此文章只将思想，不提供具体完整实现（博主太懒，懒得整理），有疑问或想了解的可以私信或评论
背景
在传统的java web 中小型项目中，一般使用session暂存会话信息，比如登录者的身份信息等。此机制是借用http的cookie机制实现，但是对于app来说每次请求都保存并共享cookie信息比较麻烦，并且传统的session对集群并不友好，所以一般app后端服务都使用token来区分用户登录信息。
j2ee的session机制大家都很了解，使用非常方便，在传统java web应用中很好用，但是在互联网项目中或用得到集群的一些项目就有些问题，比如序列化问题，同步的延时问题等等，所以我们需要一个使用起来类似session的却能解决得了集群等问题的一个工具。
方案
我们使用cache机制来解决这个问题，比较流行的redis是个nosql内存数据库，而且带有cache的失效机制，很适合做会话数据的存储。而token字符串需要在第一次请求时服务器返回给客户端，客户端以后每次请求都使用这个token标识身份。为了对业务开发透明，我们把app的请求和响应做的报文封装，只需要对客户端的http请求工具类做点手脚，对服务端的mvc框架做点手脚就可以了，客户端的http工具类修改很简单，主要是服务端的协议封装。
实现思路
一、制定请求响应报文协议。
二、解析协议处理token字符串。
三、使用redis存储管理token以及对应的会话信息。
四、提供保存、获取会话信息的API。
我们逐步讲解下每一步的实现方案。
一、制定请求响应报文协议。
既然要封装报文协议，就需要考虑什么是公共字段，什么是业务字段，报文的数据结构等。
请求的公共字段一般有token、版本、平台、机型、imei、app来源等，其中token是我们这次的主角。
响应的公共字段一般有token、结果状态(success,fail)、结果码(code)、结果信息等。
报文数据结构，我们选用json，原因是json普遍、可视化好、字节占用低。
请求报文如下，body中存放业务信息，比如登录的用户名和密码等。
{
"token": "客户端token",
/**客户端构建版本号*/
"version": 11,
/**客户端平台类型*/
"platform": "IOS",
/**客户端设备型号*/
"machineModel": "Iphone 6s",
"imei": "客户端串号(手机)",
/**真正的消息体，应为map*/
"body": {
"key1": "value1",
"key2": {
"key21": "value21"
},
"key3": [
1,
2
]
}
}
响应的报文
{
/**是否成功*/
"success": false,
/**每个请求都会返回token，客户端每次请求都应使用最新的token*/
"token": "服务器为当前请求选择的token",
/**失败码*/
"failCode": 1,
/**业务消息或者失败消息*/
"msg": "未知原因",
/**返回的真实业务数据，可为任意可序列化的对象*/
"body": null
}
}
二、解析协议处理token字符串。
服务端的mvc框架我们选用的是SpringMVC框架，SpringMVC也比较普遍，不做描述。
暂且不提token的处理，先解决制定报文后怎么做参数传递。
因为请求信息被做了封装，所以要让springmvc框架能正确注入我们在Controller需要的参数，就需要对报文做解析和转换。
要对请求信息做解析，我们需要自定义springmvc的参数转换器，通过实现HandlerMethodArgumentResolver接口可以定义一个参数转换器
RequestBodyResolver实现resolveArgument方法，对参数进行注入，以下代码为示例代码，切勿拿来直用。
@Override
public Object resolveArgument(MethodParameter parameter,
ModelAndViewContainer mavContainer, NativeWebRequest webRequest,
WebDataBinderFactory binderFactory) throws Exception {
String requestBodyStr = webRequest.getParameter(requestBodyParamName);//获取请求报文，可以使用任意方式传递报文，只要在这获取到就可以
if(StringUtils.isNotBlank(requestBodyStr)){
String paramName = parameter.getParameterName();//获取Controller中参数名
Class<?> paramClass = parameter.getParameterType();//获取Controller中参数类型
/* 通过json工具类解析报文 */
JsonNode jsonNode = objectMapper.readTree(requestBodyStr);
if(paramClass.equals(ServiceRequest.class)){//ServiceRequest为请求报文对应的VO
ServiceRequest serviceRequest = objectMapper.readValue(jsonNode.traverse(),ServiceRequest.class);
return serviceRequest;//返回这个object就是注入到参数中了，一定要对应类型，否则异常不容易捕获
}
if(jsonNode!=null){//从报文中查找Controller中需要的参数
JsonNode paramJsonNode = jsonNode.findValue(paramName);
if(paramJsonNode!=null){
return objectMapper.readValue(paramJsonNode.traverse(), paramClass);
} }
}
return null;
}
将自己定义的参数转换器配置到SrpingMVC的配置文件中<mvc:argument-resolvers>
<mvc:argument-resolvers>
<!-- 统一的请求信息处理，从ServiceRequest中取数据 -->
<bean id="requestBodyResolver" class="com.niuxz.resolver.RequestBodyResolver">
<property name="objectMapper"><bean class="com.shoujinwang.utils.json.ObjectMapper"></bean></property>
<!-- 配置请求中ServiceRequest对应的字段名，默认为requestBody -->
<property name="requestBodyParamName"><value>requestBody</value></property>
</bean>
</mvc:argument-resolvers>
这样就可以使报文中的参数能被springmvc正确识别了。
接下来我们要对token做处理了，我们需要添加一个SrpingMVC拦截器将每次请求都拦截下来，这属于常用功能，不做细节描述
Matcher m1 =Pattern.compile("\"token\":\"(.*?)\"").matcher(requestBodyStr);
if(m1.find()){
token = m1.group(1);
}
tokenMapPool.verifyToken(token);//对token做公共处理，验证
这样就简单的获取到了token了，可以做公共处理了。
三、使用redis存储管理token以及对应的会话信息。
其实就是写一个redis的操作工具类，因为使用了spring作为项目主框架，而且我们用到redis的功能并不多，所以直接使用spring提供的CacheManager功能
配置org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheManager
<!-- 缓存管理器 全局变量等可以用它存取-->
<bean id="cacheManager" class="org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheManager">
<constructor-arg>
<ref bean="redisTemplate"/>
</constructor-arg>
<property name="usePrefix" value="true" />
<property name="cachePrefix">
<bean class="org.springframework.data.redis.cache.DefaultRedisCachePrefix">
<constructor-arg name="delimiter" value=":@WebServiceInterface"/>
</bean>
</property>
<property name="expires"><!-- 缓存有效期 -->
<map>
<entry>
<key><value>tokenPoolCache</value></key><!-- tokenPool缓存名 -->
<value>2592000</value><!-- 有效时间 -->
</entry>
</map>
</property>
</bean>
四、提供保存、获取会话信息的API。
通过以上前戏我们已经把token处理的差不多了，接下来我们要实现token管理工作了
我们需要让业务开发方便的保存获取会话信息，还要使token是透明的。
import java.util.HashMap;
import java.util.Map; import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.springframework.cache.Cache;
import org.springframework.cache.Cache.ValueWrapper;
import org.springframework.cache.CacheManager; /**
*
* 类 名: TokenMapPoolBean
* 描 述: token以及相关信息调用处理类
* 修 改 记 录:
* @version V1.0
* @date 2016年4月22日
* @author NiuXZ
*
*/
public class TokenMapPoolBean { private static final Log log = LogFactory.getLog(TokenMapPoolBean.class); /** 当前请求对应的token*/
private ThreadLocal<String> currentToken; private CacheManager cacheManager; private String cacheName; private TokenGenerator tokenGenerator; public TokenMapPoolBean(CacheManager cacheManager, String cacheName, TokenGenerator tokenGenerator) {
this.cacheManager = cacheManager;
this.cacheName = cacheName;
this.tokenGenerator = tokenGenerator;
currentToken = new ThreadLocal<String>();
} /**
* 如果token合法就返回token，不合法就创建一个新的token并返回,
* 将token放入ThreadLocal中 并初始化一个tokenMap
* @param token
* @return token
*/
public String verifyToken(String token) {
// log.info("校验Token:\""+token+"\"");
String verifyedToken = null;
if (tokenGenerator.checkTokenFormat(token)) {
// log.info("校验Token成功:\""+token+"\"");
verifyedToken = token;
}
else {
verifyedToken = newToken();
}
currentToken.set(verifyedToken);
Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
if (cache == null) {
throw new RuntimeException("获取不到存放token的缓存池,chacheName:" + cacheName);
}
ValueWrapper value = cache.get(verifyedToken);
//token对应的值为空，就创建一个新的tokenMap放入缓存中
if (value == null || value.get() == null) {
verifyedToken = newToken();
currentToken.set(verifyedToken);
Map<String, Object> tokenMap = new HashMap<String, Object>();
cache.put(verifyedToken, tokenMap);
}
return verifyedToken;
} /**
* 生成新的token
* @return token
*/
private String newToken() {
Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
if (cache == null) {
throw new RuntimeException("获取不到存放token的缓存池,chacheName:" + cacheName);
}
String newToken = null;
int count = 0;
do {
count++;
newToken = tokenGenerator.generatorToken();
}
while (cache.get(newToken) != null);
// log.info("创建Token成功:\""+newToken+"\" 尝试生成:"+count+"次");
return newToken;
} /**
* 获取当前请求的tokenMap中对应key的对象
* @param key
* @return 当前请求的tokenMap中对应key的属性，模拟session
*/
public Object getAttribute(String key) {
Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
if (cache == null) {
throw new RuntimeException("获取不到存放token的缓存池,chacheName:" + cacheName);
}
ValueWrapper tokenMapWrapper = cache.get(currentToken.get());
Map<String, Object> tokenMap = null;
if (tokenMapWrapper != null) {
tokenMap = (Map<String, Object>) tokenMapWrapper.get();
}
if (tokenMap == null) {
verifyToken(currentToken.get());
tokenMapWrapper = cache.get(currentToken.get());
tokenMap = (Map<String, Object>) tokenMapWrapper.get();
}
return tokenMap.get(key);
} /**
* 设置到当前请求的tokenMap中，模拟session<br>
* TODO:此种方式设置attribute有问题：<br>
* 1、可能在同一token并发的情况下执行cache.put(currentToken.get(),tokenMap);时，<br>
* tokenMap可能不是最新，会导致丢失数据。<br>
* 2、每次都put整个tokenMap，数据量太大，需要优化<br>
* @param key value
*/
public void setAttribute(String key, Object value) {
Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
if (cache == null) {
throw new RuntimeException("获取不到存放token的缓存池,chacheName:" + cacheName);
}
ValueWrapper tokenMapWrapper = cache.get(currentToken.get());
Map<String, Object> tokenMap = null;
if (tokenMapWrapper != null) {
tokenMap = (Map<String, Object>) tokenMapWrapper.get();
}
if (tokenMap == null) {
verifyToken(currentToken.get());
tokenMapWrapper = cache.get(currentToken.get());
tokenMap = (Map<String, Object>) tokenMapWrapper.get();
}
log.info("TokenMap.put(key=" + key + ",value=" + value + ")");
tokenMap.put(key, value);
cache.put(currentToken.get(), tokenMap);
} /**
* 获取当前线程绑定的用户token
* @return token
*/
public String getToken() {
if (currentToken.get() == null) {
//初始化一次token
verifyToken(null);
}
return currentToken.get();
} /**
* 删除token以及tokenMap
* @param token
*/
public void removeTokenMap(String token) {
if (token == null) {
return;
}
Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
if (cache == null) {
throw new RuntimeException("获取不到存放token的缓存池,chacheName:" + cacheName);
}
log.info("删除Token:token=" + token);
cache.evict(token);
} public CacheManager getCacheManager() {
return cacheManager;
} public void setCacheManager(CacheManager cacheManager) {
this.cacheManager = cacheManager;
} public String getCacheName() {
return cacheName;
} public void setCacheName(String cacheName) {
this.cacheName = cacheName;
} public TokenGenerator getTokenGenerator() {
return tokenGenerator;
} public void setTokenGenerator(TokenGenerator tokenGenerator) {
this.tokenGenerator = tokenGenerator;
} public void clear() {
currentToken.remove();
} }
这里用到了ThreadLocal变量是因为servlet容器一个请求对应一个线程，在一个请求的生命周期内都是处于同一个线程中，而同时又有多个线程共享token管理器，所以需要这个线程本地变量来保存token字符串。
注意事项：1、verifyToken方法的调用，一定要在每次请求最开始调用。并且在请求结束后调用clear做清除，以免下次有未知异常导致verifyToken未被执行，却在返回时从ThreadLocal里取出token返回。（这个bug困扰我好几天，公司n个开发检查代码也没找到，最后我经过测试发现是在发生404的时候没有进入拦截器，所以就没有调用verifyToken方法，导致返回的异常信息中的token为上一次请求的token，导致诡异的串号问题。嗯，记我一大锅）。
2、客户端一定要在封装http工具的时候把每次token保存下来，并用于下一次请求。公司ios开发请的外包，但是外包没按要求做，在未登录时，不保存token，每次传递的都是null，导致每次请求都会创建一个token，服务器创建了大量的无用token。
使用
使用方式也很简单，以下是封装的登录管理器，可以参考一下token管理器对于登陆管理器的应用
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.springframework.cache.Cache;
import org.springframework.cache.Cache.ValueWrapper;
import org.springframework.cache.CacheManager; import com.niuxz.base.Constants; /**
*
* 类 名: LoginManager
* 描 述: 登录管理器
* 修 改 记 录:
* @version V1.0
* @date 2016年7月19日
* @author NiuXZ
*
*/
public class LoginManager { private static final Log log = LogFactory.getLog(LoginManager.class); private CacheManager cacheManager; private String cacheName; private TokenMapPoolBean tokenMapPool; public LoginManager(CacheManager cacheManager, String cacheName, TokenMapPoolBean tokenMapPool) {
this.cacheManager = cacheManager;
this.cacheName = cacheName;
this.tokenMapPool = tokenMapPool;
}
public void login(String userId) {
log.info("用户登录:userId=" + userId);
Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
ValueWrapper valueWrapper = cache.get(userId);
String token = (String) (valueWrapper == null ? null : valueWrapper.get());
tokenMapPool.removeTokenMap(token);//退出之前登录记录
tokenMapPool.setAttribute(Constants.LOGGED_USER_ID, userId);
cache.put(userId, tokenMapPool.getToken());
} public void logoutCurrent(String phoneTel) {
String curUserId = getCurrentUserId();
log.info("用户退出:userId=" + curUserId);
tokenMapPool.removeTokenMap(tokenMapPool.getToken());//退出登录
if (curUserId != null) {
Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
cache.evict(curUserId);
cache.evict(phoneTel);
}
} /**
* 获取当前用户的id
* @return
*/
public String getCurrentUserId() {
return (String) tokenMapPool.getAttribute(Constants.LOGGED_USER_ID);
} public CacheManager getCacheManager() {
return cacheManager;
} public String getCacheName() {
return cacheName;
} public TokenMapPoolBean getTokenMapPool() {
return tokenMapPool;
} public void setCacheManager(CacheManager cacheManager) {
this.cacheManager = cacheManager;
} public void setCacheName(String cacheName) {
this.cacheName = cacheName;
} public void setTokenMapPool(TokenMapPoolBean tokenMapPool) {
this.tokenMapPool = tokenMapPool;
} }
下面是一段常见的发送短信验证码接口，有的应用也是用session存储验证码，我不建议用这种方式，存session弊端相当大。大家看看就好，不是我写的
public void sendValiCodeByPhoneNum(String phoneNum, String hintMsg, String logSuffix) {
validatePhoneTimeSpace();
// 获取6位随机数
String code = CodeUtil.getValidateCode();
log.info(code + "------->" + phoneNum);
// 调用短信验证码下发接口
RetStatus retStatus = msgSendUtils.sendSms(code + hintMsg, phoneNum);
if (!retStatus.getIsOk()) {
log.info(retStatus.toString());
throw new ThrowsToDataException(ServiceResponseCode.FAIL_INVALID_PARAMS, "手机验证码获取失败,请稍后再试");
}
// 重置session
tokenMapPool.setAttribute(Constants.VALIDATE_PHONE, phoneNum);
tokenMapPool.setAttribute(Constants.VALIDATE_PHONE_CODE, code.toString());
tokenMapPool.setAttribute(Constants.SEND_CODE_WRONGNU, 0);
tokenMapPool.setAttribute(Constants.SEND_CODE_TIME, new Date().getTime());
log.info(logSuffix + phoneNum + "短信验证码:" + code);
}
处理响应
有的同学会问了 那么响应的报文封装呢？
@RequestMapping("record")
@ResponseBody
public ServiceResponse record(String message){
String userId = loginManager.getCurrentUserId();
messageBoardService.recordMessage(userId, message);
return ServiceResponseBuilder.buildSuccess(null);
}
其中ServiceResponse是封装的响应报文VO，我们直接使用springmvc的@ResponseBody注解就好了。关键在于这个builder。
import org.apache.commons.lang3.StringUtils; import com.niuxz.base.pojo.ServiceResponse;
import com.niuxz.utils.spring.SpringContextUtil;
import com.niuxz.web.server.token.TokenMapPoolBean; /**
*
* 类 名: ServiceResponseBuilder
*
* @version V1.0
* @date 2016年4月25日
* @author NiuXZ
*
*/
public class ServiceResponseBuilder { /**
* 构建一个成功的响应信息
*
* @param body
* @return 一个操作成功的 ServiceResponse
*/
public static ServiceResponse buildSuccess(Object body) {
return new ServiceResponse(
((TokenMapPoolBean) SpringContextUtil.getBean("tokenMapPool"))
.getToken(),
"操作成功", body);
} /**
* 构建一个成功的响应信息
*
* @param body
* @return 一个操作成功的 ServiceResponse
*/
public static ServiceResponse buildSuccess(String token, Object body) {
return new ServiceResponse(token, "操作成功", body);
} /**
* 构建一个失败的响应信息
*
* @param failCode
* msg
* @return 一个操作失败的 ServiceResponse
*/
public static ServiceResponse buildFail(int failCode, String msg) {
return buildFail(failCode, msg, null);
} /**
* 构建一个失败的响应信息
*
* @param failCode
* msg body
* @return 一个操作失败的 ServiceResponse
*/
public static ServiceResponse buildFail(int failCode, String msg,
Object body) {
return new ServiceResponse(
((TokenMapPoolBean) SpringContextUtil.getBean("tokenMapPool"))
.getToken(),
failCode, StringUtils.isNotBlank(msg) ? msg : "操作失败", body);
}
}
由于使用的是静态工具类的形式，不能通过spring注入tokenMapPool（token管理器）对象，则通过spring提供的api获取。然后构建响应信息的时候直接调用tokenMapPool的getToken()方法，此方法会返回当前线程绑定的token字符串。再次强调在请求结束后一定要手动调用clear（我通过全局拦截器调用）。