《SpringBoot项目实战》第二篇—接口用户上下文的设计与实现

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第一篇—接口参数的一些弯弯绕绕
第二篇—接口用户上下文的设计与实现
第三篇—留下用户调用接口的痕迹
第四篇—接口的权限控制
第五篇—接口发生异常如何统一处理

本文参考项目源码地址：summo-springboot-interface-demo

前言

大家好！我是sum墨，一个一线的底层码农，平时喜欢研究和思考一些技术相关的问题并整理成文，限于本人水平，如果文章和代码有表述不当之处，还请不吝赐教。

作为一名从业已达六年的老码农，我的工作主要是开发后端Java业务系统，包括各种管理后台和小程序等。在这些项目中，我设计过单/多租户体系系统，对接过许多开放平台，也搞过消息中心这类较为复杂的应用，但幸运的是，我至今还没有遇到过线上系统由于代码崩溃导致资损的情况。这其中的原因有三点：一是业务系统本身并不复杂；二是我一直遵循某大厂代码规约，在开发过程中尽可能按规约编写代码；三是经过多年的开发经验积累，我成为了一名熟练工，掌握了一些实用的技巧。

考虑到文字太过寡淡，我先上一张图

在Spring Boot中，默认情况下，每个请求到达时都会分配一个单独的线程来处理，而且请求的发起人也不一定都是同一个人，所以一个请求对应一个用户上下文，并且要求线程隔离，即不同线程的用户上下文互不影响，最后用户上下文还需要随着线程的结束而删除。
本文我会从用户上下文如何构建、如何使用、如何删除这三个方面解释接口用户上下文的设计与实现。

一、接口用户上下文的构建、使用、清除

1. 利用Filter拦截到每一个请求

由于接口散落在各个Controller中，且绝大部分接口都是需要这个用户上下文的（注：也不排除不需要用户上下文的接口存在），所以这里需要统一入口进行创建、销毁。看起来可以使用AOP的方式来实现，
不过这里有一个更合适的方案，利用SpringBoot自带的Filter【javax.servlet.Filter】来实现。

实现起来非常简单，我这边自定义了一个WebFilter，代码如下:

WebFilter.java

package com.summo.filter;

import java.io.IOException;

import javax.servlet.Filter;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.FilterConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

import com.summo.context.GlobalUserContext;
import com.summo.context.UserContext;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.slf4j.MDC;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Slf4j
@Component
public class WebFilter implements Filter {

    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        Filter.super.init(filterConfig);
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain)
        throws IOException, ServletException {
        try {
            //获取本次接口的唯一码
            String token = java.util.UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", "").toUpperCase();
            MDC.put("requestId", token);
            //获取请求头
            HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest)servletRequest;
            HttpServletResponse httpServletResponse = (HttpServletResponse)servletResponse;
            log.info("当前请求链接为:[{}]", httpServletRequest.getRequestURL());
            //设置用户上下文
            UserContext userContext = new UserContext();
            userContext.setUserId(1L);
            GlobalUserContext.setUserContext(userContext);
            //执行doFilter，这行一定要加，否则程序会中断掉
            filterChain.doFilter(httpServletRequest, httpServletResponse);
        } catch (Exception e) {
            log.error("do doFilter exception", e);
        } finally {
            GlobalUserContext.clear();
            MDC.remove("requestId");
        }
    }

    @Override
    public void destroy() {
        Filter.super.destroy();
    }
}

这段代码的核心方法是：public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain)
我们可以在这个方法里面获取到ServletRequest和ServletResponse，这两个类能获取到代表着我们可以操作整个请求过程，这里如何确定当前请求的用户？下面有一张流程图供大家参考：

还有一种做法是使用JWT来当做用户token，因为JWT本身就可以存储一些信息，所以我们就不需要去缓存用户信息了，直接解析JWT即可，这种做法在分布式应用中很常见。

2. 获取当前请求的线程

上面已经获取到用户信息了，现在需要将用户信息放入用户上下文中，但由于**请求的发起人不一定都是同一个人，所以一个请求对应着一个用户上下文，也即一个线程设置一个上下文。**那么这里就需要获取到当前线程才能设置上下文。

获取当前线程有很多办法，这里推荐使用阿里巴巴开源的TTL框架（TransmittableThreadLocal）来实现，功能强大且用法简单。

引入方法如下：

<dependency>
  <groupId>com.alibaba</groupId>
  <artifactId>transmittable-thread-local</artifactId>
  <version>2.11.1</version>
</dependency>

使用方法如下：

 private static final TransmittableThreadLocal<UserContext> USER_HOLDER = new TransmittableThreadLocal<>();

直接new一个对象就行，而且支持泛型。

3. 用户上下文生命周期管理

对于用户上下文的生命周期管理需要定义3个方法：

设置上下文用户信息;
获取上下文用户信息
清除上下文用户信息

以上方法均为静态方法。

下面是一个简单的例子：
GlobalUserContext.java

package com.summo.context;

import com.alibaba.ttl.TransmittableThreadLocal;

public class GlobalUserContext {

    private static final TransmittableThreadLocal<UserContext> USER_HOLDER = new TransmittableThreadLocal<>();

    /**
     * 设置上下文用户信息
     *
     * @param user 用户信息
     */
    public static void setUserContext(UserContext user) {
        USER_HOLDER.set(user);
    }

    /**
     * 获取上下文用户信息
     */
    public static UserContext getUserContext() {
        return USER_HOLDER.get();
    }

    /**
     * 清除上下文用户信息
     */
    public static void clear() {
        USER_HOLDER.remove();
    }
}

UserContext.java

package com.summo.context;

import lombok.Data;

@Data
public class UserContext {

    /**
     * 用户ID
     */
    private Long userId;

}

调用方式如下：

设置上下文用户信息：GlobalUserContext.setUserContext(userContext);
获取上下文用户信息：GlobalUserContext.getUserContext();
清除上下文用户信息：GlobalUserContext.clear();

4. 用户上下文的使用

获取用户上下文很方便，调用GlobalUserContext.getUserContext();就行了，这里我主要讲一下用户上下文的使用场景。

a. 身份认证

可以将用户的身份认证信息（如用户名、密码、权限等）保存在用户上下文中，在需要进行鉴权的地方进行验证。

b. 用户日志记录

正如《优化接口设计的思路》系列：第三篇—在用户使用系统过程中留下痕迹的方法三.

c. 防止接口数据越权

举个例子，比如有些业务需要获取当前登录用户的信息、当前登录用户的收藏、当前登录用户的浏览记录，这样的接口总不能在接口上传一个userId吧？真要这样干了，非得给安全骂死。。。
利用用户上下文的话，接口就可以不用传递任何参数获取到当前用户的userId，实现你的需求啦。

d. 跨服务调用

在分布式系统中，可以将用户上下文信息传递给其他服务，以保持用户的一致性和连贯性。

e. 监控和统计

可以将用户上下文中的信息用于系统的监控和统计，如请求的处理时间、请求的次数等。

5. 用户上下文的删除

删除很简单，调用GlobalUserContext.clear();即可，详情可见WebFilter.java内容。

二. 用户登录&认证

上面主要是说怎么获取到接口请求的用户以及怎么设置用户上下文，但没说用户身份是什么时候确认的以及怎么确认的，这里说一下常见做法。
想要确认用户信息就不得不提到用户登录&认证这套东西了，登录的方式非常多，简单的有账号密码登录、手机验证码登录，复杂的就是单点登录、三方授权登录如微信扫码、支付宝扫码等。虽然方式多，但是结果都一样的：确认当前用户身份。

当前用户身份确认好之后，系统一般会根据当前用户信息生成一个唯一的并带有时效性的token，放入下一次请求的cookie中。等到下一次请求来的时候，我们就可以从cookie中获取这个token，利用这个token获取这个用户的信息。

由于用户认证情况太多，这里我就不贴代码了，上面是账号密码登录用户认证的的时序图，供大家参考。