Asp.net 实现Session分布式储存(Redis,Mongodb,Mysql等) sessionState Custom

　　对于asp.net 程序员来说，Session的存储方式有InProc、StateServer、SQLServer和Custom，但是Custom确很少有人提及。但Custom确实最好用，目前最实用和最灵活一种方式，因为Custom可以实现各种情况的Session存储，特别对于大型网站尤为重要，解决Session丢失和Session效率的最佳实现方式，也是实现单点登录的最佳途径。 对于InProc、StateServer和SQLServer各自优缺点，网上一大堆，这里就不做详解。

重要的两点

 1、首先是关于Session存储，Session的存储并不是我们想象的，当设置Session时立即往数据容器里插入或者修改数据，当获取Session的值时就是立即去数据容器里获取值，这种理解是错误的（我之前就是这样理解的）。后来想想完全没必要这样操作，而且会大大影响效率。Asp.net的Session实现方式是每次请求前获取数据，当请求逻辑代码结束的时候在设置Session的值，所以说Session对数据容器的修改简单的意义只有两次，这个可能就要牵扯到管道流了。

2、第二个就是关于Asp.net网站异步的问题，当我们不设置Session的状态为只读时，我们每个用户的请求其实都是同步的，也就说每个用户请求网站同时只能有一个请求响应。理解这个就可以理解后面实现方法中需要锁的概念了。

SessionStateStoreProviderBase

　　SessionStateStoreProviderBase是asp.net框架为我们提供的一个用来存储Session提供程序所需的成员（就是实现这个类），我们知道的InProc、SQLServer、StateServer都是实现了这个抽象类。继承这个类需要有多个抽象方法需要实现。关于这多个方法没必要每个都实现，我们只关注我们需要实现的即可。说简单点就是对Session数据的增删改查（CRUD）。关于SessionStateStoreProviderBase的详情可以参考https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.web.sessionstate.sessionstatestoreproviderbase(v=vs.100).aspx

成员	说明
InitializeRequest 方法	采用当前请求的 HttpContext 实例作为输入，并执行会话状态存储提供程序必需的所有初始化操作。
EndRequest方法	采用当前请求的 HttpContext 实例作为输入，并执行会话状态存储提供程序必需的所有清理操作。
Dispose 方法	释放会话状态存储提供程序不再使用的所有资源。
GetItemExclusive 方法	采用当前请求的 HttpContext 实例和当前请求的 SessionID 值作为输入。从会话数据存储区中检索会话的值和信息，并在请求持续期间锁定数据存储区中的会话项数据。GetItemExclusive 方法设置几个输出参数值，这些参数值将数据存储区中当前会话状态项的状态通知给执行调用的 SessionStateModule。 如果数据存储区中未找到任何会话项数据，则 GetItemExclusive 方法将 locked 输出参数设置为 false，并返回 null。这将导致SessionStateModule 调用 CreateNewStoreData 方法来为请求创建一个新的 SessionStateStoreData 对象。 如果在数据存储区中找到会话项数据但该数据已锁定，则 GetItemExclusive 方法将 locked 输出参数设置为 true，将 lockAge输出参数设置为当前日期和时间与该项锁定日期和时间的差，将 lockId 输出参数设置为从数据存储区中检索的锁定标识符，并返回 null。这将导致 SessionStateModule 隔半秒后再次调用 GetItemExclusive 方法，以尝试检索会话项信息和获取对数据的锁定。如果 lockAge 输出参数的设置值超过 ExecutionTimeout 值，SessionStateModule 将调用 ReleaseItemExclusive 方法以清除对会话项数据的锁定，然后再次调用 GetItemExclusive 方法。 如果 regenerateExpiredSessionId 属性设置为 true，则 actionFlags 参数用于其 Cookieless 属性为 true 的会话。actionFlags 值设置为 InitializeItem (1) 则指示会话数据存储区中的项是需要初始化的新会话。通过调用CreateUninitializedItem 方法可以创建会话数据存储区中未初始化的项。如果会话数据存储区中的项已经初始化，则actionFlags 参数设置为零。 如果提供程序支持无 Cookie 会话，请将 actionFlags 输出参数设置为当前项从会话数据存储区中返回的值。如果被请求的会话存储项的 actionFlags 参数值等于 InitializeItem 枚举值 (1)，则 GetItemExclusive 方法在设置 actionFlags out 参数之后应将数据存储区中的值设置为零。
GetItem 方法	除了不尝试锁定数据存储区中的会话项以外，此方法与 GetItemExclusive 方法执行的操作相同。GetItem 方法在EnableSessionState 属性设置为 ReadOnly 时调用。
SetAndReleaseItemExclusive 方法	采用当前请求的 HttpContext 实例、当前请求的 SessionID 值、包含要存储的当前会话值的 SessionStateStoreData 对象、当前请求的锁定标识符以及指示要存储的数据是属于新会话还是现有会话的值作为输入。 如果 newItem 参数为 true，则 SetAndReleaseItemExclusive 方法使用提供的值将一个新项插入到数据存储区中。否则，数据存储区中的现有项使用提供的值进行更新，并释放对数据的任何锁定。请注意，只有与提供的 SessionID 值和锁定标识符值匹配的当前应用程序的会话数据才会更新。 调用 SetAndReleaseItemExclusive 方法后，SessionStateModule 调用 ResetItemTimeout 方法来更新会话项数据的过期日期和时间。
ReleaseItemExclusive 方法	采用当前请求的 HttpContext 实例、当前请求的 SessionID 值以及当前请求的锁定标识符作为输入，并释放对会话数据存储区中的项的锁定。在调用 GetItem 或 GetItemExclusive 方法，并且数据存储区指定被请求项已锁定，但锁定时间已超过ExecutionTimeout 值时会调用此方法。此方法清除锁定，释放该被请求项以供其他请求使用。
RemoveItem方法	采用当前请求的 HttpContext 实例、当前请求的 SessionID 值以及当前请求的锁定标识符作为输入，并删除数据存储区中与提供的 SessionID 值、当前应用程序和提供的锁定标识符相匹配的数据存储项的会话信息。此方法在 Abandon 方法被调用时调用。
CreateUninitializedItem方法	采用当前请求的 HttpContext 实例、当前请求的 SessionID 值以及当前请求的锁定标识符作为输入，并向会话数据存储区添加一个 actionFlags 值为 InitializeItem 的未初始化项。 如果 regenerateExpiredSessionId 属性设置为 true，则 CreateUninitializedItem 方法用于无 Cookie 会话，这将导致遇到过期会话 ID 时，SessionStateModule 会生成一个新的 SessionID 值。 生成新的 SessionID 值的过程需要浏览器重定向到包含新生成的会话 ID 的 URL。在包含过期的会话 ID 的初始请求期间，会调用CreateUninitializedItem 方法。SessionStateModule 获取一个新的 SessionID 值来替换过期的会话 ID 之后，它会调用CreateUninitializedItem 方法以将一个未初始化项添加到会话状态数据存储区中。然后，浏览器重定向到包含新生成的SessionID 值的 URL。如果会话数据存储区中存在未初始化项，则可以确保包含新生成的 SessionID 值的重定向请求被视为新的会话，而不会被误认为是对过期会话的请求。 会话数据存储区中未初始化的项与新生成的 SessionID 值关联，并且仅包含默认值，其中包括到期日期和时间以及与 GetItem 和GetItemExclusive 方法的 actionFlags 参数相对应的值。会话状态存储区中的未初始化项应包含一个与 InitializeItem 枚举值 (1) 相等的 actionFlags 值。此值由 GetItem 和 GetItemExclusive 方法传递给 SessionStateModule，并针对SessionStateModule 指定当前会话是新会话。然后，SessionStateModule 将初始化该新会话，并引发 Session_OnStart 事件。
CreateNewStoreData 方法	采用当前请求的 HttpContext 实例和当前会话的 Timeout 值作为输入，并返回带有空 ISessionStateItemCollection 对象的新的 SessionStateStoreData 对象、一个 HttpStaticObjectsCollection 集合和指定的 Timeout 值。使用GetSessionStaticObjects 方法可以检索 ASP.NET 应用程序的 HttpStaticObjectsCollection 实例。
SetItemExpireCallback 方法	采用引用 Global.asax 文件中定义的 Session_OnEnd 事件的委托作为输入。如果会话状态存储提供程序支持 Session_OnEnd事件，则设置对 SessionStateItemExpireCallback 参数的局部引用，并且此方法返回 true；否则，此方法返回 false。

 由于本机只有SQLServer作为数据存储，所有就用SqlServer作为代码演示，其原理都一样的，直接改成Redis或者其他的就可以。

表结构

CREATE TABLE [dbo].[ASPStateTempSessions](
    [SessionId] [nvarchar](88) NOT NULL,--唯一的SessionId
    [Created] [datetime] NOT NULL,--Session的创建时间
    [Expires] [datetime] NOT NULL,--过期的时间
    [LockDate] [datetime] NOT NULL,--锁定的时间
    [LockId] [int] NOT NULL,--锁定的Id
    [Timeout] [int] NOT NULL,--过期时间（分钟）
    [Locked] [bit] NOT NULL,--是否锁定
    [SessionItem] [nvarchar](max) NULL,--Session数据
    [Flags] [int] NOT NULL,--标记是否是初始化数据
 CONSTRAINT [PK_ASPStateTempSessions] PRIMARY KEY CLUSTERED 
    (
        [SessionId] ASC
    ) 
)  

代码实现

 /// <summary>
    /// 自定义Session实现方式
    /// </summary>
    public class MyCustomSessionStateStoreProvider : SessionStateStoreProviderBase
    { 
        /// <summary>
        /// 获取配置文件的设置的默认超时时间
        /// </summary>
        private static TimeSpan _expiresTime; 

        /// <summary>
        /// 获取Web.config 在sessionState设置的超时时间
        /// </summary>
        static MyCustomSessionStateStoreProvider()
        {
            System.Web.Configuration.SessionStateSection sessionStateSection = (System.Web.Configuration.SessionStateSection)System.Configuration.ConfigurationManager.GetSection("system.web/sessionState");
            _expiresTime = sessionStateSection.Timeout;
        }

        /// <summary>
        /// 创建新的存储数据
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="timeout"></param>
        /// <returns></returns>
        public override SessionStateStoreData CreateNewStoreData(HttpContext context, int timeout)
        {
            return new SessionStateStoreData(new SessionStateItemCollection(), SessionStateUtility.GetSessionStaticObjects(context), timeout);
        }

        /// <summary>
        /// 创建未初始化的项，就是初始化Session数据
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="id"></param>
        /// <param name="timeout"></param>
        public override void CreateUninitializedItem(HttpContext context, string id, int timeout)
        {
            using (SessionStateEF db = new SessionStateEF())
            {
                var session = new ASPStateTempSessions
                {
                    Created = DateTime.Now,
                    Expires = DateTime.Now.AddMinutes(timeout),
                    Flags = (int)SessionStateActions.InitializeItem,
                    LockDate = DateTime.Now,
                    Locked = false,
                    SessionId = id,
                    LockId = 0,
                    Timeout = timeout
                };
                db.ASPStateTempSessions.Add(session);
                db.SaveChanges();
            }
        }

        /// <summary>
        /// 释放锁定的项，就是把锁定的Session的锁的状态清除掉
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="id"></param>
        /// <param name="lockId"></param>
        public override void ReleaseItemExclusive(HttpContext context, string id, object lockId)
        {
            using (SessionStateEF db = new SessionStateEF())
            {
                var session = db.ASPStateTempSessions.Find(id);
                if (session == null)
                {
                    return;
                }

                // 把locked设置为false
                session.Locked = false;
                session.Expires = DateTime.Now + _expiresTime;
                db.SaveChanges();
            }

        }

        /// <summary>
        /// 删除Session，会在Session.Abandon()的时候调用
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="id"></param>
        /// <param name="lockId"></param>
        /// <param name="item"></param>
        public override void RemoveItem(HttpContext context, string id, object lockId, SessionStateStoreData item)
        {
            using (SessionStateEF db = new SessionStateEF())
            {
                var session = db.ASPStateTempSessions.Find(id);
                if (session == null)
                {
                    return;
                }

                db.ASPStateTempSessions.Remove(session);
                db.SaveChanges();
            }
        }

        /// <summary>
        /// 设置超时时间
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="id"></param>
        public override void ResetItemTimeout(HttpContext context, string id)
        {
            using (SessionStateEF db = new SessionStateEF())
            {
                var session = db.ASPStateTempSessions.Find(id);
                if (session == null)
                {
                    return;
                }
                session.Expires = DateTime.Now + _expiresTime;
                db.SaveChanges();
            }
        }

        /// <summary>
        /// 新建或者释放锁定的项并设置Session的值
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="id"></param>
        /// <param name="item"></param>
        /// <param name="lockId"></param>
        /// <param name="newItem"></param>
        public override void SetAndReleaseItemExclusive(HttpContext context, string id, SessionStateStoreData item, object lockId, bool newItem)
        {
            using (SessionStateEF db = new SessionStateEF())
            {
                // 判断是否是新建，如果是新建则和CreateUninitializedItem不同在于Timeout和有初始值。
                if (newItem)
                {
                    var session = new ASPStateTempSessions
                    {
                        Created = DateTime.Now,
                        Expires = DateTime.Now.AddMinutes(item.Timeout),
                        Flags = (int)SessionStateActions.None,
                        LockDate = DateTime.Now,
                        Locked = false,
                        SessionId = id,
                        LockId = 0,
                        Timeout = item.Timeout,
                        SessionItem = Serialize((SessionStateItemCollection)item.Items)
                    };
                    db.ASPStateTempSessions.Add(session);
                    db.SaveChanges();
                }
                else// 释放锁定的项并设置Session的值
                {
                    var session = db.ASPStateTempSessions.FirstOrDefault(i => i.SessionId == id);
                    if (session == null)
                    {
                        return;
                    }

                    session.Expires = DateTime.Now.AddMinutes(item.Timeout);
                    session.Locked = false;
                    session.LockId = Convert.ToInt32(lockId);
                    session.SessionItem = Serialize((SessionStateItemCollection)item.Items);
                    db.SaveChanges();
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// 获取项，这个方式主要是把Session状态设置为只读状态时调用。
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="id"></param>
        /// <param name="locked"></param>
        /// <param name="lockAge"></param>
        /// <param name="lockId"></param>
        /// <param name="actions"></param>
        /// <returns></returns>
        public override SessionStateStoreData GetItem(HttpContext context, string id, out bool locked, out TimeSpan lockAge, out object lockId, out SessionStateActions actions)
        {
            return DoGet(false, context, id, out locked, out lockAge, out lockId, out actions);
        }

        /// <summary>
        /// 独占获取项，除了Session状态为只读时调用
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="id"></param>
        /// <param name="locked"></param>
        /// <param name="lockAge"></param>
        /// <param name="lockId"></param>
        /// <param name="actions"></param>
        /// <returns></returns>
        public override SessionStateStoreData GetItemExclusive(HttpContext context, string id, out bool locked, out TimeSpan lockAge, out object lockId, out SessionStateActions actions)
        {
            return DoGet(true, context, id, out locked, out lockAge, out lockId, out actions);
        }

        /// <summary>
        /// 获取Session的值
        /// </summary>
        /// <param name="isExclusive"></param>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="id"></param>
        /// <param name="locked"></param>
        /// <param name="lockAge"></param>
        /// <param name="lockId"></param>
        /// <param name="actions"></param>
        /// <returns></returns>
        public SessionStateStoreData DoGet(bool isExclusive, HttpContext context, string id, out bool locked, out TimeSpan lockAge, out object lockId, out SessionStateActions actions)
        {
            using (SessionStateEF db = new SessionStateEF())
            {
                // 设置初始值
                var item = default(SessionStateStoreData);
                lockAge = TimeSpan.Zero;
                lockId = null;
                locked = false;
                actions = 0;

                // 如果数据存储区中未找到任何会话项数据，则GetItemExclusive 方法将 locked 输出参数设置为false，并返回 null。
                // 这将导致 SessionStateModule调用 CreateNewStoreData 方法来为请求创建一个新的SessionStateStoreData 对象。
                var session = db.ASPStateTempSessions.Find(id);
                if (session == null)
                {
                    return null;
                }

                // 判断session是否是ReadOnly 模式，不是readonly模式得判断是否锁住
                if (isExclusive)
                {
                    // 如果在数据存储区中找到会话项数据但该数据已锁定，则GetItemExclusive 方法将 locked 输出参数设置为true，
                    // 将 lockAge 输出参数设置为当前日期和时间与该项锁定日期和时间的差，将 lockId 输出参数设置为从数据存储区中检索的锁定标识符，并返回 nul
                    if (session.Locked)
                    {
                        locked = true;
                        lockAge = session.LockDate - DateTime.Now;
                        lockId = session.LockId;
                        return null;
                    }
                }

                // 判断是否过期
                if (session.Expires < DateTime.Now)
                {
                    db.ASPStateTempSessions.Remove(session);
                    return null;
                }

                // 处理值
                lockId = lockId == null ? 0 : (int)lockId + 1;
                session.Flags = (int)SessionStateActions.None;
                session.LockId = Convert.ToInt32(lockId);

                // 获取timeout
                var timeout = actions == SessionStateActions.InitializeItem ? _expiresTime.TotalMinutes : session.Timeout;

                // 获取SessionStateItemCollection 
                SessionStateItemCollection sessionStateItemCollection = null;

                // 获取Session的值
                if (actions == SessionStateActions.None && !string.IsNullOrEmpty(session.SessionItem))
                {
                    sessionStateItemCollection = Deserialize((session.SessionItem));
                }

                item = new SessionStateStoreData(sessionStateItemCollection ?? new SessionStateItemCollection(), SessionStateUtility.GetSessionStaticObjects(context), (int)timeout);

                return item;

            }

        }


        #region 序列化反序列化Session的值 
        /// <summary>
        /// 反序列化Session的数据
        /// </summary>
        /// <param name="item"></param>
        /// <returns></returns>
        public SessionStateItemCollection Deserialize(string item)
        {
            MemoryStream stream = new MemoryStream(System.Text.Encoding.ASCII.GetBytes(item));
            SessionStateItemCollection collection = new SessionStateItemCollection();
            if (stream.Length > 0)
            {
                BinaryReader reader = new BinaryReader(stream);
                collection = SessionStateItemCollection.Deserialize(reader);
            }
            return collection;
        } 

        /// <summary>
        /// 序列化Session的数据
        /// </summary>
        /// <param name="items"></param>
        /// <returns></returns>
        public string Serialize(SessionStateItemCollection items)
        {
            MemoryStream ms = new MemoryStream();
            BinaryWriter writer = new BinaryWriter(ms);
            if (items != null)
                items.Serialize(writer);
            writer.Close();
            return System.Text.Encoding.ASCII.GetString(ms.ToArray());
        }

        #endregion 


        public override bool SetItemExpireCallback(SessionStateItemExpireCallback expireCallback)
        {
            return true;
        }
        public override void InitializeRequest(HttpContext context)
        {
        } 
        public override void EndRequest(HttpContext context)
        {
        } 
        public override void Dispose()
        {
        }

    }

最后配置web.config system.web/sessionState

 <sessionState mode="Custom"  customProvider="mySessionProvider">
      <providers>
        <add name="mySessionProvider"  type="CustomSessionState.MyCustomSessionStateStoreProvider,CustomSessionState"/>
      </providers>
    </sessionState>

Github地址

https://github.com/Emrys5/Asp.net-CustomSessionState

最后的最后，求推荐