【SpringBoot篇】详解基于Redis实现短信登录的操作

前言

使用 Redis 进行登录适用于以下情况：

• 分布式系统：
  当系统需要支持多个节点的分布式部署时，使用 Redis 存储登录信息能够更好地支持多节点间的共享和同步，确保用户的登录状态能够在整个系统中得到有效的传递和管理。
• 高并发访问：
  面对大规模的并发访问，使用 Redis 可以提供更好的性能表现。Redis 是一个基于内存的高性能 Key-Value 数据库，能够更快速地读取和写入数据，因此适用于需要处理大量并发请求的场景。
• 灵活的数据结构需求：
  如果系统需要根据业务需求选择最佳的数据结构，并且对存储和操作登录信息有更多的灵活性，那么使用 Redis 将会是一个不错的选择。Redis 支持多种数据类型的存储和操作，包括字符串、哈希表、列表、集合和有序集合等，能够满足不同的业务需求。
• 需要持久化支持：
  如果系统需要对登录信息进行持久化存储，以防止数据丢失，Redis 的持久化功能可以很好地满足这一需求。

总的来说，使用 Redis 进行登录适用于需要支持分布式部署、面对高并发访问、有灵活的数据结构需求以及需要持久化支持的系统场景。通过合理地利用 Redis 的特性，可以更好地满足上述情况下的需求，提高系统的可扩展性、性能和稳定性。

虽然 Spring Boot 应用通常是单体应用，但是在实际运行中，我们也经常会遇到多个实例同时运行的情况，这时候就需要使用 Redis 进行分布式 Session 管理。

StringRedisTemplate

StringRedisTemplate是Spring Data Redis提供的一个类，它是一个具体的对象，用于操作Redis数据库中的字符串类型数据。

StringRedisTemplate封装了Redis的操作，并提供了一系列方法来对Redis中的字符串进行读取、写入和删除操作。它是RedisTemplate的一个子类，专门用于处理字符串类型的数据。

使用StringRedisTemplate

首先引入依赖，引入StringRedisTemplate的依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.bootgroupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
dependency>

⭐常用的方法

StringRedisTemplate提供了多个方法来操作Redis中的字符串类型数据。下面是一些常用的方法：

• opsForValue().set(key, value)：将一个字符串类型的值value存储到Redis中，并指定键key。
• opsForValue().get(key)：根据键key获取对应的字符串类型的值。
• opsForValue().increment(key, delta)：将键key所对应的值增加delta，delta可以为负数。
• opsForValue().size(key)：获取值的长度。

为什么我们要使用Redis代替Session进行登录操作

集群session存在共享问题，会导致数据丢失

• 保存相同的数据，大家互相copy，会有内存空间的浪费
• 我们copy数据的时候，是需要有一定的时间的，会有延迟，如果在这个延迟之内，如果有人来访问，仍然会造成数据不一致的情况
  
  如果我们使用Redis的话。
• Redis是在tomcat外面的存储，如果任意一台tomcat都能访问到Redis，可以实现数据共享，储存在Redis里面的数据，任何tomcat都可以看到，使用就不存在数据丢失的问题
• Redis读写延迟非常低，方便进行内存存储
• Redis是key-value结构

具体使用

✨编写拦截器

RefreshTokenInterceptor.java

在拦截器中配置拦截操作

package com.hmdp.utils;

import cn.hutool.core.bean.BeanUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import com.hmdp.dto.UserDTO;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

import static com.hmdp.utils.RedisConstants.LOGIN_USER_KEY;
import static com.hmdp.utils.RedisConstants.LOGIN_USER_TTL;

public class RefreshTokenInterceptor implements HandlerInterceptor {

    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    public RefreshTokenInterceptor(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.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)) {
            return true;
        }
        // 2.基于TOKEN获取redis中的用户
        String key  = LOGIN_USER_KEY + token;
        Map<Object, Object> userMap = stringRedisTemplate.opsForHash().entries(key);
        // 3.判断用户是否存在
        if (userMap.isEmpty()) {
            return true;
        }
        // 5.将查询到的hash数据转为UserDTO
        UserDTO userDTO = BeanUtil.fillBeanWithMap(userMap, new UserDTO(), false);
        // 6.存在，保存用户信息到 ThreadLocal
        UserHolder.saveUser(userDTO);
        // 7.刷新token有效期
        stringRedisTemplate.expire(key, LOGIN_USER_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        // 8.放行
        return true;
    }

    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        // 移除用户
        UserHolder.removeUser();
    }
}

刷新token的目的

用户每访问一次，这个token就会刷新一次，主要用户一直在操作，这个token就不会消失

---

但是如果仅仅拦截的是需要登录的路径，用户 访问 不需要登录 的路径 的时候（比如首页），这个拦截器就不生效，此时token就不会刷新，这样子，过了token的有效期后，尽管用户还在访问，用户的登录状态却消失了，这样肯定不太合理

那么我们就需要在原来的拦截器基础上再加上一个拦截器

LoginInterceptor.java

在拦截器中配置拦截操作

package com.hmdp.utils;

import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

public class LoginInterceptor implements HandlerInterceptor {

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        // 1.判断是否需要拦截（ThreadLocal中是否有用户）
        if (UserHolder.getUser() == null) {
            // 没有，需要拦截，设置状态码
            response.setStatus(401);
            // 拦截
            return false;
        }
        // 有用户，则放行
        return true;
    }
}

✨配置拦截器

我们上面编写了拦截器，我们还需要配置拦截器，使这个拦截器生效

MvcConfig.java

package com.hmdp.config;

import com.hmdp.utils.LoginInterceptor;
import com.hmdp.utils.RefreshTokenInterceptor;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

import javax.annotation.Resource;

@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);
    }
}

基于Redis实现发送手机验证码操作

总体思路

具体步骤

我们首先引入上面说的依赖，然后在application.yml文件（或yaml文件）中进行配置，如下

下面我们编写发送手机验证码的核心代码

@Slf4j
@Service
public class UserServiceImpl extends ServiceImpl<UserMapper, User> implements IUserService {

    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Override
    public Result sendCode(String phone, HttpSession session) {
        // 1.校验手机号
        if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {
            // 2.如果不符合，返回错误信息
            return Result.fail("手机号格式错误！");
        }
        // 3.符合，生成验证码
        String code = RandomUtil.randomNumbers(6);

        // 4.保存验证码到 redis
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(LOGIN_CODE_KEY + phone, code, LOGIN_CODE_TTL, TimeUnit.MINUTES);

        // 5.发送验证码
        log.debug("发送短信验证码成功，验证码：{}", code);
        // 返回ok
        return Result.ok();
    }
}

上面代码里面的RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)这段代码是什么用法

stringRedisTemplate.opsForValue().set(LOGIN_CODE_KEY + phone, code, LOGIN_CODE_TTL, TimeUnit.MINUTES);这段代码有什么用

这段代码的作用是将一个验证码（即code）存储到Redis中，并设置了过期时间为LOGIN_CODE_TTL分钟。以便在一定时间后自动删除该键值对。

基于Redis实现短信登录并注册的操作

总体思路

具体步骤

我们首先引入上面说的依赖，并且在application.yml文件（或yaml文件）中进行配置（同上）
然后我们来编写核心代码

@Slf4j
@Service
public class UserServiceImpl extends ServiceImpl<UserMapper, User> implements IUserService {

    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Override
    public Result login(LoginFormDTO loginForm, HttpSession session) {
        // 1.校验手机号
        String phone = loginForm.getPhone();
        if (RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)) {
            // 2.如果不符合，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
        String cacheCode = stringRedisTemplate.opsForValue().get(LOGIN_CODE_KEY + phone);
        String code = loginForm.getCode();
        if (cacheCode == null || !cacheCode.equals(code)) {
            // 不一致，报错
            return Result.fail("验证码错误");
        }

        // 4.一致，根据手机号查询用户 select * from tb_user where phone = ?
        User user = query().eq("phone", phone).one();

        // 5.判断用户是否存在
        if (user == null) {
            // 6.不存在，创建新用户并保存
            user = createUserWithPhone(phone);
        }

        // 7.保存用户信息到 redis中
        // 7.1.随机生成token，作为登录令牌
        String token = UUID.randomUUID().toString(true);
        // 7.2.将User对象转为HashMap存储
        UserDTO userDTO = BeanUtil.copyProperties(user, UserDTO.class);
        Map<String, Object> userMap = BeanUtil.beanToMap(userDTO, new HashMap<>(),
                CopyOptions.create()
                        .setIgnoreNullValue(true)
                        .setFieldValueEditor((fieldName, fieldValue) -> fieldValue.toString()));
        // 7.3.存储
        String tokenKey = LOGIN_USER_KEY + token;
        stringRedisTemplate.opsForHash().putAll(tokenKey, userMap);
        // 7.4.设置token有效期
        stringRedisTemplate.expire(tokenKey, LOGIN_USER_TTL, TimeUnit.MINUTES);

        // 8.返回token
        return Result.ok(token);
    }
    
    private User createUserWithPhone(String phone) {
        // 1.创建用户
        User user = new User();
        user.setPhone(phone);
        user.setNickName(USER_NICK_NAME_PREFIX + RandomUtil.randomString(10));
        // 2.保存用户
        save(user);
        return user;
    }
    
}

User user = query().eq(“phone”, phone).one();这段代码使用了mybatisplus，相当于select * from tb_user where phone = ?

为什么要使用HashMap进行存储

在这段代码中，使用HashMap进行存储是为了将用户对象转换成键值对形式，便于统一保存到Redis中，并且可以方便地进行序列化和反序列化操作。具体来说：

• 便于存储和读取：将用户对象转为HashMap后，可以方便地通过stringRedisTemplate.opsForHash().putAll()方法一次性将整个用户对象存储到Redis的Hash数据结构中，而不需要对用户对象的每个字段分别进行存储。
• 数据结构清晰：使用HashMap可以清晰地表示用户对象的各个字段和对应的数值，便于管理和维护。
• 方便序列化和反序列化：HashMap作为Java中的常用数据结构，可以方便地进行序列化（将数据转换为字节序列）和反序列化（将字节序列转换为数据）操作，便于在存储到Redis或者从Redis中读取时进行数据格式的转换。

总之，使用HashMap进行存储能够简化代码逻辑，提高数据存储和读取的效率，并且方便进行数据结构的转换和管理。

Map userMap = BeanUtil.beanToMap(userDTO, new HashMap<>(),
CopyOptions.create()
.setIgnoreNullValue(true)
.setFieldValueEditor((fieldName, fieldValue) -> fieldValue.toString()));
这段代码为什么要这样写，这些参数有什么用

其中，beanToMap是一个方法，用于将Java对象（Bean）转换为Map类型的数据结构。

在这段代码中，BeanUtil.beanToMap()方法被使用，它是一个工具类方法，可以通过反射机制将Java对象的属性和对应的值转换为键值对形式，并存储到一个Map对象中。

具体来说，beanToMap方法接收三个参数：

• userDTO：表示要转换的源对象，即需要将其转换为Map的对象。

• new HashMap<>()：表示用于存储转换结果的目标HashMap对象，这里使用了一个新的空HashMap，用于接收转换后的键值对数据。

• CopyOptions.create().setIgnoreNullValue(true)：这是使用BeanUtil进行对象转换时的配置选项。setIgnoreNullValue(true)表示忽略源对象中值为null的属性，不将其放入目标Map中。

• .setFieldValueEditor((fieldName, fieldValue) -> fieldValue.toString())：这个配置项表示对转换过程中的字段值进行编辑处理。在这里，它的作用是将字段值转换为字符串类型，确保最终存储到Map中的值都是字符串类型。

综合起来，这段代码的目的是将UserDTO对象转换为Map类型，同时忽略空值属性，并确保所有属性值都被转换为字符串类型。这样做的原因可能是为了在存储到Redis中时，确保数据的统一性和一致性，便于后续从Redis中读取并进行处理。

在技术的道路上，我们不断探索、不断前行，不断面对挑战、不断突破自我。科技的发展改变着世界，而我们作为技术人员，也在这个过程中书写着自己的篇章。让我们携手并进，共同努力，开创美好的未来！愿我们在科技的征途上不断奋进，创造出更加美好、更加智能的明天！