Shiro（十一）缓存-五八三

缓存的含义

缓存是一种数据的临时存储技术，通过预先在高速存储器中存储部分类似于应用程序中经常访问的数据，可以加速数据访问和请求的响应速度。缓存将数据存储在较快的存储介质中，以便下一次请求时可以更快地获取数据。缓存被广泛应用于Web和移动应用程序中，例如对于频繁请求而不经常变化的数据，如静态资源文件、大型类库、复杂数据查询结果等，都可以通过使用缓存来提高其访问效率。

缓存的优势在于减少了对资源的访问与处理，这样可以提高应用程序的性能和响应速度。另外，缓存可以将数据快速撤回，以便重新处理数据，这对于故障排除和测试非常有用。此外，缓存还可以缓解高并发访问带来的负载压力，提高系统的容错性和可用性。

缓存的缺点

使用缓存虽然可以提高应用程序的性能和响应速度，但也可能会出现一些问题，主要包括以下几点：

数据一致性问题：由于缓存数据是预先加载到内存中的，在更新数据操作时，可能会导致缓存中的数据和数据源中的数据不一致。因此，需要进行相应的缓存更新操作，以确保缓存中的数据与数据源中的数据保持一致。
缓存失效问题：缓存的失效时间可能会导致缓存数据过时或失效，进而影响到应用程序的性能。要避免这种情况，可以设置缓存的合理失效时间，或者采用热更新、动态更新等措施，保证缓存的数据及时更新。
缓存容量问题：缓存的容量是有限的，如果缓存数据过多或者缓存的对象过于庞大，就会占用过多的内存资源，影响应用程序的稳定性和性能。
缓存雪崩问题：当缓存中的某些数据失效或更新时，大量的请求会涌入数据库或其他数据源，造成应用程序负载过大，导致系统瘫痪。
缓存穿透问题：当恶意访问者试图获取不存在的缓存数据时，缓存就会失效，所有的请求都会穿透到数据源中，导致系统的性能下降。

为避免以上问题，需要针对具体应用场景，采用不同的缓存方案，以确保缓存的可靠性和稳定性。此外，还需要进行合理的缓存管理，包括缓存容量和缓存失效策略等方面的优化。综上所述，缓存技术对于提高应用程序性能和响应速度非常有帮助，但在使用缓存技术时，还需要考虑一致性、更新、资源管理等问题，需要使用缓存时进行使用不可盲目的将所有数据都放入缓存中，只会得不偿失。

Shiro中的缓存

Shiro提供了缓存机制，可以将一些常用的数据缓存下来，以提高系统的运行效率。比如，将用户角色、权限等信息缓存起来，可以减少访问数据库的次数，从而提高系统的性能。Shiro的缓存机制非常灵活，支持多种缓存方式，包括内存缓存、Ehcache缓存、Redis缓存等。

Shiro的缓存机制

Shiro的缓存机制主要分为两个部分：Cache和CacheManager和Cache。Cache是存储具体缓存数据的实例，而CacheManager是管理Cache的实例。

Shiro提供了以下一些常用的Cache实现类：

MemoryConstrainedCacheManager：使用内存作为缓存实现；
EhCacheManager：使用Ehcache作为缓存实现；
RedisCacheManager：使用Redis作为缓存实现；
MapCache：使用Map作为缓存实现。

Shiro还提供了以下一些常用的CacheManager实现类：

DefaultCacheManager：默认的缓存管理器，用来创建缓存实例并管理它们；
MemoryConstrainedCacheManager：使用内存作为缓存实现；
EhCacheManager：使用Ehcache作为缓存实现；
RedisCacheManager：使用Redis作为缓存实现；
MapCacheManager：使用Map作为缓存实现。

SpringBoot中使用Shiro缓存（Ehcache）

在Spring Boot项目中使用Shiro的缓存机制，需要在配置文件中配置缓存的类型和缓存的位置，同时在Shiro的配置类中进行缓存管理器的配置。例如，如果要使用Ehcache作为缓存实现，可以按照以下步骤进行配置：

1. 引入Shiro和Ehcache依赖

在pom.xml文件中引入Shiro和Ehcache的依赖，可以使用以下依赖：

<dependency>

    <groupId>org.apache.shiro</groupId>

    <artifactId>shiro-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.6.0</version>
</dependency>

<dependency>

    <groupId>org.ehcache</groupId>
    <artifactId>ehcache</artifactId>
    <version>3.9.3</version>
</dependency>

2. 添加Ehcache配置文件

在src/main/resources目录下，创建ehcache.xml配置文件，配置Ehcache的缓存策略。以下是一个简单的示例：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<config xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns="http://www.ehcache.org/v3"
    xsi:schemaLocation="http://www.ehcache.org/v3 http://www.ehcache.org/schema/ehcache-core-3.9.xsd">

    <cache alias="shiroCache">
        <key-type>java.lang.String</key-type>
        <value-type>java.lang.Object</value-type>
        <expiry>
            <ttl unit="seconds">60</ttl>
        </expiry>
        <resources>
            <heap unit="entries">1000</heap>
        </resources>
    </cache>

</config>

3. 配置Shiro缓存管理器

在Spring Boot配置文件中，配置Shiro缓存管理器，并将其注入到Spring容器中。示例代码如下：

@Configuration

public class ShiroCacheConfig {
    @Bean
    public EhCacheManager shiroEhcacheManager() {
        EhCacheManager ehCacheManager = new EhCacheManager();
        ehCacheManager.setCacheManagerConfigFile("classpath:ehcache.xml");
        return ehCacheManager;
    }

    @Bean
    public CacheManager shiroCacheManager(EhCacheManager shiroEhcacheManager) {
        EhCacheManager cacheManager = new EhCacheManager();
        cacheManager.setCacheManager(shiroEhcacheManager.getCacheManager());
        cacheManager.setCache("shiroCache");
        return cacheManager;
    }



    @Bean
    public WebShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean(SecurityManager securityManager, CacheManager shiroCacheManager) {
        WebShiroFilterFactoryBean filterFactoryBean = new WebShiroFilterFactoryBean();
        filterFactoryBean.setSecurityManager(securityManager);
        Map<String, String> filterChainDefinitionMap = new LinkedHashMap<>();
        filterChainDefinitionMap.put("/logout", "logout");
        filterChainDefinitionMap.put("/**", "authc");
        filterFactoryBean.setFilterChainDefinitionMap(filterChainDefinitionMap);
        Map<String, Filter> filters = new HashMap<>();
        filters.put("authc", new FormLoginFilter());
        filterFactoryBean.setFilters(filters);
        filterFactoryBean.getFilters().put("authc", new ShiroCacheFilter(shiroCacheManager));
        return filterFactoryBean;
    }
}

在上面的代码中，我们定义了一个CacheManager，使用Ehcache作为缓存实现，并将其注入到SecurityManager中，同时也注入到了WebShiroFilterFactoryBean中，通过集成ShiroCacheFilter使用对这个缓存进行管理。

4. 配置Shiro缓存过滤器

在Spring Boot中使用Shiro缓存还需要实现一个Shiro缓存过滤器，用于将Shiro缓存管理器加入到Shiro SecurityUtils中。示例代码如下：

public class ShiroCacheFilter extends AdviceFilter {

    private final CacheManager shiroCacheManager;

    public ShiroCacheFilter(CacheManager shiroCacheManager) {
        this.shiroCacheManager = shiroCacheManager;
    }

    @Override
    protected void executeChain(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws Exception {
        SecurityUtils.setCacheManager(shiroCacheManager);
        super.executeChain(request, response, chain);
    }
}

通过完成以上步骤，就可以在Spring Boot中使用Shiro缓存了。需要注意，Ehcache本身也有一些缓存优化的机制，通过进一步的配置和使用可以进一步提高系统的性能和稳定性

SpringBoot中使用Shiro缓存（Redis）

引入Shiro和Shiro的Spring Boot Starter依赖，在pom.xml文件中添加以下依赖：

<dependency>

    <groupId>org.apache.shiro</groupId>

    <artifactId>shiro-core</artifactId>
    <version>1.7.1</version>
</dependency>

<dependency>

    <groupId>org.apache.shiro</groupId>
    <artifactId>shiro-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.7.1</version>
</dependency>

在Spring Boot应用的配置文件中配置Shiro的Session管理器和Session存储方式，例如使用Redis作为Session存储方式。

# Redis连接配置
spring.redis.host=localhost
spring.redis.port=6379
spring.redis.password=
spring.redis.database=0


# Shiro Session相关配置
shiro:
  session:
    timeout: 1800000   # 会话过期时间（毫秒）
    redis:
      host: ${spring.redis.host}
      port: ${spring.redis.port}
      timeout: 3000   # Redis连接超时时间（毫秒）

注：以上配置文件中的配置项可能需要根据实际情况进行调整。

实现Shiro的SessionDAO接口，将Session保存到Redis中。

@Component
public class RedisSessionDAO extends AbstractSessionDAO {



    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;


    /**
     * 覆盖默认的创建Session方法
     */
    @Override
    protected Serializable doCreate(Session session) {
        Serializable sessionId = generateSessionId(session);
        assignSessionId(session, sessionId);
        redisTemplate.opsForValue().set(session.getId().toString(), session, session.getTimeout(), TimeUnit.MILLISECONDS);
        return sessionId;
    }



    /**
     * 覆盖默认的获取Session方法
     */
    @Override
    protected Session doReadSession(Serializable sessionId) {
        return (Session) redisTemplate.opsForValue().get(sessionId.toString());
    }

    /**
     * 覆盖默认的更新Session方法
     */
    @Override
    public void update(Session session) throws UnknownSessionException {
        redisTemplate.opsForValue().set(session.getId().toString(), session, session.getTimeout(), TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    /**
     * 覆盖默认的删除Session方法
     */
    @Override
    public void delete(Session session) {
        redisTemplate.delete(session.getId().toString());
    }
}

在上述代码中，我们实现了SessionDAO接口，并在Redis中保存Session。具体实现中，我们使用Spring Boot自带的RedisTemplate操作Redis。

在Spring Boot中配置Shiro的SecurityManager和SessionManager。

@Configuration

public class ShiroConfig {



    @Bean
    public SessionManager sessionManager(RedisSessionDAO redisSessionDAO) {
        DefaultSessionManager sessionManager = new DefaultSessionManager();
        sessionManager.setSessionDAO(redisSessionDAO);
        sessionManager.setGlobalSessionTimeout(1800000L);  // 会话过期时间
        return sessionManager;
    }

    @Bean
    public SecurityManager securityManager(SessionManager sessionManager) {
        DefaultWebSecurityManager securityManager = new DefaultWebSecurityManager();
        securityManager.setSessionManager(sessionManager);
        return securityManager;
    }
}

注：以上代码中的RedisSessionDAO和SessionManager在上述步骤中已经定义过。

在Shiro中使用Session管理器和Session。

@RestController
public class HelloController {



    @GetMapping("/hello")
    public String sayHello(Subject subject) {
        Session session = subject.getSession();
        String user = (String) session.getAttribute("user");
        return "Hello " + user;
    }
}

使用Shiro的Session管理方式，只需要在程序中注入Shiro的Session对象即可，如上述示例中的Session对象。通过Session对象可以获取，设置Session属性，和判断Session过期时间等信息。

以上就是在Spring Boot项目中使用Shiro的Session体系的完整示例。

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THE END