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解读ASP.NET 5 & MVC6系列教程(8):Session与Caching

来源:互联网 作者:佚名 时间:2017-04-17 10:50
在之前的版本中,Session存在于System.Web中,新版ASP.NET 5中由于不在依赖于System.Web.dll库了,所以相应的,Session也就成了ASP.NET 5中一个可配置的模块(middleware)了。 配置启用Session ASP.NET 5中的Session模块存在于Microsoft.AspNet.Session类库
在之前的版本中,Session存在于System.Web中,新版ASP.NET 5中由于不在依赖于System.Web.dll库了,所以相应的,Session也就成了ASP.NET 5中一个可配置的模块(middleware)了。

配置启用Session

ASP.NET 5中的Session模块存在于Microsoft.AspNet.Session类库中,要启用Session,首先需要在project.json中的dependencies节点中添加如下内容:

"Microsoft.AspNet.Session": "1.0.0-beta3"


然后在ConfigureServices中添加Session的引用(并进行配置):

services.AddCaching(); // 这两个必须同时添加,因为Session依赖于Caching
services.AddSession();
//services.ConfigureSession(null); 可以在这里配置,也可以再后面进行配置


最后在Configure方法中,开启使用Session的模式,如果在上面已经配置过了,则可以不再传入配置信息,否则还是要像上面的配置信息一样,传入Session的配置信息,代码如下:

app.UseInMemorySession(configure:s => { s.IdleTimeout = TimeSpan.FromMinutes(30); });
//app.UseSession(o => { o.IdleTimeout = TimeSpan.FromSeconds(30); });
//app.UseInMemorySession(null, null); //开启内存Session
//app.UseDistributedSession(null, null);//开启分布式Session,也即持久化Session
//app.UseDistributedSession(new RedisCache(new RedisCacheOptions() { Configuration = "localhost" }));


对于UseInMemorySession方法,接收2个可选参数,分别是:
IMemoryCache
可用于修改Session数据的默认保存地址;
Action<SessionOptions>
委托则可以让你修改默认选项,比如Session cookie的路径、默认的过期时间等。本例中,我们修改默认过期时间为30分钟。

注意:该方法必须在app.UseMvc之前调用,否则在Mvc里获取不到Session,而且会出错。

获取和设置Session

获取和设置Session对象,一般是在Controller的action里通过
this.Context.Session
来获取的,其获取的是一个基于接口
ISessionCollection
的实例。该接口可以通过索引、Set、TryGetValue等方法进行Session值的获取和设置,但我们发现在获取和设置Session的时候,我们只能使用byte[]类型,而不能像之前版本的Session一样可以设置任意类型的数据。原因是因为,新版本的Session要支持在远程服务器上存储,就需要支持序列化,所以才强制要求保存为
byte[]
类型。所以我们在保存Session的时候,需要将其转换为
byte[]
才能进行保存,并且获取以后要再次将
byte[]
转换为自己的原有的类型才行。这种形式太麻烦了,好在微软在
Microsoft.AspNet.Http
命名空间(所属
Microsoft.AspNet.Http.Extensions.dll
中)下,为我们添加了几个扩展方法,分别用于设置和保存
byte[]
类型、
int
类型、以及
string
类型,代码如下:

public static byte[] Get(this ISessionCollection session, string key);
public static int? GetInt(this ISessionCollection session, string key);
public static string GetString(this ISessionCollection session, string key);
public static void Set(this ISessionCollection session, string key, byte[] value);
public static void SetInt(this ISessionCollection session, string key, int value);
public static void SetString(this ISessionCollection session, string key, string value);


所以,在
Controller
里引用
Microsoft.AspNet.Http
命名空间以后,我们就可以通过如下代码进行Session的设置和获取了:

Context.Session.SetString("Name", "Mike");
Context.Session.SetInt("Age", 21);

ViewBag.Name = Context.Session.GetString("Name");
ViewBag.Age = Context.Session.GetInt("Age");


自定义类型的Session设置和获取

前面我们说了,要保存自定义类型的Session,需要将其类型转换成byte[]数组才行,在本例中,我们对bool类型的Session数据进行设置和获取的代码,示例如下:

public static class SessionExtensions
{
 public static bool? GetBoolean(this ISessionCollection session, string key)
 {
  var data = session.Get(key);
  if (data == null)
  {
   return null;
  }
  return BitConverter.ToBoolean(data, 0);
 } 

 public static void SetBoolean(this ISessionCollection session, string key, bool value)
 {
  session.Set(key, BitConverter.GetBytes(value));
 }
}


定义bool类型的扩展方法以后,我们就可以像SetInt/GetInt那样进行使用了,示例如下:

Context.Session.SetBoolean("Liar", true);
ViewBag.Liar = Context.Session.GetBoolean("Liar");


另外,ISessionCollection接口上还提供了Remove(string key)和Clear()两个方法分别用于删除某个Session值和清空所有的Session值的功能。但同时也需要注意,该接口并没提供之前版本中的Abandon方法功能。

基于Redis的Session管理

使用分布式Session,其主要工作就是将Session保存的地方从原来的内存换到分布式存储上,本节,我们以Redis存储为例来讲解分布式Session的处理。

先查看使用分布式Session的扩展方法,示例如下,我们可以看到,其Session容器需要是一个支持
IDistributedCache
的接口示例。

public static IApplicationBuilder UseDistributedSession([NotNullAttribute]this IApplicationBuilder app, IDistributedCache cache, Action<SessionOptions> configure = null);


该接口是缓存Caching的通用接口,也就是说,只要我们实现了缓存接口,就可以将其用于Session的管理。进一步查看该接口发现,该接口中定义的Set方法还需要实现一个ICacheContext类型的缓存上下文(以便在调用的时候让其它程序进行委托调用),接口定义分别如下:

public interface IDistributedCache
{
 void Connect();
 void Refresh(string key);
 void Remove(string key);
 Stream Set(string key, object state, Action<ICacheContext> create);
 bool TryGetValue(string key, out Stream value);
}

public interface ICacheContext
{
 Stream Data { get; }
 string Key { get; }
 object State { get; }

 void SetAbsoluteExpiration(TimeSpan relative);
 void SetAbsoluteExpiration(DateTimeOffset absolute);
 void SetSlidingExpiration(TimeSpan offset);
}


接下来,我们基于Redis来实现上述功能,创建
RedisCache
类,并继承
IDistributedCache
,引用
StackExchange.Redis
程序集,然后实现
IDistributedCache
接口的所有方法和属性,代码如下:

using Microsoft.Framework.Cache.Distributed;
using Microsoft.Framework.OptionsModel;
using StackExchange.Redis;
using System;
using System.IO;

namespace Microsoft.Framework.Caching.Redis
{
 public class RedisCache : IDistributedCache
 {
  // KEYS[1] = = key
  // ARGV[1] = absolute-expiration - ticks as long (-1 for none)
  // ARGV[2] = sliding-expiration - ticks as long (-1 for none)
  // ARGV[3] = relative-expiration (long, in seconds, -1 for none) - Min(absolute-expiration - Now, sliding-expiration)
  // ARGV[4] = data - byte[]
  // this order should not change LUA script depends on it
  private const string SetScript = (@"
    redis.call('HMSET', KEYS[1], 'absexp', ARGV[1], 'sldexp', ARGV[2], 'data', ARGV[4])
    if ARGV[3] ~= '-1' then
     redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[3]) 
    end
    return 1");
  private const string AbsoluteExpirationKey = "absexp";
  private const string SlidingExpirationKey = "sldexp";
  private const string DataKey = "data";
  private const long NotPresent = -1;

  private ConnectionMultiplexer _connection;
  private IDatabase _cache;

  private readonly RedisCacheOptions _options;
  private readonly string _instance;

  public RedisCache(IOptions<RedisCacheOptions> optionsAccessor)
  {
   _options = optionsAccessor.Options;
   // This allows partitioning a single backend cache for use with multiple apps/services.
   _instance = _options.InstanceName ?? string.Empty;
  }

  public void Connect()
  {
   if (_connection == null)
   {
    _connection = ConnectionMultiplexer.Connect(_options.Configuration);
    _cache = _connection.GetDatabase();
   }
  }

  public Stream Set(string key, object state, Action<ICacheContext> create)
  {
   Connect();

   var context = new CacheContext(key) { State = state };
   create(context);
   var value = context.GetBytes();
   var result = _cache.ScriptEvaluate(SetScript, new RedisKey[] { _instance + key },
    new RedisValue[]
    {
     context.AbsoluteExpiration?.Ticks ?? NotPresent,
     context.SlidingExpiration?.Ticks ?? NotPresent,
     context.GetExpirationInSeconds() ?? NotPresent,
     value
    });
   // TODO: Error handling
   return new MemoryStream(value, writable: false);
  }

  public bool TryGetValue(string key, out Stream value)
  {
   value = GetAndRefresh(key, getData: true);
   return value != null;
  }

  public void Refresh(string key)
  {
   var ignored = GetAndRefresh(key, getData: false);
  }

  private Stream GetAndRefresh(string key, bool getData)
  {
   Connect();

   // This also resets the LRU status as desired.
   // TODO: Can this be done in one operation on the server side? Probably, the trick would just be the DateTimeOffset math.
   RedisValue[] results;
   if (getData)
   {
    results = _cache.HashMemberGet(_instance + key, AbsoluteExpirationKey, SlidingExpirationKey, DataKey);
   }
   else
   {
    results = _cache.HashMemberGet(_instance + key, AbsoluteExpirationKey, SlidingExpirationKey);
   }
   // TODO: Error handling
   if (results.Length >= 2)
   {
    // Note we always get back two results, even if they are all null.
    // These operations will no-op in the null scenario.
    DateTimeOffset? absExpr;
    TimeSpan? sldExpr;
    MapMetadata(results, out absExpr, out sldExpr);
    Refresh(key, absExpr, sldExpr);
   }
   if (results.Length >= 3 && results[2].HasValue)
   {
    return new MemoryStream(results[2], writable: false);
   }
   return null;
  }

  private void MapMetadata(RedisValue[] results, out DateTimeOffset? absoluteExpiration, out TimeSpan? slidingExpiration)
  {
   absoluteExpiration = null;
   slidingExpiration = null;
   var absoluteExpirationTicks = (long?)results[0];
   if (absoluteExpirationTicks.HasValue && absoluteExpirationTicks.Value != NotPresent)
   {
    absoluteExpiration = new DateTimeOffset(absoluteExpirationTicks.Value, TimeSpan.Zero);
   }
   var slidingExpirationTicks = (long?)results[1];
   if (slidingExpirationTicks.HasValue && slidingExpirationTicks.Value != NotPresent)
   {
    slidingExpiration = new TimeSpan(slidingExpirationTicks.Value);
   }
  }

  private void Refresh(string key, DateTimeOffset? absExpr, TimeSpan? sldExpr)
  {
   // Note Refresh has no effect if there is just an absolute expiration (or neither).
   TimeSpan? expr = null;
   if (sldExpr.HasValue)
   {
    if (absExpr.HasValue)
    {
     var relExpr = absExpr.Value - DateTimeOffset.Now;
     expr = relExpr <= sldExpr.Value ? relExpr : sldExpr;
    }
    else
    {
     expr = sldExpr;
    }
    _cache.KeyExpire(_instance + key, expr);
    // TODO: Error handling
   }
  }

  public void Remove(string key)
  {
   Connect();

   _cache.KeyDelete(_instance + key);
   // TODO: Error handling
  }
 }
}


在上述代码中,我们使用了自定义类
RedisCacheOptions
作为Redis的配置信息类,为了实现基于POCO的配置定义,我们还继承了
IOptions
接口,该类的定义如下:

public class RedisCacheOptions : IOptions<RedisCacheOptions>
{
 public string Configuration { get; set; }

 public string InstanceName { get; set; }

 RedisCacheOptions IOptions<RedisCacheOptions>.Options
 {
  get { return this; }
 }

 RedisCacheOptions IOptions<RedisCacheOptions>.GetNamedOptions(string name)
 {
  return this;
 }
}


第三部,定义委托调用时使用的缓存上下文类
CacheContext
,具体代码如下:

using Microsoft.Framework.Cache.Distributed;
using System;
using System.IO;

namespace Microsoft.Framework.Caching.Redis
{
 internal class CacheContext : ICacheContext
 {
  private readonly MemoryStream _data = new MemoryStream();

  internal CacheContext(string key)
  {
   Key = key;
   CreationTime = DateTimeOffset.UtcNow;
  }

  /// <summary>
  /// The key identifying this entry.
  /// </summary>
  public string Key { get; internal set; }

  /// <summary>
  /// The state passed into Set. This can be used to avoid closures.
  /// </summary>
  public object State { get; internal set; }

  public Stream Data { get { return _data; } }

  internal DateTimeOffset CreationTime { get; set; } // 可以让委托设置创建时间

  internal DateTimeOffset? AbsoluteExpiration { get; private set; }

  internal TimeSpan? SlidingExpiration { get; private set; }

  public void SetAbsoluteExpiration(TimeSpan relative) // 可以让委托设置相对过期时间
  {
   if (relative <= TimeSpan.Zero)
   {
    throw new ArgumentOutOfRangeException("relative", relative, "The relative expiration value must be positive.");
   }
   AbsoluteExpiration = CreationTime + relative;
  }

  public void SetAbsoluteExpiration(DateTimeOffset absolute) // 可以让委托设置绝对过期时间
  {
   if (absolute <= CreationTime)
   {
    throw new ArgumentOutOfRangeException("absolute", absolute, "The absolute expiration value must be in the future.");
   }
   AbsoluteExpiration = absolute.ToUniversalTime();
  }

  public void SetSlidingExpiration(TimeSpan offset) // 可以让委托设置offset过期时间
  {
   if (offset <= TimeSpan.Zero)
   {
    throw new ArgumentOutOfRangeException("offset", offset, "The sliding expiration value must be positive.");
   }
   SlidingExpiration = offset;
  }

  internal long? GetExpirationInSeconds()
  {
   if (AbsoluteExpiration.HasValue && SlidingExpiration.HasValue)
   {
    return (long)Math.Min((AbsoluteExpiration.Value - CreationTime).TotalSeconds, SlidingExpiration.Value.TotalSeconds);
   }
   else if (AbsoluteExpiration.HasValue)
   {
    return (long)(AbsoluteExpiration.Value - CreationTime).TotalSeconds;
   }
   else if (SlidingExpiration.HasValue)
   {
    return (long)SlidingExpiration.Value.TotalSeconds;
   }
   return null;
  }

  internal byte[] GetBytes()
  {
   return _data.ToArray();
  }
 }
}


最后一步定义,
RedisCache
中需要的根据key键获取缓存值的快捷方法,代码如下:

using StackExchange.Redis;
using System;

namespace Microsoft.Framework.Caching.Redis
{
 internal static class RedisExtensions
 {
  private const string HmGetScript = (@"return redis.call('HMGET', KEYS[1], unpack(ARGV))");

  internal static RedisValue[] HashMemberGet(this IDatabase cache, string key, params string[] members)
  {
   var redisMembers = new RedisValue[members.Length];
   for (int i = 0; i < members.Length; i++)
   {
    redisMembers[i] = (RedisValue)members[i];
   }
   var result = cache.ScriptEvaluate(HmGetScript, new RedisKey[] { key }, redisMembers);
   // TODO: Error checking?
   return (RedisValue[])result;
  }
 }
}


至此,所有的工作就完成了,将该缓存实现注册为Session的provider的代码方法如下:

app.UseDistributedSession(new RedisCache(new RedisCacheOptions()
{
 Configuration = "此处填写 redis的地址",
 InstanceName = "此处填写自定义实例名"
}), options =>
{
 options.CookieHttpOnly = true;
});


参考:http://www.mikesdotnetting.com/article/270/sessions-in-asp-net-5

关于Caching

默认情况下,本地缓存使用的是IMemoryCache接口的示例,可以通过获取该接口的示例来对本地缓存进行操作,示例代码如下:

var cache = app.ApplicationServices.GetRequiredService<IMemoryCache>();
var obj1 = cache.Get("key1");
bool obj2 = cache.Get<bool>("key2");


对于,分布式缓存,由于AddCaching,默认将IMemoryCache实例作为分布式缓存的provider了,代码如下:

public static class CachingServicesExtensions
{
 public static IServiceCollection AddCaching(this IServiceCollection collection)
 {
  collection.AddOptions();
  return collection.AddTransient<IDistributedCache, LocalCache>()
   .AddSingleton<IMemoryCache, MemoryCache>();
 }
}


所以,要使用新的分布式Caching实现,我们需要注册自己的实现,代码如下:

services.AddTransient<IDistributedCache, RedisCache>();
services.Configure<RedisCacheOptions>(opt =>
{
 opt.Configuration = "此处填写 redis的地址";
 opt.InstanceName = "此处填写自定义实例名";
});


基本的使用方法如下:

var cache = app.ApplicationServices.GetRequiredService<IDistributedCache>();
cache.Connect();
var obj1 = cache.Get("key1"); //该对象是流,需要将其转换为强类型,或自己再编写扩展方法
var bytes = obj1.ReadAllBytes();


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