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理解Cookie和Session機制

來源:陶邦仁 發布時間:2016-04-03 閱讀次數:

  會話(Session)跟蹤是Web程序中常用的技術,用來跟蹤用戶的整個會話。常用的會話跟蹤技術是Cookie與Session。Cookie通過在客戶端記錄信息確定用戶身份,Session通過在服務器端記錄信息確定用戶身份。

  本章將系統地講述Cookie與Session機制,并比較說明什么時候不能用Cookie,什么時候不能用Session。

  Cookie技術是客戶端的解決方案,Cookie就是由服務器發給客戶端的特殊信息,而這些信息以文本文件的方式存放在客戶端,然后客戶端每次向服務器發送請求的時候都會帶上這些特殊的信息。讓我們說得更具體一些:當用戶使用瀏覽器訪問一個支持Cookie的網站的時候,用戶會提供包括用戶名在內的個人信息并且提交至服務器;接著,服務器在向客戶端回傳相應的超文本的同時也會發回這些個人信息,當然這些信息并不是存放在HTTP響應體(Response Body)中的,而是存放于HTTP響應頭(Response Header);當客戶端瀏覽器接收到來自服務器的響應之后,瀏覽器會將這些信息存放在一個統一的位置,對于Windows操作系統而言,我們可以從: [系統盤]:\Documents and Settings\[用戶名]\Cookies目錄中找到存儲的Cookie;自此,客戶端再向服務器發送請求的時候,都會把相應的Cookie再次發回至服務器。而這次,Cookie信息則存放在HTTP請求頭(Request Header)了。有了Cookie這樣的技術實現,服務器在接收到來自客戶端瀏覽器的請求之后,就能夠通過分析存放于請求頭的Cookie得到客戶端特有的信息,從而動態生成與該客戶端相對應的內容。通常,我們可以從很多網站的登錄界面中看到“請記住我”這樣的選項,如果你勾選了它之后再登錄,那么在下一次訪問該網站的時候就不需要進行重復而繁瑣的登錄動作了,而這個功能就是通過Cookie實現的。

  在程序中,會話跟蹤是很重要的事情。理論上,一個用戶的所有請求操作都應該屬于同一個會話,而另一個用戶的所有請求操作則應該屬于另一個會話,二者不能混淆。例如,用戶A在超市購買的任何商品都應該放在A的購物車內,不論是用戶A什么時間購買的,這都是屬于同一個會話的,不能放入用戶B或用戶C的購物車內,這不屬于同一個會話。

  而Web應用程序是使用HTTP協議傳輸數據的。HTTP協議是無狀態的協議。一旦數據交換完畢,客戶端與服務器端的連接就會關閉,再次交換數據需要建立新的連接。這就意味著服務器無法從連接上跟蹤會話。即用戶A購買了一件商品放入購物車內,當再次購買商品時服務器已經無法判斷該購買行為是屬于用戶A的會話還是用戶B的會話了。要跟蹤該會話,必須引入一種機制。

  Cookie就是這樣的一種機制。它可以彌補HTTP協議無狀態的不足。在Session出現之前,基本上所有的網站都采用Cookie來跟蹤會話。

  如果你把Cookies看成為http協議的一個擴展的話,理解起來就容易的多了,其實本質上cookies就是http的一個擴展。有兩個http頭部是專門負責設置以及發送cookie的,它們分別是Set-Cookie以及Cookie。當服務器返回給客戶端一個http響應信息時,其中如果包含Set-Cookie這個頭部時,意思就是指示客戶端建立一個cookie,并且在后續的http請求中自動發送這個cookie到服務器端,直到這個cookie過期。如果cookie的生存時間是整個會話期間的話,那么瀏覽器會將cookie保存在內存中,瀏覽器關閉時就會自動清除這個cookie。另外一種情況就是保存在客戶端的硬盤中,瀏覽器關閉的話,該cookie也不會被清除,下次打開瀏覽器訪問對應網站時,這個cookie就會自動再次發送到服務器端。一個cookie的設置以及發送過程分為以下四步:

客戶端發送一個http請求到服務器端 服務器端發送一個http響應到客戶端,其中包含Set-Cookie頭部 客戶端發送一個http請求到服務器端,其中包含Cookie頭部 服務器端發送一個http響應到客戶端

  這個通訊過程也可以用以下下示意圖來描述:

  在客戶端的第二次請求中包含的Cookie頭部中,提供給了服務器端可以用來唯一標識客戶端身份的信息。這時,服務器端也就可以判斷客戶端是否啟用了cookies。盡管,用戶可能在和應用程序交互的過程中突然禁用cookies的使用,但是,這個情況基本是不太可能發生的,所以可以不加以考慮,這在實踐中也被證明是對的。

  除了cookies,客戶端還可以將發送給服務器的數據包含在請求的url中,比如請求的參數或者請求的路徑中。 我們來看一個常規的http get 請求例子:

GET /index.php?foo=bar HTTP/1.1 Host: example.org

  另外一種客戶端傳遞數據到服務器端的方式是將數據包含在http請求的內容區域內。 這種方式需要請求的類型是POST的,看下面一個例子:

POST /index.php HTTP/1.1 Host: example.org Content-Type: application/x-www-form-urlencoded Content-Length: 7

foo=bar

  在一個請求中,可以同時包含這兩種形式的數據:

POST /index.php?myget=foo HTTP/1.1 Host: example.orgContent-Type: application/x-www-form-urlencoded Content-Length: 11

mypost=bar

  這兩種傳遞數據的方式,比起用cookies來傳遞數據更穩定,因為cookie可能被禁用,但是以GET以及POST方式傳遞數據時,不存在這種情況。我們可以將PHPSESSID包含在http請求的url中,就像下面的例子一樣:

GET /index.php?PHPSESSID=12345 HTTP/1.1 Host: example.org

  Cookie意為“甜餅”,是由W3C組織提出,最早由Netscape社區發展的一種機制。目前Cookie已經成為標準,所有的主流瀏覽器如IE、Netscape、Firefox、Opera等都支持Cookie。

  由于HTTP是一種無狀態的協議,服務器單從網絡連接上無從知道客戶身份。怎么辦呢?就給客戶端們頒發一個通行證吧,每人一個,無論誰訪問都必須攜帶自己通行證。這樣服務器就能從通行證上確認客戶身份了。這就是Cookie的工作原理。

  Cookie實際上是一小段的文本信息。客戶端請求服務器,如果服務器需要記錄該用戶狀態,就使用response向客戶端瀏覽器頒發一個Cookie。客戶端瀏覽器會把Cookie保存起來。當瀏覽器再請求該網站時,瀏覽器把請求的網址連同該Cookie一同提交給服務器。服務器檢查該Cookie,以此來辨認用戶狀態。服務器還可以根據需要修改Cookie的內容。

  查看某個網站頒發的Cookie很簡單。在瀏覽器地址欄輸入javascript:alert (document. cookie)就可以了(需要有網才能查看)。JavaScript腳本會彈出一個對話框顯示本網站頒發的所有Cookie的內容,如圖所示。

  上圖中彈出的對話框中顯示的為Baidu網站的Cookie。其中第一行BAIDUID記錄的就是筆者的身份helloweenvsfei,只是Baidu使用特殊的方法將Cookie信息加密了。

  注意:Cookie功能需要瀏覽器的支持。如果瀏覽器不支持Cookie(如大部分手機中的瀏覽器)或者把Cookie禁用了,Cookie功能就會失效。不同的瀏覽器采用不同的方式保存Cookie。IE瀏覽器會在“C:\Documents and Settings\你的用戶名\Cookies”文件夾下以文本文件形式保存,一個文本文件保存一個Cookie。

  記錄用戶訪問次數

  Java中把Cookie封裝成了javax.servlet.http.Cookie類。每個Cookie都是該Cookie類的對象。服務器通過操作Cookie類對象對客戶端Cookie進行操作。通過request.getCookie()獲取客戶端提交的所有Cookie(以Cookie[]數組形式返回),通過response.addCookie(Cookiecookie)向客戶端設置Cookie。

  Cookie對象使用key-value屬性對的形式保存用戶狀態,一個Cookie對象保存一個屬性對,一個request或者response同時使用多個Cookie。因為Cookie類位于包javax.servlet.http.*下面,所以JSP中不需要import該類。

  很多網站都會使用Cookie。例如,Google會向客戶端頒發Cookie,Baidu也會向客戶端頒發Cookie。那瀏覽器訪問Google會不會也攜帶上Baidu頒發的Cookie呢?或者Google能不能修改Baidu頒發的Cookie呢?

  答案是否定的。Cookie具有不可跨域名性。根據Cookie規范,瀏覽器訪問Google只會攜帶Google的Cookie,而不會攜帶Baidu的Cookie。Google也只能操作Google的Cookie,而不能操作Baidu的Cookie。

  Cookie在客戶端是由瀏覽器來管理的。瀏覽器能夠保證Google只會操作Google的Cookie而不會操作Baidu的Cookie,從而保證用戶的隱私安全。瀏覽器判斷一個網站是否能操作另一個網站Cookie的依據是域名。Google與Baidu的域名不一樣,因此Google不能操作Baidu的Cookie。

  需要注意的是,雖然網站images.google.com與網站www.google.com同屬于Google,但是域名不一樣,二者同樣不能互相操作彼此的Cookie。

  注意:用戶登錄網站www.google.com之后會發現訪問images.google.com時登錄信息仍然有效,而普通的Cookie是做不到的。這是因為Google做了特殊處理。本章后面也會對Cookie做類似的處理。

  Unicode編碼:保存中文

  中文與英文字符不同,中文屬于Unicode字符,在內存中占4個字符,而英文屬于ASCII字符,內存中只占2個字節。Cookie中使用Unicode字符時需要對Unicode字符進行編碼,否則會亂碼。

  提示:Cookie中保存中文只能編碼。一般使用UTF-8編碼即可。不推薦使用GBK等中文編碼,因為瀏覽器不一定支持,而且JavaScript也不支持GBK編碼。

  BASE64編碼:保存二進制圖片

  Cookie不僅可以使用ASCII字符與Unicode字符,還可以使用二進制數據。例如在Cookie中使用數字證書,提供安全度。使用二進制數據時也需要進行編碼。

  注意:本程序僅用于展示Cookie中可以存儲二進制內容,并不實用。由于瀏覽器每次請求服務器都會攜帶Cookie,因此Cookie內容不宜過多,否則影響速度。Cookie的內容應該少而精。

  除了name與value之外,Cookie還具有其他幾個常用的屬性。每個屬性對應一個getter方法與一個setter方法。Cookie類的所有屬性如下所示。

String name:該Cookie的名稱。Cookie一旦創建,名稱便不可更改。

Object value:該Cookie的值。如果值為Unicode字符,需要為字符編碼。如果值為二進制數據,則需要使用BASE64編碼。

int maxAge:該Cookie失效的時間,單位秒。如果為正數,則該Cookie在maxAge秒之后失效。如果為負數,該Cookie為臨時Cookie,關閉瀏覽器即失效,瀏覽器也不會以任何形式保存該Cookie。如果為0,表示刪除該Cookie。默認為–1。

boolean secure:該Cookie是否僅被使用安全協議傳輸。安全協議。安全協議有HTTPS,SSL等,在網絡上傳輸數據之前先將數據加密。默認為false。

String path:該Cookie的使用路徑。如果設置為“/sessionWeb/”,則只有contextPath為“/sessionWeb”的程序可以訪問該Cookie。如果設置為“/”,則本域名下contextPath都可以訪問該Cookie。注意最后一個字符必須為“/”。

String domain:可以訪問該Cookie的域名。如果設置為“.google.com”,則所有以“google.com”結尾的域名都可以訪問該Cookie。注意第一個字符必須為“.”。

String comment:該Cookie的用處說明。瀏覽器顯示Cookie信息的時候顯示該說明。

int version:該Cookie使用的版本號。0表示遵循Netscape的Cookie規范,1表示遵循W3C的RFC 2109規范。

  Cookie的maxAge決定著Cookie的有效期,單位為秒(Second)。Cookie中通過getMaxAge()方法與setMaxAge(int maxAge)方法來讀寫maxAge屬性。 如果maxAge屬性為正數,則表示該Cookie會在maxAge秒之后自動失效。瀏覽器會將maxAge為正數的Cookie持久化,即寫到對應的Cookie文件中。無論客戶關閉了瀏覽器還是電腦,只要還在maxAge秒之前,登錄網站時該Cookie仍然有效。下面代碼中的Cookie信息將永遠有效。

Cookie cookie = new Cookie("username","helloweenvsfei"); // 新建Cookie
cookie.setMaxAge(Integer.MAX_VALUE); // 設置生命周期為MAX_VALUE
response.addCookie(cookie); // 輸出到客戶端

  如果maxAge為負數,則表示該Cookie僅在本瀏覽器窗口以及本窗口打開的子窗口內有效,關閉窗口后該Cookie即失效。maxAge為負數的Cookie,為臨時性Cookie,不會被持久化,不會被寫到Cookie文件中。Cookie信息保存在瀏覽器內存中,因此關閉瀏覽器該Cookie就消失了。Cookie默認的maxAge值為–1。

  如果maxAge為0,則表示刪除該Cookie。Cookie機制沒有提供刪除Cookie的方法,因此通過設置該Cookie即時失效實現刪除Cookie的效果。失效的Cookie會被瀏覽器從Cookie文件或者內存中刪除:

Cookie cookie = new Cookie("username","helloweenvsfei"); // 新建Cookie
cookie.setMaxAge(0); // 設置生命周期為0,不能為負數
response.addCookie(cookie); // 必須執行這一句

  response對象提供的Cookie操作方法只有一個添加操作add(Cookie cookie)。要想修改Cookie只能使用一個同名的Cookie來覆蓋原來的Cookie,達到修改的目的。刪除時只需要把maxAge修改為0即可。

  注意:從客戶端讀取Cookie時,包括maxAge在內的其他屬性都是不可讀的,也不會被提交。瀏覽器提交Cookie時只會提交name與value屬性。maxAge屬性只被瀏覽器用來判斷Cookie是否過期。

  Cookie并不提供修改、刪除操作。如果要修改某個Cookie,只需要新建一個同名的Cookie,添加到response中覆蓋原來的Cookie。如果要刪除某個Cookie,只需要新建一個同名的Cookie,并將maxAge設置為0,并添加到response中覆蓋原來的Cookie。注意是0而不是負數。負數代表其他的意義。讀者可以通過上例的程序進行驗證,設置不同的屬性。

  注意:修改、刪除Cookie時,新建的Cookie除value、maxAge之外的所有屬性,例如name、path、domain等,都要與原Cookie完全一樣。否則,瀏覽器將視為兩個不同的Cookie不予覆蓋,導致修改、刪除失敗。

  Cookie是不可跨域名的。域名www.google.com頒發的Cookie不會被提交到域名www.baidu.com去。這是由Cookie的隱私安全機制決定的。隱私安全機制能夠禁止網站非法獲取其他網站的Cookie。

  正常情況下,同一個一級域名下的兩個二級域名如www.helloweenvsfei.com和images.helloweenvsfei.com也不能交互使用Cookie,因為二者的域名并不嚴格相同。如果想所有helloweenvsfei.com名下的二級域名都可以使用該Cookie,需要設置Cookie的domain參數,例如:

Cookie cookie = new Cookie("time","20080808"); // 新建Cookie
cookie.setDomain(".helloweenvsfei.com"); // 設置域名
cookie.setPath("/"); // 設置路徑
cookie.setMaxAge(Integer.MAX_VALUE); // 設置有效期
response.addCookie(cookie); // 輸出到客戶端

  讀者可以修改本機C:\WINDOWS\system32\drivers\etc下的hosts文件來配置多個臨時域名,然后使用setCookie.jsp程序來設置跨域名Cookie驗證domain屬性。

  注意:domain參數必須以點(".")開始。另外,name相同但domain不同的兩個Cookie是兩個不同的Cookie。如果想要兩個域名完全不同的網站共有Cookie,可以生成兩個Cookie,domain屬性分別為兩個域名,輸出到客戶端。

  domain屬性決定運行訪問Cookie的域名,而path屬性決定允許訪問Cookie的路徑(ContextPath)。例如,如果只允許/sessionWeb/下的程序使用Cookie,可以這么寫:

Cookie cookie = new Cookie("time","20080808"); // 新建Cookie
cookie.setPath("/session/"); // 設置路徑
response.addCookie(cookie); // 輸出到客戶端

  設置為“/”時允許所有路徑使用Cookie。path屬性需要使用符號“/”結尾。name相同但domain不同的兩個Cookie也是兩個不同的Cookie。

  注意:頁面只能獲取它屬于的Path的Cookie。例如/session/test/a.jsp不能獲取到路徑為/session/abc/的Cookie。使用時一定要注意。

  1. domain表示的是cookie所在的域,默認為請求的地址,如網址為www.test.com/test/test.aspx,那么domain默認為www.test.com。而跨域訪問,如域A為t1.test.com,域B為t2.test.com,那么在域A生產一個令域A和域B都能訪問的cookie就要將該cookie的domain設置為.test.com;如果要在域A生產一個令域A不能訪問而域B能訪問的cookie就要將該cookie的domain設置為t2.test.com。
  2. path表示cookie所在的目錄,默認為/,就是根目錄。在同一個服務器上有目錄如下:/test/,/test/cd/,/test/dd/,現設一個cookie1的path為/test/,cookie2的path為/test/cd/,那么test下的所有頁面都可以訪問到cookie1,而/test/和/test/dd/的子頁面不能訪問cookie2。這是因為cookie能讓其path路徑下的頁面訪問。
  3. 瀏覽器會將domain和path都相同的cookie保存在一個文件里,cookie間用*隔開。

  HTTP協議不僅是無狀態的,而且是不安全的。使用HTTP協議的數據不經過任何加密就直接在網絡上傳播,有被截獲的可能。使用HTTP協議傳輸很機密的內容是一種隱患。如果不希望Cookie在HTTP等非安全協議中傳輸,可以設置Cookie的secure屬性為true。瀏覽器只會在HTTPS和SSL等安全協議中傳輸此類Cookie。下面的代碼設置secure屬性為true:

Cookie cookie = new Cookie("time", "20080808"); // 新建Cookie
cookie.setSecure(true); // 設置安全屬性
response.addCookie(cookie); // 輸出到客戶端

  提示:secure屬性并不能對Cookie內容加密,因而不能保證絕對的安全性。如果需要高安全性,需要在程序中對Cookie內容加密、解密,以防泄密。

  Cookie是保存在瀏覽器端的,因此瀏覽器具有操作Cookie的先決條件。瀏覽器可以使用腳本程序如JavaScript或者VBScript等操作Cookie。這里以JavaScript為例介紹常用的Cookie操作。例如下面的代碼會輸出本頁面所有的Cookie。

<script>document.write(document.cookie);</script>
`

  由于JavaScript能夠任意地讀寫Cookie,有些好事者便想使用JavaScript程序去窺探用戶在其他網站的Cookie。不過這是徒勞的,W3C組織早就意識到JavaScript對Cookie的讀寫所帶來的安全隱患并加以防備了,W3C標準的瀏覽器會阻止JavaScript讀寫任何不屬于自己網站的Cookie。換句話說,A網站的JavaScript程序讀寫B網站的Cookie不會有任何結果。

  案例:永久登錄

  如果用戶是在自己家的電腦上上網,登錄時就可以記住他的登錄信息,下次訪問時不需要再次登錄,直接訪問即可。實現方法是把登錄信息如賬號、密碼等保存在Cookie中,并控制Cookie的有效期,下次訪問時再驗證Cookie中的登錄信息即可。

  保存登錄信息有多種方案。最直接的是把用戶名與密碼都保持到Cookie中,下次訪問時檢查Cookie中的用戶名與密碼,與數據庫比較。這是一種比較危險的選擇,一般不把密碼等重要信息保存到Cookie中。

  還有一種方案是把密碼加密后保存到Cookie中,下次訪問時解密并與數據庫比較。這種方案略微安全一些。如果不希望保存密碼,還可以把登錄的時間戳保存到Cookie與數據庫中,到時只驗證用戶名與登錄時間戳就可以了。

  這幾種方案驗證賬號時都要查詢數據庫。

  本例將采用另一種方案,只在登錄時查詢一次數據庫,以后訪問驗證登錄信息時不再查詢數據庫。實現方式是把賬號按照一定的規則加密后,連同賬號一塊保存到Cookie中。下次訪問時只需要判斷賬號的加密規則是否正確即可。本例把賬號保存到名為account的Cookie中,把賬號連同密鑰用MD1算法加密后保存到名為ssid的Cookie中。驗證時驗證Cookie中的賬號與密鑰加密后是否與Cookie中的ssid相等。相關代碼如下: loginCookie.jsp

<%@ page language="java" pageEncoding="UTF-8" isErrorPage="false" %>
<%!                                                  // JSP方法
    private static final String KEY =":cookie@helloweenvsfei.com"; // 密鑰 

    public final static String calcMD1(String ss) { // MD1 加密算法
       String s = ss == null ? "" : ss; // 若為null返回空
       char hexDigits[] = { '0','1', '2', '3', '4', '1', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' }; // 字典
       try {
           byte[] strTemp = s.getBytes();                          // 獲取字節
           MessageDigestmdTemp = MessageDigest.getInstance("MD1"); // 獲取MD1
           mdTemp.update(strTemp);                                // 更新數據
           byte[] md =mdTemp.digest();                        // 加密
           int j =md.length;                                 // 加密后的長度
           char str[] = new char[j * 2];                       // 新字符串數組
           int k =0;                                         // 計數器k
           for (int i = 0; i< j; i++) {                       // 循環輸出
               byte byte0 = md[i];
               str[k++] = hexDigits[byte0 >>> 4 & 0xf];
               str[k++] = hexDigits[byte0 & 0xf];
           }
           return new String(str);                             // 加密后字符串
       } catch (Exception e){return null; }
    }
%>
<%
   request.setCharacterEncoding("UTF-8");          // 設置request編碼
   response.setCharacterEncoding("UTF-8");        // 設置response編碼

   String action =request.getParameter("action"); // 獲取action參數

   if("login".equals(action)) {                       // 如果為login動作
        String account =request.getParameter("account"); // 獲取account參數
        String password =request.getParameter("password"); // 獲取password參數
        int timeout = new Integer(request.getParameter("timeout")); // 獲取timeout參數

        String ssid =calcMD1(account + KEY); // 把賬號、密鑰使用MD1加密后保存

        Cookie accountCookie = new Cookie("account", account); // 新建Cookie
        accountCookie.setMaxAge(timeout);              // 設置有效期

        Cookie ssidCookie =new Cookie("ssid", ssid);   // 新建Cookie
       ssidCookie.setMaxAge(timeout);                 // 設置有效期

       response.addCookie(accountCookie);             // 輸出到客戶端
       response.addCookie(ssidCookie);            // 輸出到客戶端

       // 重新請求本頁面,參數中帶有時間戳,禁止瀏覽器緩存頁面內容
       response.sendRedirect(request.getRequestURI() + "?" + System.currentTimeMillis());
       return;
    } else if("logout".equals(action)) {                  // 如果為logout動作
       CookieaccountCookie = new Cookie("account", ""); // 新建Cookie,內容為空
       accountCookie.setMaxAge(0); // 設置有效期為0,刪除

       Cookie ssidCookie =new Cookie("ssid", ""); // 新建Cookie,內容為空
       ssidCookie.setMaxAge(0);                   // 設置有效期為0,刪除
       response.addCookie(accountCookie);         // 輸出到客戶端
       response.addCookie(ssidCookie);         // 輸出到客戶端
       // 重新請求本頁面,參數中帶有時間戳,禁止瀏覽器緩存頁面內容
       response.sendRedirect(request.getRequestURI() + "?" + System.currentTimeMillis());
       return;
    }
    boolean login = false;                        // 是否登錄
    String account = null;                        // 賬號
    String ssid = null;                           // SSID標識

    if(request.getCookies() !=null) {               // 如果Cookie不為空
        for(Cookie cookie : request.getCookies()) {  // 遍歷Cookie
           if(cookie.getName().equals("account"))  // 如果Cookie名為 account
               account = cookie.getValue();       // 保存account內容
           if(cookie.getName().equals("ssid")) // 如果為SSID
               ssid = cookie.getValue();          // 保存SSID內容
        }
    }
    if(account != null && ssid !=null) {    // 如果account、SSID都不為空
        login = ssid.equals(calcMD1(account + KEY)); // 如果加密規則正確, 則視為已經登錄
    }
%>
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01Transitional//EN">
       <legend><%= login ? "歡迎您回來" : "請先登錄"%></legend>
        <% if(login){%>
            歡迎您, ${cookie.account.value }. &nbsp;&nbsp;
           <a href="${pageContext.request.requestURI }?action=logout">
            注銷</a>
        <% } else { %>
        <form action="${ pageContext.request.requestURI }?action=login" method="post">
           <table>
               <tr><td>賬號: </td>
                   <td><input type="text"name="account" style="width:
                   200px; "></td>
               </tr>
               <tr><td>密碼: </td>
                   <td><inputtype="password" name="password"></td>
               </tr>
               <tr>
                   <td>有效期: </td>
                   <td><inputtype="radio" name="timeout" value="-1"
                   checked> 關閉瀏覽器即失效 <br/> <input type="radio" 
                   name="timeout" value="<%= 30 *24 * 60 * 60 %>"> 30天
                   內有效 <br/><input type="radio" name="timeout" value= 
                   "<%= Integer.MAX_VALUE %>"> 永久有效 <br/> </td> </tr>
               <tr><td></td>
                   <td><input type="submit"value=" 登  錄 " class= 
                   "button"></td>
               </tr>
           </table>
        </form>
        <% } %>

  登錄時可以選擇登錄信息的有效期:關閉瀏覽器即失效、30天內有效與永久有效。通過設置Cookie的age屬性來實現,注意觀察代碼。運行效果如圖1.7所示。

在此輸入圖片描述

  提示:該加密機制中最重要的部分為算法與密鑰。由于MD1算法的不可逆性,即使用戶知道了賬號與加密后的字符串,也不可能解密得到密鑰。因此,只要保管好密鑰與算法,該機制就是安全的。

 Session機制

  除了使用Cookie,Web應用程序中還經常使用Session來記錄客戶端狀態。Session是服務器端使用的一種記錄客戶端狀態的機制,使用上比Cookie簡單一些,相應的也增加了服務器的存儲壓力。

  Session技術則是服務端的解決方案,它是通過服務器來保持狀態的。由于Session這個詞匯包含的語義很多,因此需要在這里明確一下 Session的含義。首先,我們通常都會把Session翻譯成會話,因此我們可以把客戶端瀏覽器與服務器之間一系列交互的動作稱為一個 Session。從這個語義出發,我們會提到Session持續的時間,會提到在Session過程中進行了什么操作等等;其次,Session指的是服務器端為客戶端所開辟的存儲空間,在其中保存的信息就是用于保持狀態。從這個語義出發,我們則會提到往Session中存放什么內容,如何根據鍵值從 Session中獲取匹配的內容等。要使用Session,第一步當然是創建Session了。那么Session在何時創建呢?當然還是在服務器端程序運行的過程中創建的,不同語言實現的應用程序有不同創建Session的方法,而在Java中是通過調用HttpServletRequest的getSession方法(使用true作為參數)創建的。在創建了Session的同時,服務器會為該Session生成唯一的Session id,而這個Session id在隨后的請求中會被用來重新獲得已經創建的Session;在Session被創建之后,就可以調用Session相關的方法往Session中增加內容了,而這些內容只會保存在服務器中,發到客戶端的只有Session id;當客戶端再次發送請求的時候,會將這個Session id帶上,服務器接受到請求之后就會依據Session id找到相應的Session,從而再次使用之。正式這樣一個過程,用戶的狀態也就得以保持了。

  什么是Session

  Session是另一種記錄客戶狀態的機制,不同的是Cookie保存在客戶端瀏覽器中,而Session保存在服務器上。客戶端瀏覽器訪問服務器的時候,服務器把客戶端信息以某種形式記錄在服務器上。這就是Session。客戶端瀏覽器再次訪問時只需要從該Session中查找該客戶的狀態就可以了。

  如果說Cookie機制是通過檢查客戶身上的“通行證”來確定客戶身份的話,那么Session機制就是通過檢查服務器上的“客戶明細表”來確認客戶身份。Session相當于程序在服務器上建立的一份客戶檔案,客戶來訪的時候只需要查詢客戶檔案表就可以了。

  實現用戶登錄

  Session對應的類為javax.servlet.http.HttpSession類。每個來訪者對應一個Session對象,所有該客戶的狀態信息都保存在這個Session對象里。Session對象是在客戶端第一次請求服務器的時候創建的。Session也是一種key-value的屬性對,通過getAttribute(Stringkey)和setAttribute(String key,Objectvalue)方法讀寫客戶狀態信息。Servlet里通過request.getSession()方法獲取該客戶的Session,例如:

HttpSession session = request.getSession();       // 獲取Session對象
session.setAttribute("loginTime", new Date());     // 設置Session中的屬性

out.println("登錄時間為:" +(Date)session.getAttribute("loginTime"));      // 獲取Session屬性

  request還可以使用getSession(boolean create)來獲取Session。區別是如果該客戶的Session不存在,request.getSession()方法會返回null,而getSession(true)會先創建Session再將Session返回。

  Servlet中必須使用request來編程式獲取HttpSession對象,而JSP中內置了Session隱藏對象,可以直接使用。如果使用聲明了<%@page session="false" %>,則Session隱藏對象不可用。下面的例子使用Session記錄客戶賬號信息。 session.jsp

<%@ page language="java" pageEncoding="UTF-8"%>
<jsp:directive.page import="com.helloweenvsfei.sessionWeb.bean.Person"/>
<jsp:directive.page import="java.text.SimpleDateFormat"/>
<jsp:directive.page import="java.text.DateFormat"/>
<jsp:directive.page import="java.util.Date"/>
<%!
    DateFormat dateFormat = newSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");         // 日期格式化器
%>
<%
    response.setCharacterEncoding("UTF-8");        // 設置request編碼
    Person[] persons =
    {           
       // 基礎數據,保存三個人的信息
        new Person("Liu Jinghua","password1", 34, dateFormat.parse
        ("1982-01-01")),
        new Person("Hello Kitty","hellokitty", 23, dateFormat.parse
        ("1984-02-21")),
        new Person("Garfield", "garfield_pass",23, dateFormat.parse
        ("1994-09-12"))
     };

    String message = "";                      // 要顯示的消息

    if(request.getMethod().equals("POST"))
    { 
        // 如果是POST登錄       
        for(Person person :persons)
        {           
           // 遍歷基礎數據,驗證賬號、密碼
           // 如果用戶名正確且密碼正確
           if(person.getName().equalsIgnoreCase(request.getParameter("username"))&&person.getPassword().equals(request.getParameter("password")))
           {              
               // 登錄成功,設置將用戶的信息以及登錄時間保存到Session
               session.setAttribute("person", person);                   // 保存登錄的Person
               session.setAttribute("loginTime", new Date());          // 保存登錄的時間              
               response.sendRedirect(request.getContextPath() + "/welcome.jsp");
               return;
            }
        }      
        message = "用戶名密碼不匹配,登錄失敗。";       // 登錄失敗
    }
%>
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01Transitional//EN">
<html>
    // ... HTML代碼為一個FORM表單,代碼略,請看隨書光盤
</html>

  登錄界面驗證用戶登錄信息,如果登錄正確,就把用戶信息以及登錄時間保存進Session,然后轉到歡迎頁面welcome.jsp。welcome.jsp中從Session中獲取信息,并將用戶資料顯示出來。 welcome.jsp

<%@ page language="java" pageEncoding="UTF-8"%>
<jsp:directive.pageimport="com.helloweenvsfei.sessionWeb.bean.Person"/>
<jsp:directive.page import="java.text.SimpleDateFormat"/>
<jsp:directive.page import="java.text.DateFormat"/>
<jsp:directive.page import="java.util.Date"/>
<%!
    DateFormat dateFormat = newSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");         // 日期格式化器
%>
<%
    Person person =(Person)session.getAttribute("person");                       // 獲取登錄的person
    Date loginTime =(Date)session.getAttribute("loginTime");                     // 獲取登錄時間
%>
    // ... 部分HTML代碼略
            <table>
               <tr><td>您的姓名:</td>
                   <td><%= person.getName()%></td>
               </tr>
               <tr><td>登錄時間:</td>
                   <td><%= loginTime%></td>
               </tr>
               <tr><td>您的年齡:</td>
                   <td><%= person.getAge()%></td>
               </tr>
               <tr><td>您的生日:</td>
                   <td><%=dateFormat.format(person.getBirthday()) %></td>
               </tr>
            </table>

  程序運行效果如圖所示。

在此輸入圖片描述

  注意:程序中Session中直接保存了Person類對象與Date類對象,使用起來要比Cookie方便。當多個客戶端執行程序時,服務器會保存多個客戶端的Session。獲取Session的時候也不需要聲明獲取誰的Session。Session機制決定了當前客戶只會獲取到自己的Session,而不會獲取到別人的Session。各客戶的Session也彼此獨立,互不可見。

  提示:Session的使用比Cookie方便,但是過多的Session存儲在服務器內存中,會對服務器造成壓力。

  Session的生命周期

  Session保存在服務器端。為了獲得更高的存取速度,服務器一般把Session放在內存里。每個用戶都會有一個獨立的Session。如果Session內容過于復雜,當大量客戶訪問服務器時可能會導致內存溢出。因此,Session里的信息應該盡量精簡。

  Session在用戶第一次訪問服務器的時候自動創建。需要注意只有訪問JSP、Servlet等程序時才會創建Session,只訪問HTML、IMAGE等靜態資源并不會創建Session。如果尚未生成Session,也可以使用request.getSession(true)強制生成Session。

  Session生成后,只要用戶繼續訪問,服務器就會更新Session的最后訪問時間,并維護該Session。用戶每訪問服務器一次,無論是否讀寫Session,服務器都認為該用戶的Session“活躍(active)”了一次。

  Session的有效期

  由于會有越來越多的用戶訪問服務器,因此Session也會越來越多。為防止內存溢出,服務器會把長時間內沒有活躍的Session從內存刪除。這個時間就是Session的超時時間。如果超過了超時時間沒訪問過服務器,Session就自動失效了。

  Session的超時時間為maxInactiveInterval屬性,可以通過對應的getMaxInactiveInterval()獲取,通過setMaxInactiveInterval(longinterval)修改。

  Session的超時時間也可以在web.xml中修改。另外,通過調用Session的invalidate()方法可以使Session失效。

  Session的常用方法

  Session中包括各種方法,使用起來要比Cookie方便得多。Session的常用方法如下所示。

void setAttribute(String attribute, Object value):設置Session屬性。value參數可以為任何Java Object。通常為Java Bean。value信息不宜過大 String getAttribute(String attribute):返回Session屬性 Enumeration getAttributeNames():返回Session中存在的屬性名 void removeAttribute(String attribute):移除Session屬性 String getId():返回Session的ID。該ID由服務器自動創建,不會重復 long getCreationTime():返回Session的創建日期。返回類型為long,常被轉化為Date類型,例如:Date createTime = new Date(session.get CreationTime()) long getLastAccessedTime():返回Session的最后活躍時間。返回類型為long int getMaxInactiveInterval():返回Session的超時時間。單位為秒。超過該時間沒有訪問,服務器認為該Session失效 void setMaxInactiveInterval(int second):設置Session的超時時間。單位為秒 void putValue(String attribute, Object value):不推薦的方法。已經被setAttribute(String attribute, Object Value)替代 Object getValue(String attribute):不被推薦的方法。已經被getAttribute(String attr)替代 boolean isNew():返回該Session是否是新創建的 void invalidate():使該Session失效

  Tomcat中Session的默認超時時間為20分鐘。通過setMaxInactiveInterval(int seconds)修改超時時間。可以修改web.xml改變Session的默認超時時間。例如修改為60分鐘:

<session-config>
   <session-timeout>60</session-timeout>      <!-- 單位:分鐘 -->
</session-config>

  注意:<session-timeout>參數的單位為分鐘,而setMaxInactiveInterval(int s)單位為秒。

  在server.xml中定義context時采用如下定義(單位為秒):

<Context path="/livsorder" docBase="/home/httpd/html/livsorder" defaultSessionTimeOut="3600" isWARExpanded="true"
    isWARValidated="false" isInvokerEnabled="true"
    isWorkDirPersistent="false"/>

  Session對瀏覽器的要求

  雖然Session保存在服務器,對客戶端是透明的,它的正常運行仍然需要客戶端瀏覽器的支持。這是因為Session需要使用Cookie作為識別標志。HTTP協議是無狀態的,Session不能依據HTTP連接來判斷是否為同一客戶,因此服務器向客戶端瀏覽器發送一個名為JSESSIONID的Cookie,它的值為該Session的id(也就是HttpSession.getId()的返回值)。Session依據該Cookie來識別是否為同一用戶。

  該Cookie為服務器自動生成的,它的maxAge屬性一般為–1,表示僅當前瀏覽器內有效,并且各瀏覽器窗口間不共享,關閉瀏覽器就會失效。

  因此同一機器的兩個瀏覽器窗口訪問服務器時,會生成兩個不同的Session。但是由瀏覽器窗口內的鏈接、腳本等打開的新窗口(也就是說不是雙擊桌面瀏覽器圖標等打開的窗口)除外。這類子窗口會共享父窗口的Cookie,因此會共享一個Session。

  注意:新開的瀏覽器窗口會生成新的Session,但子窗口除外。子窗口會共用父窗口的Session。例如,在鏈接上右擊,在彈出的快捷菜單中選擇“在新窗口中打開”時,子窗口便可以訪問父窗口的Session。

  如果客戶端瀏覽器將Cookie功能禁用,或者不支持Cookie怎么辦?例如,絕大多數的手機瀏覽器都不支持Cookie。Java Web提供了另一種解決方案:URL地址重寫。

  URL地址重寫

  URL地址重寫是對客戶端不支持Cookie的解決方案。URL地址重寫的原理是將該用戶Session的id信息重寫到URL地址中。服務器能夠解析重寫后的URL獲取Session的id。這樣即使客戶端不支持Cookie,也可以使用Session來記錄用戶狀態。HttpServletResponse類提供了encodeURL(Stringurl)實現URL地址重寫,例如:

<td>
    <a href="<%=response.encodeURL("index.jsp?c=1&wd=Java") %>"> 
    Homepage</a>
</td>

  該方法會自動判斷客戶端是否支持Cookie。如果客戶端支持Cookie,會將URL原封不動地輸出來。如果客戶端不支持Cookie,則會將用戶Session的id重寫到URL中。重寫后的輸出可能是這樣的:

<td>
    <a href="index.jsp;jsessionid=0CCD096E7F8D97B0BE608AFDC3E1931E?c=1&wd=Java">Homepage</a>
</td>

  即在文件名的后面,在URL參數的前面添加了字符串“;jsessionid=XXX”。其中XXX為Session的id。分析一下可以知道,增添的jsessionid字符串既不會影響請求的文件名,也不會影響提交的地址欄參數。用戶單擊這個鏈接的時候會把Session的id通過URL提交到服務器上,服務器通過解析URL地址獲得Session的id。

  如果是頁面重定向(Redirection),URL地址重寫可以這樣寫:

<%
    if(“administrator”.equals(userName)) {
        response.sendRedirect(response.encodeRedirectURL(“administrator.jsp”));
        return;
    }
%>

  效果跟response.encodeURL(String url)是一樣的:如果客戶端支持Cookie,生成原URL地址,如果不支持Cookie,傳回重寫后的帶有jsessionid字符串的地址。

  對于WAP程序,由于大部分的手機瀏覽器都不支持Cookie,WAP程序都會采用URL地址重寫來跟蹤用戶會話。

  注意:TOMCAT判斷客戶端瀏覽器是否支持Cookie的依據是請求中是否含有Cookie。盡管客戶端可能會支持Cookie,但是由于第一次請求時不會攜帶任何Cookie(因為并無任何Cookie可以攜帶),URL地址重寫后的地址中仍然會帶有jsessionid。當第二次訪問時服務器已經在瀏覽器中寫入Cookie了,因此URL地址重寫后的地址中就不會帶有jsessionid了。

  由于Cookie可以被人為的禁止,必須有其他機制以便在Cookie被禁止時仍然能夠把session id傳遞回服務器。經常被使用的一種技術叫做URL重寫,就是把session id直接附加在URL路徑的后面,附加方式也有兩種: 一種是作為URL路徑的附加信息,表現形式為http://...../xxx;jsessionid= ByOK3vjFD75aPnrF7C2HmdnV6QZcEbzWoWiBYEnLerjQ99zWpBng!-145788764 一種是作為查詢字符串附加在URL后面,表現形式為http://...../xxx?jsessionid=ByOK3vjFD75aPnrF7C2HmdnV6QZcEbzWoWiBYEnLerjQ99zWpBng!-145788764

  這兩種方式對于用戶來說是沒有區別的,只是服務器在解析的時候處理的方式不同,采用第一種方式也有利于把session id的信息和正常程序參數區分開來。為了在整個交互過程中始終保持狀態,就必須在每個客戶端可能請求的路徑后面都包含這個session id。

  另一種技術叫做表單隱藏字段。就是服務器會自動修改表單,添加一個隱藏字段,以便在表單提交時能夠把session id傳遞回服務器。比如下面的表單:

<form name="testform" action="/xxx">
    <input type="text">
</form>

  在被傳遞給客戶端之前將被改寫成:

<form name="testform" action="/xxx">
    <input type="hidden" name="jsessionid" value="ByOK3vjFD75aPnrF7C2HmdnV6QZcEbzWoWiBYEnLerjQ99zWpBng!-145788764">
    <input type="text">
</form>

  這種技術現在已較少應用。

  在談論session機制的時候,常常聽到這樣一種誤解“只要關閉瀏覽器,session就消失了”。其實可以想象一下會員卡的例子,除非顧客主動對店家提出銷卡,否則店家絕對不會輕易刪除顧客的資料。對session來說也是一樣的,除非程序通知服務器刪除一個session,否則服務器會一直保留,程序一般都是在用戶做log off的時候發個指令去刪除session。然而瀏覽器從來不會主動在關閉之前通知服務器它將要關閉,因此服務器根本不會有機會知道瀏覽器已經關閉,之所以會有這種錯覺,是大部分session機制都使用會話cookie來保存session id,而關閉瀏覽器后這個 session id就消失了,再次連接服務器時也就無法找到原來的session。如果服務器設置的cookie被保存到硬盤上,或者使用某種手段改寫瀏覽器發出的HTTP請求頭,把原來的session id發送給服務器,則再次打開瀏覽器仍然能夠找到原來的session。

  恰恰是由于關閉瀏覽器不會導致session被刪除,迫使服務器為seesion設置了一個失效時間,當距離客戶端上一次使用session的時間超過這個失效時間時,服務器就可以認為客戶端已經停止了活動,才會把session刪除以節省存儲空間。

  既然WAP上大部分的客戶瀏覽器都不支持Cookie,索性禁止Session使用Cookie,統一使用URL地址重寫會更好一些。Java Web規范支持通過配置的方式禁用Cookie。下面舉例說一下怎樣通過配置禁止使用Cookie。

  打開項目sessionWeb的WebRoot目錄下的META-INF文件夾(跟WEB-INF文件夾同級,如果沒有則創建),打開context.xml(如果沒有則創建),編輯內容如下: /META-INF/context.xml

<?xml version='1.0' encoding='UTF-8'?>
    <Context path="/sessionWeb"cookies="false">
</Context>

  或者修改Tomcat全局的conf/context.xml,修改內容如下: context.xml

<!-- The contents of this file will be loaded for eachweb application -->
<Context cookies="false">
    <!-- ... 中間代碼略 -->
</Context>

  部署后TOMCAT便不會自動生成名JSESSIONID的Cookie,Session也不會以Cookie為識別標志,而僅僅以重寫后的URL地址為識別標志了

  注意:該配置只是禁止Session使用Cookie作為識別標志,并不能阻止其他的Cookie讀寫。也就是說服務器不會自動維護名為JSESSIONID的Cookie了,但是程序中仍然可以讀寫其他的Cookie。

  1. cookie數據存放在客戶的瀏覽器上,session數據放在服務器上;
  2. cookie不是很安全,別人可以分析存放在本地的COOKIE并進行COOKIE欺騙,考慮到安全應當使用session;
  3. session會在一定時間內保存在服務器上。當訪問增多,會比較占用你服務器的性能。考慮到減輕服務器性能方面,應當使用COOKIE;
  4. 單個cookie在客戶端的限制是3K,就是說一個站點在客戶端存放的COOKIE不能超過3K;

  Cookie和Session的方案雖然分別屬于客戶端和服務端,但是服務端的session的實現對客戶端的cookie有依賴關系的,上面我講到服務端執行session機制時候會生成session的id值,這個id值會發送給客戶端,客戶端每次請求都會把這個id值放到http請求的頭部發送給服務端,而這個id值在客戶端會保存下來,保存的容器就是cookie,因此當我們完全禁掉瀏覽器的cookie的時候,服務端的session也會不能正常使用(注意:有些資料說ASP解決這個問題,當瀏覽器的cookie被禁掉,服務端的session任然可以正常使用,ASP我沒試驗過,但是對于網絡上很多用php和jsp編寫的網站,我發現禁掉cookie,網站的session都無法正常的訪問)。

QQ群:WEB開發者官方群(515171538),驗證消息:10000
微信群:加小編微信 849023636 邀請您加入,驗證消息:10000
提示:更多精彩內容關注微信公眾號:全棧開發者中心(fsder-com)
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