位图算法在用户验证上的应用

前几天在博客园看到一个帖子，讨论两个整数集合比较的算法问题。呵呵，其实任何整数集合的问题都是可以通过位图算法解决。简单地说，就是把值转化为数组下标，将O(n)复杂度降低到O(1)复杂度来获得最高效率。当然，会牺牲一点点空间。

解决单纯的整数集合比较问题，只是纯理论的。实际上，位图算法可以应用在用户登录之后的接口验证上。服务端的设计其实也没什么复杂的地方，就是维护一个数组罢了。只不过这个数组并非是简单的整数集合，而是一个对象List。这个设计的最大优点是在验证方法中，不是通过find方法而是直接访问下标获得对象，更无需查询数据库，可谓是将时间消耗降低到了极致。

好吧，下面看代码，首先是Session类，该类承载了一些必要的用户信息。其中最关键的属性是ID，这个ID的值就是该对象在List中的下标值。

    public class Session
    {

        /// 

        /// 自增ID
        /// 
        public int ID { get; set; }

        /// 

        /// 会话ID
        /// 
        public Guid SessionId { get; set; }

        /// 

        /// 登录用户ID
        /// 
        public Guid UserId { get; set; }

        /// 

        /// 登录部门ID
        /// 
        public Guid? DeptId { get; set; }

        /// 

        /// 用户账号
        /// 
        public string LoginName { get; set; }

        /// 

        /// 登录用户名
        /// 
        public string UserName { get; set; }

        /// 

        /// 登录部门全称
        /// 
        public string DeptName { get; set; }

        /// 

        /// WCF服务基地址
        /// 
        public string BaseAddress { get; set; }

        /// 

        /// 用户签名
        /// 
        public string Signature { get; set; }

        /// 

        /// 用户状态
        /// 
        public bool Validity { get; set; }

        /// 

        /// 用户机器码
        /// 
        public string MachineId { get; set; }

        /// 

        /// 上次连接时间
        /// 
        public DateTime LastConnect { get; set; }

        /// 

        /// 用户登录状态
        /// 
        public LoginResult LoginStatus { get; set; }

    }

然后是OnlineManage类，这个类在服务被启动的时候实例化，并提供了一个验证会话合法性的静态方法。其中关键点是：var us = Sessions[obj.ID]这句，通过下标访问的方法，将时间复杂度降低到了O(1)。

    public class OnlineManage
    {

        /// 

        /// 用户会话列表
        /// 
        public static List Sessions { get; set; }

        /// 

        /// 最大在线用户数
        /// 
        public static int MaxAuthorized { get; set; }

        /// 

        /// 构造方法
        /// 
        public OnlineManage()
        {
            Sessions = new List();
            MaxAuthorized = Convert.ToInt32(ConfigurationManager.AppSettings["MaxAuthorized"]);
        }

        /// 

        /// 会话合法性验证
        /// 
        /// 
        /// 
        public static bool Verification(Session obj)
        {
            if (obj == null || obj.ID >= Sessions.Count) return false;

            var us = Sessions[obj.ID];
            if (us.SessionId != obj.SessionId || us.Signature != obj.Signature || !us.Validity) return false;

            us.LastConnect = DateTime.Now;
            return true;
        }

    }

最后是登录验证方法，这个方法通过一个O(n)的方法判断传入的Session对象是否已经存在（以前登录过系统），如果没有的话，通过查询数据库来构建一个新的Session对象被加入List。最后，无论是否登录过系统，该方法都将返回客户端一个Session对象实体。客户端每次调用服务端接口的时候，就可以将Session作为参数来进行合法性验证。

        /// 

        /// 获取用户登录结果
        /// 
        /// Session对象实体
        /// Session对象实体
        public Session UserLogin(Session obj)
        {
            if (obj == null) return null;

            if (OnlineManage.Sessions.Count >= OnlineManage.MaxAuthorized)
            {
                obj.LoginStatus = LoginResult.Unauthorized;
                return obj;
            }

            var pw = obj.Signature;
            var us = OnlineManage.Sessions.Find(s => s.LoginName == obj.LoginName);
            if (us == null)
            {
                var user = CommonDAL.GetUser(obj.LoginName);
                if (user == null)
                {
                    obj.LoginStatus = LoginResult.NotExist;
                    return obj;
                }

                obj.ID = OnlineManage.Sessions.Count;
                obj.UserId = user.ID;
                obj.UserName = user.Name;
                obj.Signature = user.Password;
                obj.Validity = user.Validity;

                OnlineManage.Sessions.Add(obj);
                us = OnlineManage.Sessions[obj.ID];
            }
            else if (us.SessionId != Guid.Empty)
            {
                us.LoginStatus = us.MachineId != obj.MachineId ? LoginResult.Online : LoginResult.Multiple;
            }
            else
            {
                us.SessionId = obj.SessionId;
                us.LoginStatus = LoginResult.Success;
            }

            // 用户被封禁
            if (!us.Validity) us.LoginStatus = LoginResult.Banned;

            // 密码不正确
            if (us.Signature != pw) us.LoginStatus = LoginResult.Failure;

            us.LastConnect = DateTime.Now;
            return us;
        }

一些通过传入参数进行验证的例子，如退出后删除登录状态（将SessionId置为空GUID值）等。对了，还有一个好处是，只要一个账号被封禁，会立即生效而非等用户退出。

        /// 

        /// 删除在线用户会话
        /// 
        /// Session对象实体
        /// 要删除Session的ID
        /// bool 是否删除成功
        public bool DelOnlineUser(Session us, int? sid)
        {
            if (us == null) return false;

            if (!OnlineManage.Verification(us)) return false;

            OnlineManage.Sessions[sid ?? us.ID].SessionId = Guid.Empty;
            return true;
        }

        /// 

        /// 根据ID封禁/解封用户
        /// 
        /// 用户会话
        /// 用户ID
        /// true:解封；false:封禁
        /// bool 是否更新成功
        public bool UpdateUserStatus(Session us, Guid id, bool validity)
        {
            if (!OnlineManage.Verification(us)) return false;

            var sql = string.Format("update SYS_User set Validity = '{0}' where ID = '{1}'", validity, id);
            if (SqlHelper.SqlNonQuery(sql) > 0)
            {
                OnlineManage.Sessions.Find(s => s.UserId == id).Validity = validity;
                return true;
            }
            return false;
        }

这里基本上就写这些，更多的代码请移步我的code。嗯嗯，需要一点时间整理。