java web会话跟踪技术(深入理解HTTP Session与Cookie)

素颜马尾好姑娘i 2022-05-14 03:56 249阅读 0赞

实现会话跟踪最常见的技术就是使用Session或者Cookie。而关于Session或者Cookie即简单又复杂。简单是因为它们本身只是 HTTP 协议中的一个配置项，在 Servlet 规范中也只是对应到一个类而已；说它复杂原因在于当我们的系统大到需要用到很多 Cookie 的时候，我们不得不考虑 HTTP 协议对 Cookie 数量和大小的限制，那么如何才能解决这个瓶颈呢？ Session 也会有同样的问题，当我们的一个应用系统有几百台服务器的时候如何解决 Session 在多台服务器之间共享？…

Session 与 Cookie 的作用都是为了保持访问用户与后端服务器的交互状态。它们有各自的优点，也有各自的缺陷，然而具有讽刺意味的是它们的优点和它们的使用场景又是矛盾的。例如，使用 Cookie 来传递信息时，随着 Cookie 个数的增多和访问量的增加，它占用的网络带宽也很大，试想假如 Cookie 占用 200 个字节，如果一天的 PV 有几亿，它要占用多少带宽？所以有大访问量的时候希望用 Session，但是 Session 的致命弱点是不容易在多台服务器之间共享，所以这也限制了 Session 的使用。

## HTTP Session篇 ##

1、概念：

Session代表服务器与浏览器的一次会话过程，这个过程是连续的，也可以时断时续的。在Servlet中，session指的是HttpSession类的对象，这个概念到此结束了，也许会很模糊，但只有看完本文，才能真正有个深刻理解。

2、Session创建的时间是：

一个常见的误解是以为session在有客户端访问时就被创建，然而事实是直到某server端程序调用 HttpServletRequest.getSession(true)这样的语句时才被创建，注意如果JSP没有显示的使用 <% @page session=”false”%> 关闭session，则JSP文件在编译成Servlet时将会自动加上这样一条语句 HttpSession session = HttpServletRequest.getSession(true);这也是JSP中隐含的 session对象的来历。   
由于session会消耗内存资源，因此，如果不打算使用session，应该在所有的JSP中关闭它。

**引申：**   
1）访问\*.html的静态资源因为不会被编译为Servlet，也就不涉及session的问题。   
2）当JSP页面没有显式禁止session的时候，在打开浏览器第一次请求该jsp的时候，服务器会自动为其创建一个session，并赋予其一个sessionID，发送给客户端的浏览器。以后客户端接着请求本应用中其他资源的时候，会自动在请求头上添加：   
Cookie:JSESSIONID=客户端第一次拿到的session ID   
这样，服务器端在接到请求时候，就会收到session ID，并根据ID在内存中找到之前创建的session对象，提供给请求使用。这也是session使用的基本原理—-搞不懂这个，就永远不明白session的原理。

**下面是两次请求同一个jsp，第二次请求头信息：**

![这里写图片描述][20160214233732336]

在第一次请求时是不存在如上图的JSESSIONID的。第二次请求的时候，已经添加session ID的信息。

session存放在哪里：服务器端的内存中。不过session可以通过特殊的方式做持久化管理。

session的id是从哪里来的，sessionID是如何使用的：当客户端第一次请求session对象时候，服务器会为客户端创建一个 session，并将通过特殊算法算出一个session的ID，用来标识该session对象，当浏览器下次（session继续有效时）请求别的资源 的时候，浏览器会偷偷地将sessionID放置到请求头中，服务器接收到请求后就得到该请求的sessionID，服务器找到该id的session返 还给请求者（Servlet）使用。一个会话只能有一个session对象，对session来说是只认id不认人。

3.同一客户端机器多次请求同一个资源，session一样吗？

一般来说，每次请求都会新创建一个session。   
但这个也不一定的，总结下：对于多标签的浏览器（比如360浏览器）来说，在一个浏览器窗口中，多个标签同时访问一个页面，session是一个。对 于多个浏览器窗口之间，同时或者相隔很短时间访问一个页面，session是多个的，和浏览器的进程有关。对于一个同一个浏览器窗口，直接录入url访问 同一应用的不同资源，session是一样的。   
session因为请求（request对象）而产生，同一个会话中多个request共享了一session对象，可以直接从请求中获取到session对象。   
其实，session的创建和使用总在服务端，而浏览器从来都没得到过session对象。但浏览器可以请求Servlet（jsp也是Servlet） 来获取session的信息。客户端浏览器真正紧紧拿到的是session ID，而这个对于浏览器操作的人来说，是不可见的，并且用户也无需关心自己处于哪个会话过程中。

4.Session的生命周期

Session保存在服务器端。为了获得更高的存取速度，服务器一般把Session放在内存里。每个用户都会有一个独立的Session。如果Session内容过于复杂，当大量客户访问服务器时可能会导致内存溢出。因此，Session里的信息应该尽量精简。   
Session在用户第一次访问服务器的时候自动创建。需要注意只有访问JSP、Servlet等程序时才会创建Session，只访问HTML、IMAGE等静态资源并不会创建Session。如果尚未生成Session，也可以使用request.getSession(true)强制生成Session。   
Session生成后，只要用户继续访问，服务器就会更新Session的最后访问时间，并维护该Session。用户每访问服务器一次，无论是否读写Session，服务器都认为该用户的Session“活跃（active）”了一次。   
由于会有越来越多的用户访问服务器，因此Session也会越来越多。为防止内存溢出，服务器会把长时间内没有活跃的Session从内存删除。这个时间就是Session的超时时间。如果超过了超时时间没访问过服务器，Session就自动失效了。   
Session的超时时间为maxInactiveInterval属性，可以通过对应的getMaxInactiveInterval()获取，通过setMaxInactiveInterval(longinterval)修改。   
Session的超时时间也可以在web.xml中修改。另外，通过调用Session的invalidate()方法可以使Session失效。

![这里写图片描述][20160215115519537]

5.Session对浏览器的要求

虽然Session保存在服务器，对客户端是透明的，它的正常运行仍然需要客户端浏览器的支持。这是因为Session 需要使用Cookie作为识别标志。HTTP协议是无状态的，Session不能依据HTTP连接来判断是否为同一客户，因此服务器向客户端浏览器发送一 个名为JSESSIONID的Cookie，它的值为该Session的id（也就是HttpSession.getId()的返回值）。Session 依据该Cookie来识别是否为同一用户。   
该Cookie为服务器自动生成的，它的maxAge属性一般为–1，表示仅当前浏览器内有效，并且各浏览器窗口间不共享，关闭浏览器就会失效。   
因此同一机器的两个浏览器窗口访问服务器时，会生成两个不同的Session。但是由浏览器窗口内的链接、脚本等打开的新窗口（也就是说不是双击桌面浏览器图标等打开的窗口）除外。这类子窗口会共享父窗口的Cookie，因此会共享一个Session。   
注意：新开的浏览器窗口会生成新的Session，但子窗口除外。子窗口会共用父窗口的Session。例如，在链接上右击，在弹出的快捷菜单中选择“在新窗口中打开”时，子窗口便可以访问父窗口的Session。   
如果客户端浏览器将Cookie功能禁用，或者不支持Cookie怎么办？例如，绝大多数的手机浏览器都不支持Cookie。Java Web提供了另一种解决方案：URL地址重写。

### Cookie篇 ###

Cookie通过在客户端记录信息确定用户身份，Session通过在服务器端记录信息确定用户身份。   
Web应用程序是使用HTTP协议传输数据的。HTTP协议是无状态的协议。一旦数据交换完毕，客户端与服务器端的连接就会关闭，再次交换数据需要建立新的连接。这就意味着服务器无法从连接上跟踪会话。   
即用户A购买了一件商品放入购物车内，当再次购买商品时服务器已经无法判断该购买行为是属于用户A的会话还是用户B的会话了。要跟踪该会话，必须引入一种机制。   
Cookie就是这样的一种机制。它可以弥补HTTP协议无状态的不足。在Session出现之前，基本上所有的网站都采用Cookie来跟踪会话。

1.什么是Cookie

Cookie实际上是一小段的文本信息。客户端请求服务器，如果服务器需要记录该用户状态，就使用response向客户端浏览器颁发一个Cookie。 客户端浏览器会把Cookie保存起来。当浏览器再请求该网站时，浏览器把请求的网址连同该Cookie一同提交给服务器。服务器检查该Cookie，以 此来辨认用户状态。服务器还可以根据需要修改Cookie的内容。   
Java中把Cookie封装成了javax.servlet.http.Cookie类。每个Cookie都是该Cookie类的对象。服务器通过操作Cookie类对象对客户端Cookie进行操作。通过request.getCookie()获取客户端提交的所有Cookie（以Cookie\[\]数组形式返回），通过response.addCookie(Cookiecookie)向客户端设置Cookie。

2.Cookie 对象的内容

Cookie对象使用key-value属性对的形式保存用户状态，一个Cookie对象保存一个属性对，一个request或者response同时使用多个Cookie。因为Cookie类位于包javax.servlet.http.\*下面，所以JSP中不需要import该类。

![这里写图片描述][20160215110243357]

3.Cookie的不可跨域名性

很多网站都会使用Cookie。例如，Google会向客户端颁发Cookie，Baidu也会向客户端颁发Cookie。那浏览器访问Google会不会也携带上Baidu颁发的Cookie呢？或者Google能不能修改Baidu颁发的Cookie呢？   
答案是否定的。**Cookie具有不可跨域名性。根据Cookie规范，浏览器访问Google只会携带Google的Cookie，而不会携带Baidu的Cookie。Google也只能操作Google的Cookie，而不能操作Baidu的Cookie。**   
Cookie在客户端是由浏览器来管理的。**浏览器能够保证Google只会操作Google的Cookie而不会操作 Baidu的Cookie，从而保证用户的隐私安全。**浏览器判断一个网站是否能操作另一个网站Cookie的依据是域名。Google与Baidu的域名 不一样，因此Google不能操作Baidu的Cookie。

中文与英文字符不同，中文属于Unicode字符，在内存中占4个字符，而英文属于ASCII字符，内存中只占2个字节。Cookie中使用Unicode字符时需要对Unicode字符进行编码，否则会乱码。   
提示：Cookie中保存中文只能编码。一般使用UTF-8编码即可。不推荐使用GBK等中文编码，因为浏览器不一定支持，而且JavaScript也不支持GBK编码.

4.Cookie的有效期

Cookie的maxAge决定着Cookie的有效期，单位为秒（Second）。Cookie中通过getMaxAge()方法与setMaxAge(int maxAge)方法来读写maxAge属性。   
如果maxAge属性为正数，则表示该Cookie会在maxAge秒之后自动失效。浏览器会将maxAge为正数的 Cookie持久化，即写到对应的Cookie文件中。无论客户关闭了浏览器还是电脑，只要还在maxAge秒之前，登录网站时该Cookie仍然有效。 下面代码中的Cookie信息将永远有效。

Cookie cookie = new Cookie("username","aaa666");   // 新建Cookie
    cookie.setMaxAge(Integer.MAX_VALUE);           // 设置生命周期为MAX_VALUE
    response.addCookie(cookie);                    // 输出到客户端

如果maxAge为负数，则表示该Cookie仅在本浏览器窗口以及本窗口打开的子窗口内有效，关闭窗口后该Cookie即失效。maxAge为负数的 Cookie，为临时性Cookie，不会被持久化，不会被写到Cookie文件中。Cookie信息保存在浏览器内存中，因此关闭浏览器该Cookie 就消失了。Cookie默认的maxAge值为–1。   
如果maxAge为0，则表示删除该Cookie。Cookie机制没有提供删除Cookie的方法，因此通过设置该Cookie即时失效实现删除Cookie的效果。失效的Cookie会被浏览器从Cookie文件或者内存中删除，   
例如：

Cookie cookie = new Cookie("username","aaa666");   // 新建Cookie
    cookie.setMaxAge(0);                          // 设置生命周期为0，不能为负数
    response.addCookie(cookie);                    // 必须执行这一句
    response对象提供的Cookie操作方法只有一个添加操作add(Cookie cookie)。

要想修改Cookie只能使用一个同名的Cookie来覆盖原来的Cookie，达到修改的目的。删除时只需要把maxAge修改为0即可。

注意：从客户端读取Cookie时，包括maxAge在内的其他属性都是不可读的，也不会被提交。浏览器提交Cookie时只会提交name与value属性。maxAge属性只被浏览器用来判断Cookie是否过期。

5.Cookie的修改、删除

Cookie并不提供修改、删除操作。如果要修改某个Cookie，只需要新建一个同名的Cookie，添加到response中覆盖原来的Cookie。   
如果要删除某个Cookie，只需要新建一个同名的Cookie，并将maxAge设置为0，并添加到response中覆盖原来的Cookie。注意是0而不是负数。负数代表其他的意义。读者可以通过上例的程序进行验证，设置不同的属性。

**注意：修改、删除Cookie时，新建的Cookie除value、maxAge之外的所有属性，例如name、path、domain等，都要与原Cookie完全一样。否则，浏览器将视为两个不同的Cookie不予覆盖，导致修改、删除失败。**

6.Cookie的域名

Cookie是不可跨域名的。域名www.google.com颁发的Cookie不会被提交到域名www.baidu.com去。这是由Cookie的隐私安全机制决定的。隐私安全机制能够禁止网站非法获取其他网站的Cookie。   
正常情况下，同一个一级域名下的两个二级域名如www.helloweenvsfei.com和 images.helloweenvsfei.com也不能交互使用Cookie，因为二者的域名并不严格相同。如果想所有 helloweenvsfei.com名下的二级域名都可以使用该Cookie，需要设置Cookie的domain参数，例如：

Cookie cookie = new Cookie("time","20080808"); // 新建Cookie
    cookie.setDomain(".helloweenvsfei.com");           // 设置域名
    cookie.setPath("/");                              // 设置路径
    cookie.setMaxAge(Integer.MAX_VALUE);               // 设置有效期
    response.addCookie(cookie);                       // 输出到客户端

读者可以修改本机C:\\WINDOWS\\system32\\drivers\\etc下的hosts文件来配置多个临时域名，然后使用setCookie.jsp程序来设置跨域名Cookie验证domain属性。

注意：domain参数必须以点(“.”)开始。另外，name相同但domain不同的两个Cookie是两个不同的Cookie。如果想要两个域名完全不同的网站共有Cookie，可以生成两个Cookie，domain属性分别为两个域名，输出到客户端。   
Cookie的路径。

domain属性决定运行访问Cookie的域名，而path属性决定允许访问Cookie的路径（ContextPath）。例如，如果只允许/sessionWeb/下的程序使用Cookie，可以这么写：

Cookie cookie = new Cookie("time","20080808");     // 新建Cookie
    cookie.setPath("/session/");                          // 设置路径
    response.addCookie(cookie);                           // 输出到客户端

设置为“/”时允许所有路径使用Cookie。path属性需要使用符号“/”结尾。name相同但domain相同的两个Cookie也是两个不同的Cookie。

注意：页面只能获取它属于的Path的Cookie。例如/session/test/a.jsp不能获取到路径为/session/abc/的Cookie。使用时一定要注意。

7.Cookie的安全属性

HTTP协议不仅是无状态的，而且是不安全的。使用HTTP协议的数据不经过任何加密就直接在网络上传播，有被截获的可能。使用HTTP协议传输很机密的内容是一种隐患。如果不希望Cookie在HTTP等非安全协议中传输，可以设置Cookie的secure属性为 true。浏览器只会在HTTPS和SSL等安全协议中传输此类Cookie。下面的代码设置secure属性为true：

Cookie cookie = new Cookie("time", "20080808"); // 新建Cookie
    cookie.setSecure(true);                           // 设置安全属性
    response.addCookie(cookie);                        // 输出到客户端

原文地址：

[https://blog.csdn.net/canot/article/details/50667793][https_blog.csdn.net_canot_article_details_50667793]

### 问：Session共享有哪些解决方案？ ###

1、使用模拟session+ redis【可靠】

2、使用cookie，不安全

3、使用nginx负载均衡策略，ip绑定，不存在session共享问题

4、使用数据库，对数据库有压力

5、tomcat配置session共享

6、使用token重写session

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[20160215115519537]: /images/20220514/3f270a80eaca436488b6dc3e2bfcf3d0.png
[20160215110243357]: /images/20220514/33fdf20a41c646588bcd4300997d63d6.png
[https_blog.csdn.net_canot_article_details_50667793]: https://blog.csdn.net/canot/article/details/50667793