sprintboot使用spring-security包,缓存内存与redis共存方式

Spring Boot 使用 Spring Security 包，缓存内存与 Redis 共存方式

背景

在使用 Spring Boot 进行 Web 开发时，很常用到 Spring Security 框架来支持身份验证、授权等功能。同时，为了提高网站的性能，常使用缓存来减少数据库的访问次数。其中常用的缓存方式包括内存缓存和 Redis 缓存。本文将详细讲解如何在 Spring Security 中使用缓存，并演示如何在内存缓存与 Redis 缓存之间共存。

使用内存缓存

在 Spring Boot 中，常用的内存缓存解决方案有 Ehcache、Caffeine 等。本文以 Caffeine 为例，讲解如何使用内存缓存来优化 Spring Security 性能。示例代码如下：

@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig {

    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        return new CaffeineCacheManager();
    }
}

上面的代码是一个简单的 Spring Boot 配置类，用于启用缓存并设置 Caffeine 作为缓存实现。接下来，我们需要针对特定的数据进行缓存。本文以简单的用户名和密码认证为例，假设用户名、密码都存储在数据库中。示例代码如下：

@Service
public class UserServiceImpl implements UserDetailsService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Cacheable(value = "user", key = "#username")
    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        User user = userRepository.findByUsername(username);
        if (user == null) {
            throw new UsernameNotFoundException(username + " not found");
        }

        return new org.springframework.security.core.userdetails.User(
                user.getUsername(),
                user.getPassword(),
                Collections.singletonList(new SimpleGrantedAuthority("USER")));
    }
}

上面的示例代码是一个简单的 UserService 实现，其中 loadUserByUsername 方法实现了从数据库中获取用户信息的逻辑。我们在方法上添加了 @Cacheable 注解，以便缓存用户信息。其中 value 属性指定了缓存的名称，key 属性指定了根据哪个参数进行缓存。在本例中，我们使用用户名作为缓存 key。

使用 Redis 缓存

除了内存缓存之外，Redis 也是常用的缓存解决方案。与内存缓存类似，需要在 Spring Boot 中引入相应的 Redis 缓存实现库（例如 lettuce）并进行相关配置。示例代码如下：

@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig {

    @Bean
    public CacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisCacheConfiguration redisCacheConfiguration = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
                                                                                          .disableCachingNullValues()
                                                                                          .entryTtl(Duration.ofMinutes(30));
        return RedisCacheManager.builder(redisConnectionFactory)
                                .cacheDefaults(redisCacheConfiguration)
                                .build();
    }
}


@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisConnectionFactory redisConnectionFactory() {
        LettuceConnectionFactory lettuceConnectionFactory = new LettuceConnectionFactory();
        lettuceConnectionFactory.setHostName("localhost");
        lettuceConnectionFactory.setPort(6379);
        return lettuceConnectionFactory;
    }
}

上面的代码是两个简单的 Spring Boot 配置类，其中 CacheConfig 配置类用于启用 Redis 缓存，并配置相应的 RedisCacheManager，RedisConfig 配置类用于配置 Redis 连接工厂。接下来，我们需要对特定的数据进行 Redis 缓存。示例代码如下：

@Service
public class UserServiceImpl implements UserDetailsService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Autowired
    private CacheManager cacheManager;

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        Cache cache = cacheManager.getCache("user");
        ValueWrapper valueWrapper = cache.get(username);
        if (valueWrapper != null) {
            return (UserDetails) valueWrapper.get();
        }

        User user = userRepository.findByUsername(username);
        if (user == null) {
            throw new UsernameNotFoundException(username + " not found");
        }

        UserDetails userDetails = new org.springframework.security.core.userdetails.User(
                user.getUsername(),
                user.getPassword(),
                Collections.singletonList(new SimpleGrantedAuthority("USER")));
        cache.putIfAbsent(username, userDetails);
        return userDetails;
    }
}

上面的示例代码与之前类似，同样实现了从数据库中获取用户信息的逻辑。在此基础上，我们使用 CacheManager 获取 Redis 缓存对象，并在缓存中寻找特定的用户信息。如果缓存中不存在，则从数据库中获取用户信息，并将其存入 Redis 缓存中。

内存缓存与 Redis 缓存共存

以上两个示例演示了如何使用单一的缓存来优化 Spring Security 性能。但是，如果要同时使用多种缓存方式，例如同时使用内存缓存和 Redis 缓存，Spring Boot 也提供了更为灵活的缓存解决方案，例如使用 Spring Cache，它允许我们同时使用多个缓存后端方案。示例代码如下：

@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig {

    @Bean
    public CacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisCacheConfiguration redisCacheConfiguration = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
                                                                                          .disableCachingNullValues()
                                                                                          .entryTtl(Duration.ofMinutes(30));

        CaffeineCacheManager caffeineCacheManager = new CaffeineCacheManager();
        caffeineCacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(30, TimeUnit.MINUTES));

        ConcurrentMapCacheManager concurrentMapCacheManager = new ConcurrentMapCacheManager();

        SimpleCacheManager simpleCacheManager = new SimpleCacheManager();
        simpleCacheManager.setCaches(Arrays.asList(new ConcurrentMapCache("user"), new RedisCache("user", redisCacheConfiguration)));

        return new CompositeCacheManager(Arrays.asList(caffeineCacheManager, concurrentMapCacheManager, simpleCacheManager));
    }
}

上面的示例代码是 CacheConfig 配置类的修改版，它同时启用了内存缓存、Redis 缓存和 ConcurrentMap 缓存，并由 SimpleCacheManager 统一管理这些缓存。在代码中，我们首先配置了一个 RedisCacheManager，用于管理 Redis 缓存。然后配置了 CaffeineCacheManager 和 ConcurrentMapCacheManager，用于管理内存缓存。最后，我们使用 CompositeCacheManager 将所有缓存管理器组合起来，并通过 SimpleCacheManager 集中管理了缓存的名称和缓存的实现。

在具体的使用中，我们可以通过以下方式在代码中使用缓存：

@Service
public class UserServiceImpl implements UserDetailsService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Autowired
    private CacheManager cacheManager;

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        Cache cache = cacheManager.getCache("user");
        ValueWrapper valueWrapper = cache.get(username);
        if (valueWrapper != null) {
            return (UserDetails) valueWrapper.get();
        }

        User user = userRepository.findByUsername(username);
        if (user == null) {
            throw new UsernameNotFoundException(username + " not found");
        }

        UserDetails userDetails = new org.springframework.security.core.userdetails.User(
                user.getUsername(),
                user.getPassword(),
                Collections.singletonList(new SimpleGrantedAuthority("USER")));
        cache.putIfAbsent(username, userDetails);
        return userDetails;
    }
}

结语

本文详细讲解了如何在 Spring Security 中使用缓存，并演示了使用内存缓存、Redis 缓存及内存缓存和 Redis 缓存共存三种缓存方式的示例代码。通过本文的学习，读者可以熟悉 Spring Boot 的缓存解决方案，并掌握如何在 Spring Security 中优化缓存。