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Nest.js进阶系列五： Node.js中使用Redis原来这么简单

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Nest.js进阶系列五： Node.js中使用Redis原来这么简单前面Nest.js系列的文章中我们其实留了两个可以用redis优化的地方： 一个是我们的在做登录时，通过JWT已经实现了服务端生成token以及验证客户端发送的token信息。 实现对文章点赞功

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前言

大家好，我是 koala，一个有趣且乐于分享的人，目前专注完整的 Node.js 技术栈分享，工作中负责部门中台搭建以及低代码平台的一些能力。如果你对 Node.js 学习感兴趣的话（后续有计划也可以)，可以关注我，加我微信【ikoala520】，拉你进交流群一起交流、学习、共建，或者关注我的公众号程序员成长指北。Github 博客开源项目 github.com/koala-codin…

前面Nest.js系列的文章中我们其实留了两个可以用redis优化的地方：

  • 一个是我们的在做登录时，通过JWT已经实现了服务端生成token以及验证客户端发送的token信息。
  • 实现对文章点赞功能，采用的是将点赞数据直接写入数据库

JWT token 实现方式， 将基本信息直接放在token中，以便于分布式系统使用， 但是我们没有设置有限期（这个是可以实现的），并且服务端无法主动让token失效。 而Redis天然支持过期时间，也能实现让服务端主动使token过期。

当然并不是说JWT token 不如 redis+token实现方案好， 具体看使用的场景，这里我们并不讨论二者孰优孰劣，只是提供一种实现方案，让大家知道如何实现。

1. 认识redis

对于前端的小伙伴来说，Redis可能相对比较陌生，首先认识一下

Redis是什么

Redis是一个开源（BSD许可）的，基于内存的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件，是现在最受欢迎的 NoSQL 数据库之一。

其具备如下特性：

  • 速度快
    • 单节点读110000次/s，写81000次/s
    • 基于内存运行，性能高效
    • 用 C 语言实现，离操作系统更近
  • 持久化
    • 数据的更新将异步地保存到硬盘（RDB 和 AOF
  • 多种数据结构
    • 不仅仅支持简单的 key-value 类型数据
    • 还支持：字符串、hash、列表、集合、有序集合
  • 支持多种编程语言等等

Redis 典型使用场景

缓存

缓存可以说是Redis最常用的功能之一了， 合理的缓存不仅可以加快访问的速度，也可以减少后端数据库的压力。

排行系统

利用Redis的列表和有序集合的特点，可以制作排行榜系统，而排行榜系统目前在商城类、新闻类、博客类等等，都是比不可缺的。

计数器应用

计数器的应用基本和排行榜系统一样，都是多数网站的普遍需求，如视频网站的播放计数，电商网站的浏览数等等，但这些数量一般比较庞大，如果存到关系型数据库，对MySQL或者其他关系型数据库的挑战还是很大的，而Redis基本可以说是天然支持计数器应用。

（视频直播）消息弹幕

直播间的在线用户列表，礼物排行榜，弹幕消息等信息，都适合使用Redis中的SortedSet结构进行存储。

例如弹幕消息，可使用ZREVRANGEBYSCORE排序返回，在Redis5.0中，新增了zpopmax，zpopmin命令，更加方便消息处理。

Redis的应用场景远不止这些，Redis对传统磁盘数据库是一个重要的补充，是支持高并发访问的互联网应用必不可少的基础服务之一。

纸上谈兵终觉浅，必须实战一波~

Redis的安装和简单使用，我这里就不一一介绍了，这里贴上我之前写的两篇文章:

可以快速的安装、了解Redis数据类型以及常用的命令。

可视化客户端

在Windows下使用 RedisClient, 在mac下可以使用Redis Desktop Manager

RedisClient下载链接：github.com/caoxinyu/Re…

下载后直接双击redisclient-win32.x86.2.0.exe文件运行即可

image.png

启动后， 点击server -> add

image.png

连接后就可以看到总体情况了：

image.png

与SQL型数据不同，redis没有提供新建数据库的操作，因为它自带了16（0-15）个数据库（默认使用0库）。在同一个库中，key是唯一存在的、不允许重复的，它就像一把“密钥”，只能打开一把“锁”。键值存储的本质就是使用key来标识value，当想要检索value时，必须使用与value对应的key进行查找.

Redis认识作为文章前置条件，到这里及结束了， 接下来进入正题~

本文主要使用Redis实现缓存功能。

2. 在Nest.js中使用

版本情况：

库 版本
Nest.js V8.1.2

项目是基于Nest.js 8.x版本，与Nest.js 9.x版本使用有所不同， 后面的文章专门整理了两个版本使用不同点的说明， 以及如何从V8升级到V9, 这里就不过多讨论。

首先，我们在Nest.js项目中连接Redis, 连接Redis需要的参数：

REDIS_HOST：Redis 域名
REDIS_PORT：Redis 端口号
REDIS_DB： Redis 数据库
REDIS_PASSPORT：Redis 设置的密码

将参数写入.env与.env.prod配置文件中：

image.png

使用Nest官方推荐的方法，只需要简单的3个步骤：

  1. 引入依赖文件
npm install cache-manager --save
npm install cache-manager-redis-store --save
npm install @types/cache-manager -D

Nest为各种缓存存储提供统一的API，内置的是内存中的数据存储，但是也可使用 cache-manager来使用其他方案， 比如使用Redis来缓存。

为了启用缓存， 导入ConfigModule, 并调用register()或者registerAsync()传入响应的配置参数。

  1. 创建module文件src/db/redis-cache.module.ts， 实现如下：
import { ConfigModule, ConfigService } from '@nestjs/config';
import { RedisCacheService } from './redis-cache.service';
import { CacheModule, Module, Global } from '@nestjs/common';
import * as redisStore from 'cache-manager-redis-store';

@Module({
  imports: [
    CacheModule.registerAsync({
      isGlobal: true,
      imports: [ConfigModule],
      inject: [ConfigService],
      useFactory: async (configService: ConfigService) => {
        return {
          store: redisStore,
          host: configService.get('REDIS_HOST'),
          port: configService.get('REDIS_PORT'),
          db: 0, //目标库,
          auth_pass:  configService.get('REDIS_PASSPORT') // 密码,没有可以不写
        };
      },
    }),
  ],
  providers: [RedisCacheService],
  exports: [RedisCacheService],
})
export class RedisCacheModule {}
  • CacheModule的registerAsync方法采用 Redis Store 配置进行通信
  • store 属性值redisStore ，表示’cache-manager-redis-store’ 库
  • isGlobal 属性设置为true 来将其声明为全局模块，当我们将RedisCacheModule在AppModule中导入时， 其他模块就可以直接使用，不需要再次导入
  • 由于Redis 信息写在配置文件中，所以采用registerAsync()方法来处理异步数据，如果是静态数据， 可以使用register
  1. 新建redis-cache.service.ts文件, 在service实现缓存的读写
import { Injectable, Inject, CACHE_MANAGER } from '@nestjs/common';
import { Cache } from 'cache-manager';

@Injectable()
export class RedisCacheService {
  constructor( @Inject(CACHE_MANAGER) private cacheManager: Cache, ) {}

  cacheSet(key: string, value: string, ttl: number) {
    this.cacheManager.set(key, value, { ttl }, (err) => {
      if (err) throw err;
    });
  }

  async cacheGet(key: string): Promise<any> {
    return this.cacheManager.get(key);
  }
}

接下来，在app.module.ts中导入RedisCacheModule即可。

调整 token 签发及验证流程

我们借助redis来实现token过期处理、token自动续期、以及用户唯一登录。

  • 过期处理：把用户信息及token放进redis，并设置过期时间
  • token自动续期：token的过期时间为30分钟，如果在这30分钟内没有操作，则重新登录，如果30分钟内有操作，就给token自动续一个新的时间，防止使用时掉线。
  • 户唯一登录：相同的账号，不同电脑登录，先登录的用户会被后登录的挤下线

token 过期处理

在登录时，将jwt生成的token，存入redis,并设置有效期为30分钟。存入redis的key由用户信息组成， value是token值。

// auth.service.ts
 async login(user: Partial<User>) {
    const token = this.createToken({
      id: user.id,
      username: user.username,
      role: user.role,
    });

+   await this.redisCacheService.cacheSet(
+     `${user.id}&${user.username}&${user.role}`,
+     token,
+     1800,
+   );
    return { token };
 }

在验证token时， 从redis中取token，如果取不到token，可能是token已过期。

// jwt.strategy.ts
+ import { RedisCacheService } from './../core/db/redis-cache.service';

export class JwtStrategy extends PassportStrategy(Strategy) {
  constructor( @InjectRepository(User) private readonly userRepository: Repository<User>, private readonly authService: AuthService, private readonly configService: ConfigService, + private readonly redisCacheService: RedisCacheService, ) {
    super({
      jwtFromRequest: ExtractJwt.fromAuthHeaderAsBearerToken(),
      secretOrKey: configService.get('SECRET'),
+     passReqToCallback: true,
    } as StrategyOptions);
  }

  async validate(req, user: User) {
+   const token = ExtractJwt.fromAuthHeaderAsBearerToken()(req);
+   const cacheToken = await this.redisCacheService.cacheGet(
+     `${user.id}&${user.username}&${user.role}`,
+   );
+   if (!cacheToken) {
+     throw new UnauthorizedException('token 已过期');
+   }
    const existUser = await this.authService.getUser(user);
    if (!existUser) {
      throw new UnauthorizedException('token不正确');
    }
    return existUser;
  }
}

用户唯一登录

当用户登录时，每次签发的新的token,会覆盖之前的token, 判断redis中的token与请求传入的token是否相同， 不相同时， 可能是其他地方已登录， 提示token错误。

// jwt.strategy.ts
  async validate(req, user: User) {
    const token = ExtractJwt.fromAuthHeaderAsBearerToken()(req);
    const cacheToken = await this.redisCacheService.cacheGet(
      `${user.id}&${user.username}&${user.role}`,
    );
    if (!cacheToken) {
      throw new UnauthorizedException('token 已过期');
    }
+   if (token != cacheToken) {
+     throw new UnauthorizedException('token不正确');
+   }
    const existUser = await this.authService.getUser(user);
    if (!existUser) {
      throw new UnauthorizedException('token不正确');
    }
    return existUser;
  }

token自动续期

实现方案有多种，可以后台jwt生成access_token（jwt有效期30分钟）和refresh_token, refresh_token有效期比access_token有效期长，客户端缓存此两种token， 当access_token过期时， 客户端再携带refresh_token获取新的access_token。 这种方案需要接口调用的开发人员配合。

我这里主要介绍一下，纯后端实现的token自动续期

实现流程:

  • ①：jwt生成token时，有效期设置为用不过期
  • ②：redis 缓存token时设置有效期30分钟
  • ③：用户携带token请求时， 如果key存在，且value相同， 则重新设置有效期为30分钟

设置jwt生成的token, 用不过期, 这部分代码是在auth.module.ts文件中， 不了解的可以看文章 Nest.js 实战系列第二篇-实现注册、扫码登陆、jwt认证

// auth.module.ts
const jwtModule = JwtModule.registerAsync({
  inject: [ConfigService],
  useFactory: async (configService: ConfigService) => {
    return {
      secret: configService.get('SECRET', 'test123456'),
-     signOptions: { expiresIn: '4h' },  // 取消有效期设置
    };
  },
});

然后再token认证通过后，重新设置过期时间， 因为使用的cache-manager没有通过直接更新有效期方法，通过重新设置来实现：

// jwt.strategy.ts
 async validate(req, user: User) {
    const token = ExtractJwt.fromAuthHeaderAsBearerToken()(req);
    const cacheToken = await this.redisCacheService.cacheGet(
      `${user.id}&${user.username}&${user.role}`,
    );
    if (!cacheToken) {
      throw new UnauthorizedException('token 已过期');
    }
    if (token != cacheToken) {
      throw new UnauthorizedException('token不正确');
    }
    const existUser = await this.authService.getUser(user);
    if (!existUser) {
      throw new UnauthorizedException('token不正确');
    }
+   this.redisCacheService.cacheSet(
+     `${user.id}&${user.username}&${user.role}`,
+     token,
+     1800,
+   );
    return existUser;
  }

到此，在Nest中实现token过期处理、token自动续期、以及用户唯一登录都完成了， 退出登录时移除token比较简单就不在这里一一上代码了。

在Nest中除了使用官方推荐的这种方式外， 还可以使用nestjs-redis来实现，如果你存token时， 希望存hash结构,使用cache-manager-redis-store时，会发现没有提供hash值存取放方法（需要花点心思去发现）。

注意：如果使用nest-redis来实现redis缓存， 在Nest.js 8 版本下会报错， 小伙伴们可以使用@chenjm/nestjs-redis 来代替， 或者参考 issue上的解决方案：Nest 8 + redis bug。

总结

源码地址：github.com/koala-codin…

Nest.js系列目的：

  1. 希望帮助 Node开发者们熟练掌握 Nest.js 框架，
  2. 帮助想要学习 Node.js 的前端小伙伴们更好的入门一个优秀 Node 框架 该系列会持续更新，感兴趣小伙伴可以star一下，感谢

回顾一下【Nest入门系列文章】

避免文章篇幅太长， 使用redis实现点赞功能放在下一篇中～，欢迎关注

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今天的文章Nest.js进阶系列五： Node.js中使用Redis原来这么简单分享到此就结束了，感谢您的阅读。

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