
response.addSessionCookieInternal(cookie);
}
if (session == null) {
return null;
}
session.access();
return session;
}
如果session已經(jīng)存在，則直接返回；如果不存在則判定requestedSessionId是否為空，如果不為空則通過requestedSessionId到Session manager中獲取session，如果為空，并且不是創(chuàng)建session操作，直接返回null；否則會調(diào)用Session manager創(chuàng)建一個新的session；
關(guān)于requestedSessionId是如何獲取的，Tomcat內(nèi)部可以支持從cookie和url中獲取，具體可以查看CoyoteAdapter類的postParseRequest方法部分代碼：
String sessionID;
if (request.getServletContext().getEffectiveSessionTrackingModes()
.contains(SessionTrackingMode.URL)) {
// Get the session ID if there was one
sessionID = request.getPathParameter(
SessionConfig.getSessionUriParamName(
request.getContext()));
if (sessionID != null) {
request.setRequestedSessionId(sessionID);
request.setRequestedSessionURL(true);
}
}
// Look for session ID in cookies and SSL session
parseSessionCookiesId(req, request);
可以發(fā)現(xiàn)首先去url解析sessionId，如果獲取不到則去cookie中獲取，此處的SessionUriParamName=jsessionid；在cookie被瀏覽器禁用的情況下，我們可以看到url后面跟著參數(shù)jsessionid=xxxxxx；下面看一下parseSessionCookiesId方法：
String sessionCookieName = SessionConfig.getSessionCookieName(context);
for (int i = 0; i < count; i++) {
ServerCookie scookie = serverCookies.getCookie(i);
if (scookie.getName().equals(sessionCookieName)) {
// Override anything requested in the URL
if (!request.isRequestedSessionIdFromCookie()) {
// Accept only the first session id cookie
convertMB(scookie.getValue());
request.setRequestedSessionId
(scookie.getValue().toString());
request.setRequestedSessionCookie(true);
request.setRequestedSessionURL(false);
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug(" Requested cookie session id is " +
request.getRequestedSessionId());
}
} else {
if (!request.isRequestedSessionIdValid()) {
// Replace the session id until one is valid
convertMB(scookie.getValue());
request.setRequestedSessionId
(scookie.getValue().toString());
}
}
}
}
sessionCookieName也是jsessionid，然后遍歷cookie，從里面找出name=jsessionid的值賦值給request的requestedSessionId屬性；
2.findSession查詢session
獲取到requestedSessionId之后，會通過此id去session Manager中獲取session，不同的管理器獲取的方式不一樣，已默認的StandardManager為例：
protected Map<String, Session> sessions = new ConcurrentHashMap<String, Session>();
public Session findSession(String id) throws IOException {
if (id == null) {
return null;
}
return sessions.get(id);
}
3.createSession創(chuàng)建session
沒有獲取到session，指定了create=true，則創(chuàng)建session，已默認的StandardManager為例：
public Session createSession(String sessionId) {
if ((maxActiveSessions >= 0) &&
(getActiveSessions() >= maxActiveSessions)) {
rejectedSessions++;
throw new TooManyActiveSessionsException(
sm.getString("managerBase.createSession.ise"),
maxActiveSessions);
}
// Recycle or create a Session instance
Session session = createEmptySession();
// Initialize the properties of the new session and return it
session.setNew(true);
session.setValid(true);
session.setCreationTime(System.currentTimeMillis());
session.setMaxInactiveInterval(((Context) getContainer()).getSessionTimeout() * 60);
String id = sessionId;
if (id == null) {
id = generateSessionId();
}
session.setId(id);
sessionCounter++;
SessionTiming timing = new SessionTiming(session.getCreationTime(), 0);
synchronized (sessionCreationTiming) {
sessionCreationTiming.add(timing);
sessionCreationTiming.poll();
}
return (session);
}
如果傳的sessionId為空，tomcat會生成一個唯一的sessionId，具體可以參考類StandardSessionIdGenerator的generateSessionId方法；這里發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建完session之后并沒有把session放入ConcurrentHashMap中，其實在session.setId(id)中處理了，具體代碼如下：
public void setId(String id, boolean notify) {
if ((this.id != null) && (manager != null))
manager.remove(this);
this.id = id;
if (manager != null)
manager.add(this);
if (notify) {
tellNew();
}
}
4.銷毀Session
Tomcat會定期檢測出不活躍的session，然后將其刪除，一方面session占用內(nèi)存，另一方面是安全性的考慮；啟動tomcat的同時會啟動一個后臺線程用來檢測過期的session，具體可以查看ContainerBase的內(nèi)部類ContainerBackgroundProcessor：
protected class ContainerBackgroundProcessor implements Runnable {
@Override
public void run() {
Throwable t = null;
String unexpectedDeathMessage = sm.getString(
"containerBase.backgroundProcess.unexpectedThreadDeath",
Thread.currentThread().getName());
try {
while (!threadDone) {
try {
Thread.sleep(backgroundProcessorDelay * 1000L);
} catch (InterruptedException e) {
// Ignore
}
if (!threadDone) {
Container parent = (Container) getMappingObject();
ClassLoader cl =
Thread.currentThread().getContextClassLoader();
if (parent.getLoader() != null) {
cl = parent.getLoader().getClassLoader();
}
processChildren(parent, cl);
}
}
} catch (RuntimeException e) {
t = e;
throw e;
} catch (Error e) {
t = e;
throw e;
} finally {
if (!threadDone) {
log.error(unexpectedDeathMessage, t);
}
}
}
protected void processChildren(Container container, ClassLoader cl) {
try {
if (container.getLoader() != null) {
Thread.currentThread().setContextClassLoader
(container.getLoader().getClassLoader());
}
container.backgroundProcess();
} catch (Throwable t) {
ExceptionUtils.handleThrowable(t);
log.error("Exception invoking periodic operation: ", t);
} finally {
Thread.currentThread().setContextClassLoader(cl);
}
Container[] children = container.findChildren();
for (int i = 0; i < children.length; i++) {
if (children[i].getBackgroundProcessorDelay() <= 0) {
processChildren(children[i], cl);
}
}
}
}
backgroundProcessorDelay默認值是10，也就是每10秒檢測一次，然后調(diào)用Container的backgroundProcess方法，此方法又調(diào)用Manager里面的backgroundProcess：
public void backgroundProcess() {
count = (count + 1) % processExpiresFrequency;
if (count == 0)
processExpires();
}
/**
* Invalidate all sessions that have expired.
*/
public void processExpires() {
long timeNow = System.currentTimeMillis();
Session sessions[] = findSessions();
int expireHere = 0 ;
if(log.isDebugEnabled())
log.debug("Start expire sessions " + getName() + " at " + timeNow + " sessioncount " + sessions.length);
for (int i = 0; i < sessions.length; i++) {
if (sessions[i]!=null && !sessions[i].isValid()) {
expireHere++;
}
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
if(log.isDebugEnabled())
log.debug("End expire sessions " + getName() + " processingTime " + (timeEnd - timeNow) + " expired sessions: " + expireHere);
processingTime += ( timeEnd - timeNow );
}
processExpiresFrequency默認值是6，那其實最后就是6*10=60秒執(zhí)行一次processExpires，具體如何檢測過期在session的isValid方法中：
public boolean isValid() {
if (!this.isValid) {
return false;
}
if (this.expiring) {
return true;
}
if (ACTIVITY_CHECK && accessCount.get() > 0) {
return true;
}
if (maxInactiveInterval > 0) {
long timeNow = System.currentTimeMillis();
int timeIdle;
if (LAST_ACCESS_AT_START) {
timeIdle = (int) ((timeNow - lastAccessedTime) / 1000L);
} else {
timeIdle = (int) ((timeNow - thisAccessedTime) / 1000L);
}
if (timeIdle >= maxInactiveInterval) {
expire(true);
}
}
return this.isValid;
}
主要是通過對比當(dāng)前時間到上次活躍的時間是否超過了maxInactiveInterval，如果超過了就做expire處理；
Redis集中式管理Session分析
在上文中使用tomcat-redis-session-manager來管理session，下面來分析一下是如果通過redis來集中式管理Session的；圍繞session如何獲取，如何創(chuàng)建，何時更新到redis，以及何時被移除；
1.如何獲取
RedisSessionManager重寫了findSession方法
public Session findSession(String id) throws IOException {
RedisSession session = null;
if (null == id) {
currentSessionIsPersisted.set(false);
currentSession.set(null);
currentSessionSerializationMetadata.set(null);
currentSessionId.set(null);
} else if (id.equals(currentSessionId.get())) {
session = currentSession.get();
} else {
byte[] data = loadSessionDataFromRedis(id);
if (data != null) {
DeserializedSessionContainer container = sessionFromSerializedData(id, data);
session = container.session;
currentSession.set(session);
currentSessionSerializationMetadata.set(container.metadata);
currentSessionIsPersisted.set(true);
currentSessionId.set(id);
} else {
currentSessionIsPersisted.set(false);
currentSession.set(null);
currentSessionSerializationMetadata.set(null);
currentSessionId.set(null);
}
}
sessionId不為空的情況下，會先比較sessionId是否等于currentSessionId中的sessionId，如果等于則從currentSession中取出session，currentSessionId和currentSession都是ThreadLocal變量，這里并沒有直接從redis里面取數(shù)據(jù)，如果同一線程沒有去處理其他用戶信息，是可以直接從內(nèi)存中取出的，提高了性能；最后才從redis里面獲取數(shù)據(jù)，從redis里面獲取的是一段二進制數(shù)據(jù)，需要進行反序列化操作，相關(guān)序列化和反序列化都在JavaSerializer類中：
public void deserializeInto(byte[] data, RedisSession session, SessionSerializationMetadata metadata)
throws IOException, ClassNotFoundException {
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new ByteArrayInputStream(data));
Throwable arg4 = null;
try {
CustomObjectInputStream x2 = new CustomObjectInputStream(bis, this.loader);
Throwable arg6 = null;
try {
SessionSerializationMetadata x21 = (SessionSerializationMetadata) x2.readObject();
metadata.copyFieldsFrom(x21);
session.readObjectData(x2);
} catch (Throwable arg29) {
......
}
二進制數(shù)據(jù)中保存了2個對象，分別是SessionSerializationMetadata和RedisSession，SessionSerializationMetadata里面保存的是Session中的attributes信息，RedisSession其實也有attributes數(shù)據(jù)，相當(dāng)于這份數(shù)據(jù)保存了2份；
2.如何創(chuàng)建
同樣RedisSessionManager重寫了createSession方法，2個重要的點分別：sessionId的唯一性問題和session保存到redis中;
// Ensure generation of a unique session identifier.
if (null != requestedSessionId) {
sessionId = sessionIdWithJvmRoute(requestedSessionId, jvmRoute);
if (jedis.setnx(sessionId.getBytes(), NULL_SESSION) == 0L) {
sessionId = null;
}
} else {
do {
sessionId = sessionIdWithJvmRoute(generateSessionId(), jvmRoute);
} while (jedis.setnx(sessionId.getBytes(), NULL_SESSION) == 0L); // 1 = key set; 0 = key already existed
}
分布式環(huán)境下有可能出現(xiàn)生成的sessionId相同的情況，所以需要確保唯一性；保存session到redis中是最核心的一個方法，何時更新，何時過期都在此方法中處理；
3.何時更新到redis
具體看saveInternal方法
protected boolean saveInternal(Jedis jedis, Session session, boolean forceSave) throws IOException {
Boolean error = true;
try {
log.trace("Saving session " + session + " into Redis");
RedisSession redisSession = (RedisSession)session;
if (log.isTraceEnabled()) {
log.trace("Session Contents [" + redisSession.getId() + "]:");
Enumeration en = redisSession.getAttributeNames();
while(en.hasMoreElements()) {
log.trace(" " + en.nextElement());
}
}
byte[] binaryId = redisSession.getId().getBytes();
Boolean isCurrentSessionPersisted;
SessionSerializationMetadata sessionSerializationMetadata = currentSessionSerializationMetadata.get();
byte[] originalSessionAttributesHash = sessionSerializationMetadata.getSessionAttributesHash();
byte[] sessionAttributesHash = null;
if (
forceSave
|| redisSession.isDirty()
|| null == (isCurrentSessionPersisted = this.currentSessionIsPersisted.get())
|| !isCurrentSessionPersisted
|| !Arrays.equals(originalSessionAttributesHash, (sessionAttributesHash = serializer.attributesHashFrom(redisSession)))
) {
log.trace("Save was determined to be necessary");
if (null == sessionAttributesHash) {
sessionAttributesHash = serializer.attributesHashFrom(redisSession);
}
SessionSerializationMetadata updatedSerializationMetadata = new SessionSerializationMetadata();
updatedSerializationMetadata.setSessionAttributesHash(sessionAttributesHash);
jedis.set(binaryId, serializer.serializeFrom(redisSession, updatedSerializationMetadata));
redisSession.resetDirtyTracking();
currentSessionSerializationMetadata.set(updatedSerializationMetadata);
currentSessionIsPersisted.set(true);
} else {
log.trace("Save was determined to be unnecessary");
}
log.trace("Setting expire timeout on session [" + redisSession.getId() + "] to " + getMaxInactiveInterval());
jedis.expire(binaryId, getMaxInactiveInterval());
error = false;
return error;
} catch (IOException e) {
log.error(e.getMessage());
throw e;
} finally {
return error;
}
}
以上方法中大致有5中情況下需要保存數(shù)據(jù)到redis中，分別是：forceSave，redisSession.isDirty()，null == (isCurrentSessionPersisted = this.currentSessionIsPersisted.get())，!isCurrentSessionPersisted以及!Arrays.equals(originalSessionAttributesHash, (sessionAttributesHash = serializer.attributesHashFrom(redisSession)))其中一個為true的情況下保存數(shù)據(jù)到reids中；
3.1重點看一下forceSave，可以理解forceSave就是內(nèi)置保存策略的一個標識，提供了三種內(nèi)置保存策略：DEFAULT,SAVE_ON_CHANGE,ALWAYS_SAVE_AFTER_REQUEST
- DEFAULT：默認保存策略，依賴其他四種情況保存session，
- SAVE_ON_CHANGE：每次session.setAttribute()、session.removeAttribute()觸發(fā)都會保存，
- ALWAYS_SAVE_AFTER_REQUEST：每一個request請求后都強制保存，無論是否檢測到變化；
3.2redisSession.isDirty()檢測session內(nèi)部是否有臟數(shù)據(jù)
public Boolean isDirty() {
return Boolean.valueOf(this.dirty.booleanValue() || !this.changedAttributes.isEmpty());
}
每一個request請求后檢測是否有臟數(shù)據(jù)，有臟數(shù)據(jù)才保存，實時性沒有SAVE_ON_CHANGE高，但是也沒有ALWAYS_SAVE_AFTER_REQUEST來的粗暴；
3.3后面三種情況都是用來檢測三個ThreadLocal變量；
4.何時被移除
上一節(jié)中介紹了Tomcat內(nèi)置看定期檢測session是否過期，ManagerBase中提供了processExpires方法來處理session過去的問題，但是在RedisSessionManager重寫了此方法
public void processExpires() {
}
直接不做處理了，具體是利用了redis的設(shè)置生存時間功能，具體在saveInternal方法中：
jedis.expire(binaryId, getMaxInactiveInterval());
總結(jié)
本文大致分析了Tomcat Session管理器，以及tomcat-redis-session-manager是如何進行session集中式管理的，但是此工具完全依賴tomcat容器，如果想完全獨立于應(yīng)用服務(wù)器的方案，
Spring session是一個不錯的選擇。
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
