本文记录了 IM 项目中 C++ 用户服务（UserServer）的设计与实现过程。核心职责包括用户认证、信息管理及其他服务的基础支撑。架构上采用依赖注入模式，通过构造函数注入短信、数据库、缓存等外部依赖，便于替换模拟服务及单元测试。功能实现涵盖注册校验、手机号验证码（Mock 服务）、登录会话管理（Redis）及用户信息修改（MySQL+ES+ 文件服务）。实战中解决了 ODB 代码生成遗漏、Redis 初始化顺序及依赖库链接不全等问题。设计强调无状态、依赖注入优先及分层清晰，确保可扩展性与可测试性。
做 IM 项目时，用户服务（UserServer）是整个系统的基石 —— 所有业务（好友、消息、朋友圈）都依赖用户认证和基础信息。这篇文章就从实战角度，聊聊我是怎么设计、实现 UserServer 的，包括核心功能落地、依赖替换（比如用模拟短信服务替代真实平台）、以及那些踩过的坑，希望能给做 C++ 后端的朋友一些参考。
在之前的 IM 微服务架构里，UserServer 承担 3 个核心职责：
所以设计时，必须考虑可扩展性（比如后续加第三方登录）、可测试性（比如不用真实短信也能测手机号登录）、性能（登录会话用 Redis 缓存，避免查库）。
最开始写 UserServiceImpl 的时候，我直接在类里 new 了 DMSClient（真实短信服务），后来发现个人开发者没法申请企业短信资质，想换成模拟服务时，改了大半天代码。后来重构时，把所有外部依赖都通过构造函数注入，这才清爽了。
看核心构造函数：
UserServiceImpl(const MockSmsClient::ptr& mock_sms_client, // 短信服务（真实/模拟可替换）
const std::shared_ptr<elasticlient::Client>& es_client, // ES（用户搜索用）
const std::shared_ptr<odb::core::database>& mysql_client, // MySQL（用户数据存储）
const std::shared_ptr<sw::redis::Redis>& redis_client, // Redis（会话/验证码）
const ServiceManager::ptr& channel_manager, // 服务管理（调用文件服务等）
const std::string& file_service_name // 文件服务名称（定位服务用）
) : _es_user(std::make_shared<ESUser>(es_client)),
_mysql_user(std::make_shared<UserTable>(mysql_client)),
_redis_session(std::make_shared<Session>(redis_client)),
_redis_status(std::make_shared<Status>(redis_client)),
_redis_codes(std::make_shared<Codes>(redis_client)),
_file_service_name(file_service_name),
_mm_channels(channel_manager),
_dms_client(mock_sms_client) // 注入短信服务，而非内部new
{
_es_user->createIndex(); // 初始化 ES 用户索引
}
这样设计的好处：
MockSmsClient 换成真实 DMSClient，只需要改构建器（UserServerBuilder）的初始化逻辑，UserServiceImpl 里的 GetPhoneVerifyCode 完全不用动；| 依赖组件 | 作用 | 实战细节 |
|---|---|---|
| MockSmsClient | 模拟短信发送 | 内部不调用外部平台，只打印日志 + 存 Redis 验证码 |
| ODB（MySQL ORM） | 用户数据 CRUD | 需用 odb 工具生成 ORM 代码，避免手写 SQL |
| Redis（sw::redis++） | 会话存储、验证码、登录状态 | 会话过期设 2 小时，验证码 5 分钟过期 |
| Elasticlient | 用户搜索（比如好友搜索） | 初始化时创建 user 索引，支持昵称 / 手机号模糊查 |
| ServiceManager | 调用其他微服务（如文件服务上传头像） | 基于 Etcd 发现服务节点，RR 轮询负载均衡 |
注册逻辑看起来简单，但细节容易出问题，比如密码强度、昵称重复。看关键代码：
bool password_check(const std::string &password) {
// 密码规则：6-15 位，只含字母、数字、_、-
if (password.size() < 6 || password.size() > 15) {
LOG_ERROR("密码长度不合法：{}-{}", password, password.size());
return false;
}
for (int i = 0; i < password.size(); i++) {
if (!((password[i] > 'a' && password[i] < 'z') ||
(password[i] > 'A' && password[i] < 'Z') ||
(password[i] > '0' && password[i] < '9') ||
password[i] == '_' || password[i] == '-')) {
LOG_ERROR("密码字符不合法：{}", password);
return false;
}
}
return true;
}
void UserRegister(...) {
// 1. 取请求参数
std::string nickname = request->nickname();
std::string password = request->password();
// 2. 校验昵称、密码
if (!nickname_check(nickname)) {
return err_response("用户名长度不合法！");
}
if (!password_check(password)) {
return err_response("密码格式不合法！");
}
// 3. 查昵称是否已存在（ODB ORM 调用）
auto user = _mysql_user->select_by_nickname(nickname);
if (user) {
return err_response("用户名被占用!");
}
// 4. 生成用户 ID，存 MySQL+ES
std::string uid = uuid(); // 自定义工具函数，生成唯一 ID
user = std::make_shared<User>(uid, nickname, password);
if (!_mysql_user->insert(user)) {
return err_response("Mysql 数据库新增数据失败!");
}
if (!_es_user->appendData(uid, "", nickname, "", "")) {
return err_response("ES 搜索引擎新增数据失败！");
}
// 5. 返回成功
response->set_success(true);
}
实战踩坑：最开始没做密码校验，测试时输入特殊字符导致数据库存储异常，后来加了严格的字符校验，还在日志里打印不合法的密码，方便排查问题。
真实短信服务（如阿里云 DMS）需要企业资质，个人开发没法用，所以做了 MockSmsClient 来模拟。核心逻辑是：生成验证码→存 Redis→返回验证码 ID，校验时从 Redis 查。
// mock_sms.hpp
class MockSmsClient {
public:
using ptr = std::shared_ptr<MockSmsClient>;
MockSmsClient(const Codes::ptr& codes_client) : _codes_client(codes_client) {}
// 与真实 DMSClient 接口完全一致，方便替换
bool send(const std::string& phone, const std::string& code) {
// 不调用外部平台，只打印日志（测试时能直接看到验证码）
LOG_INFO("【模拟短信】向{}发送验证码：{}", phone, code);
return true;
}
private:
Codes::ptr _codes_client; // 用于后续扩展，比如存验证码
};
void GetPhoneVerifyCode(...) {
// 1. 校验手机号格式（11 位，以 1 开头，第二位 3-9）
std::string phone = request->phone_number();
if (!phone_check(phone)) {
return err_response("手机号码格式错误!");
}
// 2. 生成 4 位验证码（自定义工具函数 vcode()）
std::string code_id = uuid();
std::string code = vcode(); // 返回如"1234"
// 3. 调用模拟短信服务（实际只打日志）
if (!_dms_client->send(phone, code)) {
return err_response("短信验证码发送失败!");
}
// 4. 存 Redis（5 分钟过期）
_redis_codes->append(code_id, code, std::chrono::minutes(5));
// 5. 返回验证码 ID
response->set_verify_code_id(code_id);
response->set_success(true);
}
关键优势：后来要对接真实短信服务时，只需要实现一个 RealSmsClient，保持 send 接口一致，在 UserServerBuilder 里换个注入对象就行，业务代码一行不用改。
登录成功后，要生成会话 ID（ssid），存 Redis，还要标记用户登录状态，防止同一账号多端登录：
void UserLogin(...) {
// 1. 校验用户名密码
auto user = _mysql_user->select_by_nickname(nickname);
if (!user || password != user->password()) {
return err_response("用户名或密码错误!");
}
// 2. 查是否已登录（Redis 查登录状态）
if (_redis_status->exists(user->user_id())) {
return err_response("用户已在其他地方登录!");
}
// 3. 生成 ssid，存 Redis（2 小时过期）
std::string ssid = uuid();
_redis_session->append(ssid, user->user_id(), std::chrono::hours(2));
// 4. 标记登录状态（2 小时过期，与会话同步）
_redis_status->append(user->user_id(), std::chrono::hours(2));
// 5. 返回 ssid
response->set_login_session_id(ssid);
response->set_success(true);
}
细节：_redis_session 和 _redis_status 是封装的 Redis 操作类，内部调用 sw::redis::Redis::set 并设置过期时间，避免手动写 Redis 命令，减少出错概率。
以'设置头像'为例，需要上传头像到文件服务→更新 MySQL 的 avatar_id→同步 ES 信息：
void SetUserAvatar(...) {
// 1. 取用户 ID 和头像数据
std::string uid = request->user_id();
std::string avatar_data = request->avatar();
// 2. 查用户是否存在
auto user = _mysql_user->select_by_id(uid);
if (!user) {
return err_response("未找到用户信息!");
}
// 3. 调用文件服务上传头像（通过 ServiceManager 找文件服务节点）
auto channel = _mm_channels->choose(_file_service_name);
FileService_Stub stub(channel.get());
PutSingleFileReq file_req;
PutSingleFileRsp file_rsp;
file_req.mutable_file_data()->set_file_content(avatar_data);
stub.PutSingleFile(&cntl, &file_req, &file_rsp, nullptr);
if (cntl.Failed() || !file_rsp.success()) {
return err_response("文件子服务调用失败!");
}
// 4. 更新 MySQL 的 avatar_id
std::string avatar_id = file_rsp.file_info().file_id();
user->avatar_id(avatar_id);
if (!_mysql_user->update(user)) {
return err_response("更新数据库用户头像 ID 失败!");
}
// 5. 同步 ES 信息
if (!_es_user->appendData(user->user_id(), user->phone(), user->nickname(), user->description(), avatar_id)) {
return err_response("更新搜索引擎用户头像 ID 失败!");
}
response->set_success(true);
}
经验：文件服务调用可能失败，后来加了重试机制（失败后重试 2 次），还在日志里打印文件服务的地址和错误信息，方便定位是网络问题还是服务本身的问题。
最开始用 ODB 的 ORM，只写了 user.hxx，没生成 ORM 实现代码，编译时出现一堆 undefined reference to odb::access::object_traits_impl<zrt::User> 错误。
解决方法：
sudo apt install odb；odb -d mysql --std c++11 user.hxx -o source/；user-odb.cxx 到源文件列表：add_executable(user_server source/user_server.cc source/user-odb.cxx # 必须加，否则链接不到 ORM 实现 )
最开始在 make_redis_object 里创建了 Codes 实例，但没赋值给 _codes_client，导致 make_mock_sms_object 时 _codes_client 是空的，运行崩溃。
解决方法：调整初始化顺序，确保 Redis 客户端先初始化，再创建 Codes 和 MockSmsClient：
// UserServerBuilder
void make_redis_object(...) {
_redis_client = RedisClientFactory::create(...); // 初始化 Codes，赋值给成员变量
_codes_client = std::make_shared<Codes>(_redis_client);
}
void make_mock_sms_object() {
// 此时_codes_client 已初始化，不会空指针
_mock_sms_client = std::make_shared<MockSmsClient>(_codes_client);
}
编译时出现 undefined reference to sw::redis::Redis::set，是因为 CMake 没链接 swredis++ 和 hiredis 库。
解决方法：在 CMake 里添加链接：
# 查找依赖库
find_package(swredis++ REQUIRED)
find_package(hiredis REQUIRED)
# 链接到目标
target_link_libraries(user_server PRIVATE sw::redis++::swredis++ hiredis::hiredis odb::mysql # ODB MySQL 库 elasticlient::elasticlient # ES 客户端库 brpc # RPC 库 pthread # 线程库 )
做用户服务时，最容易忽略的是'可测试性'和'容错性'—— 比如一开始没做模拟短信，导致没法本地测试手机号登录；没加重试机制，文件服务偶尔超时就失败。这些问题都是实战中踩出来的，比单纯的代码实现更有价值。
本文旨在为 C++ 微服务开发提供参考。
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