前言
会话(Session)跟踪是Web程序中常用的技术,用来跟踪用户的整个会话。常用的跟踪技术就是Cookie和Session。
Cookie通过在客户端记录信息确定用户身份,Session通过在服务器记录确定用户身份。
本章将系统的讲述Cookie和Session机制,并比较说明什么时候不能用Cookie,什么时候不能用Session。
Cookie机制
在程序中,会话跟踪是很重要的事情。理论上,一个用户的所有请求操作都属于同一个会话,而另一个用户的所有请求操作则应属于另一个会话,二者不能混淆。
例如用户A在超市购买的任何商品都应该放在A购物车内,不论用户A是什么时间购买的,这都是属于同一个会话,不能放入用户B或用户C的购物车里面,这不属于同一个会话。
而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,客户端与服务端的链接就会关闭,再次交换数据需要建立新的链接。这就意味着服务器无法从链接上面跟踪会话。
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是采用Cookie来跟踪会话。
1.什么是Cookie
Cookie意为“甜饼”,是由W3C组织提出,醉在有Netscape社区发展的一种机制。目前Cookie已经成为标准,所有的主流浏览器都支持Cookie。
由于HTTP是一种无状态的协议,服务器但从网络连接上无从知道用户的身份。怎么办呢?就给客户发一个通行证吧,每人一个,无论谁访问都必须携带自己的通行证。这样服务器就能从通行证上确认客户的身份了。这就是Cookie的工作原理。
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。当浏览器再次请求该网站时,浏览器把请求的网址连同该Cookie一同发送给服务器。服务器检查该Cookie,以此来辨别用户状态。服务器还可以根据需要修改Cookie的内容。
2.记录用户访问次数
Java中把Cookie封装成了java.servlt.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。
Cookie对象使用key-value属性对的形式保存用户状态,一个Cookie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java.servlet.http.*下面,所以JSP中不需要import该类
3.Cookie的不可跨域名性
很多网站都会使用Cookie。例如,Google会想客户端颁发Cookie,Baidu也会想客户颁发Cookie。那浏览器访问Google会不会带上Baidu的Cookie呢?或者相反,访问Baidu会不会带上Google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,Google也是只能操作Google的Cookie的。
Cookie在客户端是由浏览器来管理的。浏览器能够保证Google只能操作Google的Cookie,不能操作Baidu的,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的Cookie靠的是域名,Google和Baidu的域名不一样,因此Google不能操作Baidu的Cookie。
需要注意的是,虽然网站images.google.com与网站www.google.com同属于Google,但是域名不一样,二者同样不能互相操作彼此的Cookie。
4.Unicode编码:保存中文
中文与因为字符不同,中文属于Unicode字节,在内存中占4个字符,而英文属于ASCII字符,内存中自占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。
5.BASE64编码:保存二进制图片
Cookie不仅可以使用ASCII字符和Unicode字符,还可以使用二进制数据。例如在Cookie中使用数字证书,提供安全度。使用二进制数据时也需要进行编码。
注意:本程序仅用于展示Cookie中可以存储二进制内容,并不实用。由于浏览器每次求情服务器都会携带Cookie,因此Cookie不宜过多,否则影响速度。Cookie的内容应该少而精。
6.设置Cookie的所有属性
除了name与value之外,Cookie还具有其他几个常用的属性。每个属性对应一个grtter方法和一个setter方法。
Cookie类的所有属性表:
属 性 名 | 描 述 |
---|---|
String name | 该Cookie的名称。Cookie一旦创建,名称便不可更改 |
Object value | 该Cookie的值。如果值为Unicode字符,需要为字符编码。如果值为二进制数据,则需要使用BASE64编码 |
int maxAge | 该Cookie失效的时间,单位秒。如果为正数,则该Cookie在maxAge秒之后失效。如果为负数,该Cookie为临时Cookie,关闭浏览器即失效,浏览器也不会以任何形式保存该Cookie。如果为0,表示删除该Cookie。默认为–1 |
boolean secure | 该Cookie是否仅被使用安全协议传输。安全协议。安全协议有HTTPS,SSL等,在网络上传输数据之前先将数据加密。默认为false |
String path | 该Cookie的使用路径。如果设置为“/sessionWeb/”,则只有contextPath为“/sessionWeb”的程序可以访问该Cookie。如果设置为“/”,则本域名下contextPath都可以访问该Cookie。注意最后一个字符必须为“/” |
String domain | 可以访问该Cookie的域名。如果设置为“.google.com”,则所有以“google.com”结尾的域名都可以访问该Cookie。注意第一个字符必须为“.” |
String comment | 该Cookie的用处说明。浏览器显示Cookie信息的时候显示该说明 |
int version | 该Cookie使用的版本号。0表示遵循Netscape的Cookie规范,1表示遵循W3C的RFC 2109规范 |
7.Cookie的有效期
Cookie的maxAge决定着Cookie的有效期,单位为秒(Second)。Cookie中用过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,登陆网站时该Cookie仍然有效。下面代码中的Cookie信息将永远有效。
Cookie cookie = new Cookie("username","helloweenvsfei"); // 新建Cookie |
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","helloweenvsfei"); // 新建Cookie |
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。
8.Cookie的删除和修改
Cookie修改,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。
Cookie删除,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。注意是设置为0不是负数。负数代表关闭窗口就消失。
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。
9.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gelloweenvsfei.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 |
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。
10.Cookie的路径
domain实行决定运行访问Cookie的域名,而path属性决定允许访问Cookie的路径(ContextPath)。
例如如果允许/sessionWeb/下的程序实行Cookie,可以这么写
Cookie cookie = new Cookie("time","20080808"); // 新建Cookie |
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。
11.Cookie的安全属性
HTTP协议是无状态的,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实行为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 |
注意:secure属性并不能对Cookie内容加密,因而不能保证绝对的安全性。如果需要高安全性,需要在程序中对Cookie内容加密、解密,以防泄密。
12.JavaScript操作Cookie
Cookie是保存在浏览器端的,因此浏览器具有操作Cookie的先决条件。浏览器可以使用脚本程序如JavaScript或者VBScript等操作Cookie。这里以JavaScript为例介绍常用的Cookie操作。例如下面的代码会输出页面的所有Cookie。
<script>document.write(document.cookie);</script> |
由于JavaScript能够任意的读写Cookie,有些好事者便想使用JavaScript程序去窥探用户在其他网站的Cookie。不顾这是徒劳的,W3C组织早就意识到JavaScript对Cookie的读写所带来的安全隐患并加以防备了,W3C标准的浏览器会阻止JavaScript读写任何不属于自己网站的Coookie。换句话说,A网站的JavaScript程序读写B网站的Cookie不会有任何的结果。
13.案例:永久登录
如果用户是在自己家的电脑上上网,登录时就可以记住他的登录信息,下次访问时不需要再次登录,直接访问即可。实现方法是把登录信息如账号、密码等保存在Cookie中,并控制Cookie的有效期,下次访问时再验证Cookie中的登录信息即可。
保存登录信息有多种方案。最直接的是把用户名与密码都保持到Cookie中,下次访问时检查Cookie中的用户名与密码,与数据库比较。这是一种比较危险的选择,一般不把密码等重要信息保存到Cookie中。
还有一种方案是把密码加密后保存到Cookie中,下次访问时解密并与数据库比较。这种方案略微安全一些。如果不希望保存密码,还可以把登录的时间戳保存到Cookie与数据库中,到时只验证用户名与登录时间戳就可以了。
这几种方案验证账号时都要查询数据库。
本例将采用另一种方案,只在登录时查询一次数据库,以后访问验证登录信息时不再查询数据库。实现方式是把账号按照一定的规则加密后,连同账号一块保存到Cookie中。下次访问时只需要判断账号的加密规则是否正确即可。本例把账号保存到名为account的Cookie中,把账号连同密钥用MD1算法加密后保存到名为ssid的Cookie中。验证时验证Cookie中的账号与密钥加密后是否与Cookie中的ssid相等。相关代码如下:代码1.8 loginCookie.jsp
<%@ page language="java"pageEncoding="UTF-8" isErrorPage="false" %> |
登录时可以选择登录信息的有效期:关闭浏览器即失效、30天内有效与永久有效。通过设置Cookie的age属性来实现,注意观察代码。
提示:该加密机制中最重要的部分为算法与密钥。由于MD1算法的不可逆性,即使用户知道了账号与加密后的字符串,也不可能解密得到密钥。因此,只要保管好密钥与算法,该机制就是安全的。
Session机制
1.什么是Session
Session是另一种记录客户状态的机制,不同的是Cookie保存在客户端浏览器中,Session保存在服务器上。客户端浏览器访问服务器的时候,服务端把客户端信息以某种形式记录在服务器上,这就是Session。客户端浏览器再次访问时只需要从该Session中查找该客户的状态就可以了。
如果说Cookie机制是通过检查客户身上的”通行证”来确定客户身份的话,那么Session及时就是通过检查服务器上的”客户明细表”来确认身份。Session相当于程序在服务器上建立的一份客户档案,客户来访时只需要检查客户的档案表就可以了。
2.实现用户登录
Session对应的类为javax.servlet.http.HttpSession类。每个来访者对应一个Session对象,所有该客户的状态信息都保存在这个Session对象里。Session对象是在客户端第一次请求服务器的时候创建的。 Session也是一种key-value的属性对,通过getAttribute(Stringkey)和setAttribute(String key,Objectvalue)方法读写客户状态信息。Servlet里通过request.getSession()方法获取该客户的 Session,
HttpSession session = request.getSession(); // 获取Session对象 |
当多个客户端执行程序时,服务器会保存多个客户端的Session。获取Session的时候也不需要声明获取谁的Session。Session机制决定了当前客户只会获取到自己的Session,而不会获取到别人的Session。各客户的Session也彼此独立,互不可见。
提示:Session的使用比Cookie方便,但是过多的Session存储在服务器内存中,会对服务器造成压力。
3.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,服务器一般吧Session放在内存里。每个用户都会有一个独立的Session。如果Session内用过于复杂,当大量客户访问服务器时可能导致内存溢出。因此,Session里的信息尽量精简。
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、Serviet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,也可能使用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。
4.Session的有效期
由于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,服务器会把长时间没有活跃的Session从内存中删除。这个时间就是Session的超时时间。如果超过了超时时间没有访问过服务器,Session就自动失效。
Session的超时时间为maxUnactiveInterval属性,可以通过getMacInactiveInterval()获取,通过setMaxInacyiveInterval(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()方法可以是Session失效。
5.Session常用的方法
Session中包括各种办法,使用起来要比Cookie方便的多。Session的常用方法如下:
方 法 名 | 描 述 |
---|---|
void setAttribute(String attribute, Object value) | 设置Session属性。value参数可以为任何Java Object。通常为Java Bean。value信息不宜过大 |
String getAttribute(String attribute) | 返回Session属性 |
Enumeration getAttributeNames() | 返回Session中存在的属性名 |
void removeAttribute(String attribute) | 移除Session属性 |
String getId() | 返回Session的ID。该ID由服务器自动创建,不会重复 |
long getCreationTime() | 返回Session的创建日期。返回类型为long,常被转化为Date类型,例如:Date createTime = new Date(session.get CreationTime()) |
long getLastAccessedTime() | 返回Session的最后活跃时间。返回类型为long |
int getMaxInactiveInterval() | 返回Session的超时时间。单位为秒。超过该时间没有访问,服务器认为该Session失效 |
void setMaxInactiveInterval(int second) | 设置Session的超时时间。单位为秒 |
void putValue(String attribute, Object value) | 不推荐的方法。已经被setAttribute(String attribute, Object Value)替代 |
Object getValue(String attribute) | 不被推荐的方法。已经被getAttribute(String attr)替代 |
boolean isNew() | 返回该Session是否是新创建的 |
void invalidate() | 使该Session失效 |
Tomcat中Session的默认超时时间为20分钟。通过setMaxInactiveInterval(int seconds)修改超时时间。可以修改web.xml改变Session的默认超时时间。例如修改为60分钟:
<session-config> |
*注意:参数的单位为分钟,而setMaxInactiveInterval(int s)单位为秒。
*
6.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,他的正常运行任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链接来判断是否为同一客户,因此服务器先客户端浏览器发送一个名为JSESSIONID的Cookie,他的值为该Session的id(也就是HTTPSession.getId()的返回值)。Session依据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,并且个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。
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。
7.URL地址重写
URl地址重写是对客户端不支持Cookie的解决方案。URL地址重写的原理是将该用户Session的id信息重写到URL地址中。服务器能够顾解析重写后的URL获取Session的id。这样即使客户端不支持Cookie,也可以使用Session来记录用户状态。HttpServletResponse类提供了encodeURL(Stringurl)实现URL地址重写。
例如:
<td> |
即在文件名的后面,在URL参数的前面添加了字符串”;jsessionid=xxx”。其中xxx为Session的id。分分析一下可以知道,添加的jsessinid字符串即不会影响请求的文件名,也不会影响提交的地址栏参数。用户单击这个链接的时候会把Session的id通过URL提交到服务器上,服务器听过解析URL地址获得Session的id。
如果页面重定向(Redirection),URL底子重写可以这样写:
<% |
效果跟response.encodeURL(String url)是一样的:如果客户端支持Cookie,生成原URL地址,如果不支持Cookie,传回重写后的带有jsessionid字符串的地址。
对于WAP程序,由于大部分的手机浏览器都不支持Cookie,WAP程序都会采用URL地址重写来跟踪用户会话。比如用友集团的移动商街等。
注意:TOMCAT判断客户端浏览器是否支持Cookie的依据是请求中是否含有Cookie。尽管客户端可能会支持Cookie,但是由于第一次请求时不会携带任何Cookie(因为并无任何Cookie可以携带),URL地址重写后的地址中仍然会带有jsessionid。当第二次访问时服务器已经在浏览器中写入Cookie了,因此URL地址重写后的地址中就不会带有jsessionid了。
8.Session中禁止使用Cookie
既然既然WAP上大部分的客户浏览器都不支持Cookie,索性禁止Session使用Cookie,统一使用URL地址重写会更好一些。Java Web规范支持通过配置的方式禁用Cookie。下面举例说一下怎样通过配置禁止使用Cookie。
打开项目sessionWeb的WebRoot目录下的META-INF文件夹(跟WEB-INF文件夹同级,如果没有则创建),打开context.xml(如果没有则创建),编辑内容如下:
代码1.11 /META-INF/context.xml
<?xml version='1.0' encoding='UTF-8'?> |
或者修改Tomcat全局的conf/context.xml,修改内容如下:
代码1.12 context.xml
<!-- The contents of this file will be loaded for eachweb application --> |
部署后TOMCAT便不会自动生成名JSESSIONID的Cookie,Session也不会以Cookie为识别标志,而仅仅以重写后的URL地址为识别标志了。
注意:该配置只是禁止Session使用Cookie作为识别标志,并不能阻止其他的Cookie读写。也就是说服务器不会自动维护名为JSESSIONID的Cookie了,但是程序中仍然可以读写其他的Cookie。