Session與Cookie機(jī)制詳解
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【IT168 技術(shù)文檔】雖然session機(jī)制在web應(yīng)用程序中被采用已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了,但是仍然有很多人不清楚 session機(jī)制的本質(zhì),以至不能正確的應(yīng)用這一技術(shù)。本文將詳細(xì)討論session的工作機(jī)制并且對(duì)在Java web application中應(yīng)用session機(jī)制時(shí)常見的問(wèn)題作出解答。
一、術(shù)語(yǔ)session 在我的經(jīng)驗(yàn)里,session這個(gè)詞被濫用的程度大概僅次于transaction,更加有趣的是transaction與session在某些語(yǔ)境下的含義是相同的。 session,中文經(jīng)常翻譯為會(huì)話,其本來(lái)的含義是指有始有終的一系列動(dòng)作/消息,比如打電話時(shí)從拿起電話撥號(hào)到掛斷電話這中間的一系列過(guò)程可以稱之為一個(gè)session。有時(shí)候我們可以看到這樣的話“在一個(gè)瀏覽器會(huì)話期間,...”,這里的會(huì)話一詞用的就是其本義,是指從一個(gè)瀏覽器窗口打開到關(guān)閉這個(gè)期間①。最混亂的是“用戶(客戶端)在一次會(huì)話期間”這樣一句話,它可能指用戶的一系列動(dòng)作(一般情況下是同某個(gè)具體目的相關(guān)的一系列動(dòng)作,比如從登錄到選購(gòu)商品到結(jié)賬登出這樣一個(gè)網(wǎng)上購(gòu)物的過(guò)程,有時(shí)候也被稱為一個(gè)transaction),然而有時(shí)候也可能僅僅是指一次連接,也有可能是指含義①,其中的差別只能靠上下文來(lái)推斷②。 然而當(dāng)session一詞與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)聯(lián)時(shí),它又往往隱含了“面向連接”和/或“保持狀態(tài)”這樣兩個(gè)含義,“面向連接”指的是在通信雙方在通信之前要先建立一個(gè)通信的渠道,比如打電話,直到對(duì)方接了電話通信才能開始,與此相對(duì)的是寫信,在你把信發(fā)出去的時(shí)候你并不能確認(rèn)對(duì)方的地址是否正確,通信渠道不一定能建立,但對(duì)發(fā)信人來(lái)說(shuō),通信已經(jīng)開始了。“保持狀態(tài)”則是指通信的一方能夠把一系列的消息關(guān)聯(lián)起來(lái),使得消息之間可以互相依賴,比如一個(gè)服務(wù)員能夠認(rèn)出再次光臨的老顧客并且記得上次這個(gè)顧客還欠店里一塊錢。這一類的例子有“一個(gè)TCP session”或者“一個(gè)POP3 session”③。 而到了web服務(wù)器蓬勃發(fā)展的時(shí)代,session在web開發(fā)語(yǔ)境下的語(yǔ)義又有了新的擴(kuò)展,它的含義是指一類用來(lái)在客戶端與服務(wù)器之間保持狀態(tài)的解決方案④。有時(shí)候session也用來(lái)指這種解決方案的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),如“把xxx保存在session里”⑤。由于各種用于web開發(fā)的語(yǔ)言在一定程度上都提供了對(duì)這種解決方案的支持,所以在某種特定語(yǔ)言的語(yǔ)境下,session也被用來(lái)指代該語(yǔ)言的解決方案,比如經(jīng)常把Java里提供的 javax.servlet.http.HttpSession簡(jiǎn)稱為session⑥。 鑒于這種混亂已不可改變,本文中session一詞的運(yùn)用也會(huì)根據(jù)上下文有不同的含義,請(qǐng)大家注意分辨。 在本文中,使用中文“瀏覽器會(huì)話期間”來(lái)表達(dá)含義①,使用“session機(jī)制”來(lái)表達(dá)含義④,使用“session”表達(dá)含義⑤,使用具體的“HttpSession”來(lái)表達(dá)含義⑥ 二、HTTP協(xié)議與狀態(tài)保持 HTTP協(xié)議本身是無(wú)狀態(tài)的,這與HTTP協(xié)議本來(lái)的目的是相符的,客戶端只需要簡(jiǎn)單的向服務(wù)器請(qǐng)求下載某些文件,無(wú)論是客戶端還是服務(wù)器都沒(méi)有必要紀(jì)錄彼此過(guò)去的行為,每一次請(qǐng)求之間都是獨(dú)立的,好比一個(gè)顧客和一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)或者一個(gè)普通的(非會(huì)員制)大賣場(chǎng)之間的關(guān)系一樣。 然而聰明(或者貪心?)的人們很快發(fā)現(xiàn)如果能夠提供一些按需生成的動(dòng)態(tài)信息會(huì)使web變得更加有用,就像給有線電視加上點(diǎn)播功能一樣。這種需求一方面迫使 HTML逐步添加了表單、腳本、DOM等客戶端行為,另一方面在服務(wù)器端則出現(xiàn)了CGI規(guī)范以響應(yīng)客戶端的動(dòng)態(tài)請(qǐng)求,作為傳輸載體的HTTP協(xié)議也添加了文件上載、cookie這些特性。其中cookie的作用就是為了解決HTTP協(xié)議無(wú)狀態(tài)的缺陷所作出的努力。至于后來(lái)出現(xiàn)的session機(jī)制則是又一種在客戶端與服務(wù)器之間保持狀態(tài)的解決方案。 讓我們用幾個(gè)例子來(lái)描述一下cookie和session機(jī)制之間的區(qū)別與聯(lián)系。筆者曾經(jīng)常去的一家咖啡店有喝5杯咖啡免費(fèi)贈(zèng)一杯咖啡的優(yōu)惠,然而一次性消費(fèi)5杯咖啡的機(jī)會(huì)微乎其微,這時(shí)就需要某種方式來(lái)紀(jì)錄某位顧客的消費(fèi)數(shù)量。想象一下其實(shí)也無(wú)外乎下面的幾種方案: 1、該店的店員很厲害,能記住每位顧客的消費(fèi)數(shù)量,只要顧客一走進(jìn)咖啡店,店員就知道該怎么對(duì)待了。這種做法就是協(xié)議本身支持狀態(tài)。 2、發(fā)給顧客一張卡片,上面記錄著消費(fèi)的數(shù)量,一般還有個(gè)有效期限。每次消費(fèi)時(shí),如果顧客出示這張卡片,則此次消費(fèi)就會(huì)與以前或以后的消費(fèi)相聯(lián)系起來(lái)。這種做法就是在客戶端保持狀態(tài)。 3、發(fā)給顧客一張會(huì)員卡,除了卡號(hào)之外什么信息也不紀(jì)錄,每次消費(fèi)時(shí),如果顧客出示該卡片,則店員在店里的紀(jì)錄本上找到這個(gè)卡號(hào)對(duì)應(yīng)的紀(jì)錄添加一些消費(fèi)信息。這種做法就是在服務(wù)器端保持狀態(tài)。 由于HTTP協(xié)議是無(wú)狀態(tài)的,而出于種種考慮也不希望使之成為有狀態(tài)的,因此,后面兩種方案就成為現(xiàn)實(shí)的選擇。具體來(lái)說(shuō)cookie機(jī)制采用的是在客戶端保持狀態(tài)的方案,而session機(jī)制采用的是在服務(wù)器端保持狀態(tài)的方案。同時(shí)我們也看到,由于采用服務(wù)器端保持狀態(tài)的方案在客戶端也需要保存一個(gè)標(biāo)識(shí),所以session機(jī)制可能需要借助于cookie機(jī)制來(lái)達(dá)到保存標(biāo)識(shí)的目的,但實(shí)際上它還有其他選擇。 三、理解cookie機(jī)制 cookie機(jī)制的基本原理就如上面的例子一樣簡(jiǎn)單,但是還有幾個(gè)問(wèn)題需要解決:“會(huì)員卡”如何分發(fā);“會(huì)員卡”的內(nèi)容;以及客戶如何使用“會(huì)員卡”。 正統(tǒng)的cookie分發(fā)是通過(guò)擴(kuò)展HTTP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)的,服務(wù)器通過(guò)在HTTP的響應(yīng)頭中加上一行特殊的指示以提示瀏覽器按照指示生成相應(yīng)的cookie。然而純粹的客戶端腳本如JavaScript或者VBScript也可以生成cookie。 而cookie的使用是由瀏覽器按照一定的原則在后臺(tái)自動(dòng)發(fā)送給服務(wù)器的。瀏覽器檢查所有存儲(chǔ)的cookie,如果某個(gè)cookie所聲明的作用范圍大于等于將要請(qǐng)求的資源所在的位置,則把該cookie附在請(qǐng)求資源的HTTP請(qǐng)求頭上發(fā)送給服務(wù)器。意思是麥當(dāng)勞的會(huì)員卡只能在麥當(dāng)勞的店里出示,如果某家分店還發(fā)行了自己的會(huì)員卡,那么進(jìn)這家店的時(shí)候除了要出示麥當(dāng)勞的會(huì)員卡,還要出示這家店的會(huì)員卡。 cookie的內(nèi)容主要包括:名字,值,過(guò)期時(shí)間,路徑和域。 其中域可以指定某一個(gè)域比如.google.com,相當(dāng)于總店招牌,比如寶潔公司,也可以指定一個(gè)域下的具體某臺(tái)機(jī)器比如www.google.com或者froogle.google.com,可以用飄柔來(lái)做比。 路徑就是跟在域名后面的URL路徑,比如/或者/foo等等,可以用某飄柔專柜做比。路徑與域合在一起就構(gòu)成了cookie的作用范圍。如果不設(shè)置過(guò)期時(shí)間,則表示這個(gè)cookie的生命期為瀏覽器會(huì)話期間,只要關(guān)閉瀏覽器窗口,cookie就消失了。這種生命期為瀏覽器會(huì)話期的cookie被稱為會(huì)話 cookie。會(huì)話cookie一般不存儲(chǔ)在硬盤上而是保存在內(nèi)存里,當(dāng)然這種行為并不是規(guī)范規(guī)定的。如果設(shè)置了過(guò)期時(shí)間,瀏覽器就會(huì)把cookie保存到硬盤上,關(guān)閉后再次打開瀏覽器,這些cookie仍然有效直到超過(guò)設(shè)定的過(guò)期時(shí)間。 存儲(chǔ)在硬盤上的cookie可以在不同的瀏覽器進(jìn)程間共享,比如兩個(gè)IE窗口。而對(duì)于保存在內(nèi)存里的cookie,不同的瀏覽器有不同的處理方式。對(duì)于 IE,在一個(gè)打開的窗口上按Ctrl-N(或者從文件菜單)打開的窗口可以與原窗口共享,而使用其他方式新開的IE進(jìn)程則不能共享已經(jīng)打開的窗口的內(nèi)存 cookie;對(duì)于Mozilla Firefox0.8,所有的進(jìn)程和標(biāo)簽頁(yè)都可以共享同樣的cookie。一般來(lái)說(shuō)是用javascript的window.open打開的窗口會(huì)與原窗口共享內(nèi)存cookie。瀏覽器對(duì)于會(huì)話cookie的這種只認(rèn)cookie不認(rèn)人的處理方式經(jīng)常給采用session機(jī)制的web應(yīng)用程序開發(fā)者造成很大的困擾。 下面就是一個(gè)goolge設(shè)置cookie的響應(yīng)頭的例子 HTTP/1.1 302 Found Location: http://www.google.com/intl/zh-CN/ Set-Cookie: PREF=ID=0565f77e132de138:NW=1:TM=1098082649:LM=1098082649:S=KaeaCFPo49RiA_d8; expires=Sun, 17-Jan-2038 19:14:07 GMT; path=/; domain=.google.com Content-Type: text/html
1、session在何時(shí)被創(chuàng)建 一個(gè)常見的誤解是以為session在有客戶端訪問(wèn)時(shí)就被創(chuàng)建,然而事實(shí)是直到某server端程序調(diào)用 HttpServletRequest.getSession(true)這樣的語(yǔ)句時(shí)才被創(chuàng)建,注意如果JSP沒(méi)有顯示的使用 <%@page session="false"%> 關(guān)閉session,則JSP文件在編譯成Servlet時(shí)將會(huì)自動(dòng)加上這樣一條語(yǔ)句HttpSession session = HttpServletRequest.getSession(true);這也是JSP中隱含的session對(duì)象的來(lái)歷。 由于session會(huì)消耗內(nèi)存資源,因此,如果不打算使用session,應(yīng)該在所有的JSP中關(guān)閉它。 2、session何時(shí)被刪除 綜合前面的討論,session在下列情況下被刪除a.程序調(diào)用HttpSession.invalidate();或b.距離上一次收到客戶端發(fā)送的session id時(shí)間間隔超過(guò)了session的超時(shí)設(shè)置;或c.服務(wù)器進(jìn)程被停止(非持久session) 3、如何做到在瀏覽器關(guān)閉時(shí)刪除session 嚴(yán)格的講,做不到這一點(diǎn)。可以做一點(diǎn)努力的辦法是在所有的客戶端頁(yè)面里使用javascript代碼window.oncolose來(lái)監(jiān)視瀏覽器的關(guān)閉動(dòng)作,然后向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求來(lái)刪除session。但是對(duì)于瀏覽器崩潰或者強(qiáng)行殺死進(jìn)程這些非常規(guī)手段仍然無(wú)能為力。 4、有個(gè)HttpSessionListener是怎么回事 你可以創(chuàng)建這樣的listener去監(jiān)控session的創(chuàng)建和銷毀事件,使得在發(fā)生這樣的事件時(shí)你可以做一些相應(yīng)的工作。注意是session的創(chuàng)建和銷毀動(dòng)作觸發(fā)listener,而不是相反。類似的與HttpSession有關(guān)的listener還有 HttpSessionBindingListener,HttpSessionActivationListener和 HttpSessionAttributeListener。 5、存放在session中的對(duì)象必須是可序列化的嗎 不是必需的。要求對(duì)象可序列化只是為了session能夠在集群中被復(fù)制或者能夠持久保存或者在必要時(shí)server能夠暫時(shí)把session交換出內(nèi)存。在 Weblogic Server的session中放置一個(gè)不可序列化的對(duì)象在控制臺(tái)上會(huì)收到一個(gè)警告。我所用過(guò)的某個(gè)iPlanet版本如果session中有不可序列化的對(duì)象,在session銷毀時(shí)會(huì)有一個(gè)Exception,很奇怪。 6、如何才能正確的應(yīng)付客戶端禁止cookie的可能性 對(duì)所有的URL使用URL重寫,包括超鏈接,form的action,和重定向的URL,具體做法參見[6] http://e-docs.bea.com/wls/docs70/webapp/sessions.html#100770 7、開兩個(gè)瀏覽器窗口訪問(wèn)應(yīng)用程序會(huì)使用同一個(gè)session還是不同的session 參見第三小節(jié)對(duì)cookie的討論,對(duì)session來(lái)說(shuō)是只認(rèn)id不認(rèn)人,因此不同的瀏覽器,不同的窗口打開方式以及不同的cookie存儲(chǔ)方式都會(huì)對(duì)這個(gè)問(wèn)題的答案有影響。 8、如何防止用戶打開兩個(gè)瀏覽器窗口操作導(dǎo)致的session混亂 這個(gè)問(wèn)題與防止表單多次提交是類似的,可以通過(guò)設(shè)置客戶端的令牌來(lái)解決。就是在服務(wù)器每次生成一個(gè)不同的id返回給客戶端,同時(shí)保存在session里,客戶端提交表單時(shí)必須把這個(gè)id也返回服務(wù)器,程序首先比較返回的id與保存在session里的值是否一致,如果不一致則說(shuō)明本次操作已經(jīng)被提交過(guò)了。可以參看《J2EE核心模式》關(guān)于表示層模式的部分。需要注意的是對(duì)于使用javascript window.open打開的窗口,一般不設(shè)置這個(gè)id,或者使用單獨(dú)的id,以防主窗口無(wú)法操作,建議不要再window.open打開的窗口里做修改操作,這樣就可以不用設(shè)置。 9、為什么在Weblogic Server中改變session的值后要重新調(diào)用一次session.setValue 做這個(gè)動(dòng)作主要是為了在集群環(huán)境中提示W(wǎng)eblogic Server session中的值發(fā)生了改變,需要向其他服務(wù)器進(jìn)程復(fù)制新的session值。 10、為什么session不見了 排除session正常失效的因素之外,服務(wù)器本身的可能性應(yīng)該是微乎其微的,雖然筆者在iPlanet6SP1加若干補(bǔ)丁的Solaris版本上倒也遇到過(guò);瀏覽器插件的可能性次之,筆者也遇到過(guò)3721插件造成的問(wèn)題;理論上防火墻或者代理服務(wù)器在cookie處理上也有可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。 出現(xiàn)這一問(wèn)題的大部分原因都是程序的錯(cuò)誤,最常見的就是在一個(gè)應(yīng)用程序中去訪問(wèn)另外一個(gè)應(yīng)用程序。我們?cè)谙乱还?jié)討論這個(gè)問(wèn)題。 七、跨應(yīng)用程序的session共享 常常有這樣的情況,一個(gè)大項(xiàng)目被分割成若干小項(xiàng)目開發(fā),為了能夠互不干擾,要求每個(gè)小項(xiàng)目作為一個(gè)單獨(dú)的web應(yīng)用程序開發(fā),可是到了最后突然發(fā)現(xiàn)某幾個(gè)小項(xiàng)目之間需要共享一些信息,或者想使用session來(lái)實(shí)現(xiàn)SSO(single sign on),在session中保存login的用戶信息,最自然的要求是應(yīng)用程序間能夠訪問(wèn)彼此的session。 然而按照Servlet規(guī)范,session的作用范圍應(yīng)該僅僅限于當(dāng)前應(yīng)用程序下,不同的應(yīng)用程序之間是不能夠互相訪問(wèn)對(duì)方的session的。各個(gè)應(yīng)用服務(wù)器從實(shí)際效果上都遵守了這一規(guī)范,但是實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)卻可能各有不同,因此解決跨應(yīng)用程序session共享的方法也各不相同。 首先來(lái)看一下Tomcat是如何實(shí)現(xiàn)web應(yīng)用程序之間session的隔離的,從Tomcat設(shè)置的cookie路徑來(lái)看,它對(duì)不同的應(yīng)用程序設(shè)置的 cookie路徑是不同的,這樣不同的應(yīng)用程序所用的session id是不同的,因此即使在同一個(gè)瀏覽器窗口里訪問(wèn)不同的應(yīng)用程序,發(fā)送給服務(wù)器的session id也可以是不同的。 根據(jù)這個(gè)特性,我們可以推測(cè)Tomcat中session的內(nèi)存結(jié)構(gòu)大致如下。 筆者以前用過(guò)的iPlanet也采用的是同樣的方式,估計(jì)SunONE與iPlanet之間不會(huì)有太大的差別。對(duì)于這種方式的服務(wù)器,解決的思路很簡(jiǎn)單,實(shí)際實(shí)行起來(lái)也不難。要么讓所有的應(yīng)用程序共享一個(gè)session id,要么讓應(yīng)用程序能夠獲得其他應(yīng)用程序的session id。 iPlanet中有一種很簡(jiǎn)單的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)共享一個(gè)session id,那就是把各個(gè)應(yīng)用程序的cookie路徑都設(shè)為/(實(shí)際上應(yīng)該是/NASApp,對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)講它的作用相當(dāng)于根)。 <session-info> <path>/NASApp</path> </session-info> 需要注意的是,操作共享的session應(yīng)該遵循一些編程約定,比如在session attribute名字的前面加上應(yīng)用程序的前綴,使得setAttribute("name", "neo")變成setAttribute("app1.name", "neo"),以防止命名空間沖突,導(dǎo)致互相覆蓋。 在Tomcat中則沒(méi)有這么方便的選擇。在Tomcat版本3上,我們還可以有一些手段來(lái)共享session。對(duì)于版本4以上的Tomcat,目前筆者尚未發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單的辦法。只能借助于第三方的力量,比如使用文件、數(shù)據(jù)庫(kù)、JMS或者客戶端cookie,URL參數(shù)或者隱藏字段等手段。 我們?cè)倏匆幌耊eblogic Server是如何處理session的。 從截屏畫面上可以看到Weblogic Server對(duì)所有的應(yīng)用程序設(shè)置的cookie的路徑都是/,這是不是意味著在Weblogic Server中默認(rèn)的就可以共享session了呢?然而一個(gè)小實(shí)驗(yàn)即可證明即使不同的應(yīng)用程序使用的是同一個(gè)session,各個(gè)應(yīng)用程序仍然只能訪問(wèn)自己所設(shè)置的那些屬性。這說(shuō)明Weblogic Server中的session的內(nèi)存結(jié)構(gòu)可能如下: 對(duì)于這樣一種結(jié)構(gòu),在session機(jī)制本身上來(lái)解決session共享的問(wèn)題應(yīng)該是不可能的了。除了借助于第三方的力量,比如使用文件、數(shù)據(jù)庫(kù)、JMS 或者客戶端cookie,URL參數(shù)或者隱藏字段等手段,還有一種較為方便的做法,就是把一個(gè)應(yīng)用程序的session放到ServletContext 中,這樣另外一個(gè)應(yīng)用程序就可以從ServletContext中取得前一個(gè)應(yīng)用程序的引用。示例代碼如下, 應(yīng)用程序A : context.setAttribute("appA", session); 應(yīng)用程序B : contextA = context.getContext("/appA"); HttpSession sessionA = (HttpSession)contextA.getAttribute("appA"); 值得注意的是這種用法不可移植,因?yàn)楦鶕?jù)ServletContext的JavaDoc,應(yīng)用服務(wù)器可以處于安全的原因?qū)τ赾ontext.getContext("/appA");返回空值,以上做法在Weblogic Server 8.1中通過(guò)。 那么Weblogic Server為什么要把所有的應(yīng)用程序的cookie路徑都設(shè)為/呢?原來(lái)是為了SSO,凡是共享這個(gè)session的應(yīng)用程序都可以共享認(rèn)證的信息。一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)就可以證明這一點(diǎn),修改首先登錄的那個(gè)應(yīng)用程序的描述符weblogic.xml,把cookie路徑修改為/appA訪問(wèn)另外一個(gè)應(yīng)用程序會(huì)重新要求登錄,即使是反過(guò)來(lái),先訪問(wèn)cookie路徑為/的應(yīng)用程序,再訪問(wèn)修改過(guò)路徑的這個(gè),雖然不再提示登錄,但是登錄的用戶信息也會(huì)丟失。注意做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)證方式應(yīng)該使用FORM,因?yàn)闉g覽器和web服務(wù)器對(duì)basic認(rèn)證方式有其他的處理方式,第二次請(qǐng)求的認(rèn)證不是通過(guò)session來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體請(qǐng)參看[7] secion 14.8 Authorization,你可以修改所附的示例程序來(lái)做這些試驗(yàn)。 八、總結(jié) session機(jī)制本身并不復(fù)雜,然而其實(shí)現(xiàn)和配置上的靈活性卻使得具體情況復(fù)雜多變。這也要求我們不能把僅僅某一次的經(jīng)驗(yàn)或者某一個(gè)瀏覽器,服務(wù)器的經(jīng)驗(yàn)當(dāng)作普遍適用的經(jīng)驗(yàn),而是始終需要具體情況具體分析。 該文章在 2012/4/3 23:35:16 編輯過(guò) |
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