项目介绍——对话式教学系统

对话式教学系统

背景

该项目为团队合作开发完成的课程项目，是一个基于微信小程序的教学内容管理平台。教师在网页端编辑并发布课程内容，学生通过微信小程序进行对话式学习。对话式学习，就是学生在微信小程序端一个类似于聊天室的页面进行学习，知识点是以聊天气泡的形式展示的，每学习完一个知识点可以点击next显示下一个，该系统暂时只支持一般的陈述性知识点和简单的单选题。当学生在学习过程中遇到单选题时，需要从A、B、C、D四个选项中选择出正确的那个才能继续查看后面的知识点。

职责

微信小程序的开发
后端开发及服务器的部署
设计数据库表结构

重点

身份认证和权限管理
1. 使用拦截器+注解+JWT实现身份认证和权限管理：在用户登录/注册时，生成一个JWT返回给用户，用户得到token之后，在每次HTTP请求的请求头中带上这个token。创建相应的注解，添加到需要身份认证和权限认证的Controller方法上。配置拦截器，在拦截器中判断Controller方法是否有注解，如果有注解，则使用工具类判断用户身份是否合法以及是否有相应的访问权限。
2. JWT简单介绍：JWT主要分为3个部分header、payload、signature，也就是头部、有效载荷以及签名。使用的时候首先需要设置头部，然后将用户名、权限、过期时间等信息（这些信息都可以解码获得的）放到有效载荷中，最后使用服务器中保存的密钥以及头部指定的签名算法对header、payload进行签名。
3. JWT的优点：JWT是无状态的，不在服务器端存储任何状态，这样便降低了服务器的负载。
4. JWT的缺点：安全性，JWT的payload是使用base64编码的，并没有加密，因此jwt中不能存储敏感数据，可以对JWT进行加密来解决此问题；一次性，JWT是一次性的，这带来了两个问题，无法废弃以及续签。如果想要解决JWT一次性的问题，那么必须添加额外的机制使得服务器保存一些状态信息，这和使用session差不多。JWT只适合那种有效期短或者只使用一次的场景，如邮件激活账户。
  1. 无法废弃：如果你在payload存储了一些信息，当信息更新时，则重新签发一个JWT，但是由于旧的JWT还没有过期，拿着这个JWT仍然可以登录。为了解决此问题，我们需要在服务器添加额外的逻辑，例如设置一个黑名单，一旦签发了新的JWT，那么旧的JWT就添加到黑名单（如使用redis实现）中，避免旧的JWT被再次使用。
  2. 续签：要改变JWT的有效时间，就需要签发新的JWT。最简单的方式就是每次请求续签JWT，便返回一个新的JWT，但是这种方式的性能很差。另外一种方式就是在redis中为每个JWT设置过期时间，每次续签便刷新JWT的过期时间。

Date date = new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRE_TIME); // 计算过期时间
Map<String, Object> header = new HashMap<>(2); // 设置头部信息
header.put("typ", "JWT");
header.put("alg", "HS256");
Algorithm secret= Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET); // 签名密钥
// 将用户名、权限、过期日期等信息放到有效载荷中
return JWT.create().withHeader(header).withClaim("username", username).withClaim("query", true).withExpiresAt(date).sign(secret);

数据库中存储链表：为表增加一个字段next，一个记录的next字段指向其在链表中的下一个节点的id。以knowledge表为例，现在共包含id、next、description三个字段。以下为查询链表、增加节点、删除节点三个基本操作的概述（由于这些操作都涉及了多个查询，而且前一个查询的结果会对后一个查询产生影响，所以实现时应该使用事务。由于MySQL默认开启自动提交，所以将这些操作放到一个事务中之后还会提升一点性能，相当于锁粗化）。
1. 查询链表：首先将数据库中所有数据查询出来，然后找到next字段为-1（next字段为-1表示链表的尾部节点）的节点并记下此节点的id，假设为2，接着找到next字段为2的节点并记下此节点的id，如此循环直到得到链表的所有节点。
2. 插入节点：由于需要在链表的任意位置插入节点，所以需要客户端把前一个节点的id传给服务器。先把新的节点插入数据库，记作C，并从数据库中查询到要插入位置的前一个节点记作A及后一个节点记作B。将A的next字段更新为C的id，C的next字段设置成B的id，然后更新数据库中的记录。
3. 删除节点：删除节点也需要客户端把前一个节点的id传给服务器，根据这个id从数据库中查询出前一个节点记作A，当前节点记作B，下一个节点记作C。然后从数据库中删除节点B对应的记录，将A的next字段更新为C的id。
服务器部署：租了阿里云的服务器，然后将项目后端服务部署到了Docker容器中。如何解决服务器OOM或者物理宕机等问题？
1. OOM：嗯~当时我们并没有考虑这个问题，我能想到的原因有两个，一个是程序的逻辑有问题，另一个是高并发。程序逻辑有问题导致OOM的话，可以使用一些Java内存分析工具如jconsole来排查，然后修复bug。高并发导致OOM的话，可以在启动JVM时分配更多的内存，如果还不能解决问题的话，可能就需要创建服务器集群，最简单的服务器集群是两台云服务器+负载均衡器
2. 物理宕机：因为服务都是部署到云服务器上的，当阿里云检测到云服务器所在的物理机宕机时，会对服务进行保护性迁移，将云服务器迁移到性能正常的宿主机上。发生宕机迁移时，服务器会被重启，所以我需要将服务设置成开机自启动。docker容器设置开机自启动，使用指令 docker update --restart=always 容器名称或者容器id

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