cookie和session的示例分析

這篇文章給大家分享的是有關cookie和session的示例分析的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，一起跟隨小編過來看看吧。

cookie和session在java web開發中扮演了十分重要的作用，本篇文章對其中的重要知識點做一些探究和總結。

1.cookie存在于瀏覽器

隨意打開一個網址，用火狐的調試工具，隨意選取一個鏈接，查看其請求頭。你就會看到cookie的信息。如下圖所示。

如上圖所示，我們訪問了新浪網，通過火狐瀏覽器的調試窗口可以看到cookie存在于請求頭也就是httprequest中，并且是以鍵值對（數組）的形式存在。

只要有請求，就會在請求頭攜帶一個cookie的數組（鍵值對）。cookie是瀏覽器層面的東西。

2.java中獲取cookie

事實上，在java的servlet體系里，我們可以通過如下方式獲取cookie.

HttpServletRequest req=ServletActionContext.getRequest();
    Cookie[] cookies=req.getCookies();
    for(int i=0;i<cookies.length;i++){
      Cookie cookie=cookies[i];
      System.out.println("name:"+cookie.getName()+",domain"+cookie.getDomain()+",value:"+cookie.getValue()+",maxage:"+cookie.getMaxAge());
    }

可以看到，在servlet體系中，把cookie作為一個屬性放到了HttpRequest對象里面。通過getCookies（）方法得到一個cookie數組。

我們在一個action中加入上述代碼，并且訪問這個action，則可以看到控制臺打印出如下信息。

servlet對cookie進行了封裝，cookie對象有幾個屬性，如name，domain，value，maxage等，具體的意義可以參考servlet的api文檔。

以上的請求的cookie是我首次訪問某一個網站的鏈接時候產生的。可以看到cookie數組中只有一個元素。這邊先注意一下，后續會有更進一步的說明。

3.java中向cookie中添加元素

說了獲取cookie數組和cookie，我們一定也想知道如何把我們自己的一些信息放進cookie，其實很簡單。http的一次請求總是伴隨著一次響應，我們就將cookie信息放入到響應中，傳遞給瀏覽器。在java下代碼是這樣寫的。

HttpServletResponse res=ServletActionContext.getResponse();
    Cookie cookie=new Cookie("xdx", "i'm xdx");
    res.addCookie(cookie);

可以看到當我們發起這個請求時，在響應頭有下列信息。

也就是通過這次請求，我們把xdx=i'm xdx 這個cookie通過response放進了瀏覽器。

當我們再次訪問該網站上的其他頁面的時候，在請求頭都將帶有這個cookie。如下圖所示。

而假如我們清除歷史記錄，包括cookie。

再次訪問該網站的某一個地址。剛才我們加進去的cookie就不存在了。

總結來說就是：servlet通過response將cookie放入到cookie數組中，這樣瀏覽器端就會擁有這一個cookie信息。瀏覽器會在以后的請求過程中把這個cookie信息放在請求頭。

4.session是什么

session我們一般指的是HTTPSession，為了理解它，我們直接打開HttpSession的源碼來一看究竟。

/**
 *
 * Provides a way to identify a user across more than one page
 * request or visit to a Web site and to store information about that user.
 *
 * <p>The servlet container uses this interface to create a session
 * between an HTTP client and an HTTP server. The session persists
 * for a specified time period, across more than one connection or
 * page request from the user. A session usually corresponds to one 
 * user, who may visit a site many times. The server can maintain a 
 * session in many ways such as using cookies or rewriting URLs.
 *
 * <p>This interface allows servlets to 
 * <ul>
 * <li>View and manipulate information about a session, such as
 *   the session identifier, creation time, and last accessed time
 * <li>Bind objects to sessions, allowing user information to persist 
 *   across multiple user connections
 * </ul>
 *
 * <p>When an application stores an object in or removes an object from a
 * session, the session checks whether the object implements
 * {@link HttpSessionBindingListener}. If it does, 
 * the servlet notifies the object that it has been bound to or unbound 
 * from the session. Notifications are sent after the binding methods complete. 
 * For session that are invalidated or expire, notifications are sent after
 * the session has been invalidated or expired.
 *
 * <p> When container migrates a session between VMs in a distributed container
 * setting, all session attributes implementing the {@link HttpSessionActivationListener}
 * interface are notified.
 * 
 * <p>A servlet should be able to handle cases in which
 * the client does not choose to join a session, such as when cookies are
 * intentionally turned off. Until the client joins the session,
 * <code>isNew</code> returns <code>true</code>. If the client chooses 
 * not to join
 * the session, <code>getSession</code> will return a different session
 * on each request, and <code>isNew</code> will always return
 * <code>true</code>.
 *
 * <p>Session information is scoped only to the current web application
 * (<code>ServletContext</code>), so information stored in one context
 * will not be directly visible in another.
 *
 * @author  Various
 *
 * @see   HttpSessionBindingListener
 * @see   HttpSessionContext

簡單的翻譯一下：

--提供一個在多頁面請求切換的情況下用于驗證、存儲用戶信息的手段。

--servlet容器使用Httpsession來創建連接客戶端和服務端的一個會話（session）。這個會話能持續一段指定的時間（也就是我們常說的session過期時間），該會話能在多個請求之間共享。

--這個會話一般跟用戶信息關聯，由于這個用戶可能多次訪問網站，所以我們把他們存儲在這個會話（也就是httpsession）里。

--服務端通常是通過cookies或者rewriting URLs來保持一個session。

我的理解，session是一種持久的會話，它的存在主要是為了克服http無狀態的特點，關于http無狀態，或者說沒有記憶，這里不多闡述，涉及到計算機網絡的知識，簡單來說就是http一次請求對應一次響應，在這個過程中會攜帶一些信息，但這些信息也僅僅在這個過程中有效。當一個請求結束，我們進入下一個請求的時候，上一個請求里面的信息對當前的請求就沒什么意義了，因為當前的請求根本不會知道上一個請求里面所包含的信息。

那么當我們需要一些在各個請求都能公用的信息的時候，該怎么辦呢？有很多辦法，可以把信息存在數據庫，然后每次從數據庫去取出來，當然io存取會浪費很多時間，它僅僅針對大數據量。還有一種就是將這些信息存在內存當中。沒錯session其實就是這樣一種對象，他把項目當中一些常用的信息存在內存當中，這些常用的信息通常是跟用戶相關的，比如用戶名，用戶昵稱，用戶角色等。因為他們需要經常用到，所以把這些信息存在session中進行管理再好不過了。

5.如何獲取一個session

在servlet體系里，我們可以用如下代碼來獲取session。

HttpServletRequest request = ServletActionContext.getRequest();
    HttpSession httpSession=request.getSession();
    System.out.println(httpSession);

我們來查閱HttpServletRequest的源碼，看看其getSession()方法。

/**
   *
   * Returns the current session associated with this request,
   * or if the request does not have a session, creates one.
   * 
   * @return    the <code>HttpSession</code> associated
   *      with this request
   *
   * @see  #getSession(boolean)
   *
   */

  public HttpSession getSession();

它的解釋是返回當前與request關聯的session，如果這個請求不存在session，就新建一個。

我們在兩個請求中加入上述代碼并運行，得到如下結果。

可以看到在整個項目內，這個session被共享著調用。

6.session和cookie到底有什么關系呢？

簡單點說，每一個session對象都有一個sessionId,而在cookie數組中，又一個元素叫做JSESSIONID，服務器將session對象的sessionId,以名稱叫做JSESSIONID，值為sessionId的形式存入cookie數組中，這樣cookie和session就發生了關聯。

上面的描述可以用下圖來表示。

上述的過程可以用類似如下的代碼來實現。

HttpServletRequest req=ServletActionContext.getRequest();
    HttpServletResponse res=ServletActionContext.getResponse();
    Cookie cookie=new Cookie("JSESSIONID", req.getSession().getId());
　　　　　res.addCookie(cookie);

只不過我們并不需要寫這個代碼，servlet自動幫我們完成了如上的操作。

7.具體過程

具體的過程是這樣的：

（1）當我們首次在某個請求中通過調用request.getSession去獲取session的時候（這個調用不一定是顯式的，很多框架把session封裝成map等其他的類型，名稱也不一定是session，但是本質都是在調用session），首先servlet通過getCookie的到本次請求的cookie信息，然后去尋找cookie數組中是否有否有一個名為JSESSIONID的cookie，沒有的話就創建一個session，并且把sessionId做為JSESSIONID這個cookie的值，然后調用addCookie（）方法把該cookie放入cookie數組。

（2）如果上一步中從cookie數組中取到的cookie數組已經包含了JSESSIONID這個cookie，這時候我我們取出JSESSIONID的值，然后去內存中的session（內存中有很多session）去尋找對應的sessionId為JSESSIONID的值的session，如果找得到的話，就使用這個session，找不到的話，就新建一個session，并且同樣的調用addCookie（）方法覆蓋掉原來的JSESSIONID這個cookie的值。

上述的過程可以用類似如下的代碼來表示。

HttpServletRequest req=ServletActionContext.getRequest();//具體獲取request的情況可能有所不同
  HttpSession session;
    Cookie JSESSIONID=null;
    Cookie[] cookies=req.getCookies();
    for(int i=0;i<cookies.length;i++){
      Cookie cookie=cookies[i];
      if(cookie.getName().equals("JSESSIONID")){
        JSESSIONID=cookie;
      }
    }
    if(JSESSIONID==null){
      session= createSession();//創建一個session
    }else{
     session=findSessionBySessionId(JSESSIONID.getValue());//通過sessionId獲取session
      if(session==null){
        session= createSession();//創建一個session
      }
      HttpServletRequest req=ServletActionContext.getResponse();//具體情況可能有所不同
      Cookie cookie=new Cookie("JSESSIONID", session.getId());
      res.addCookie(cookie);

我們將瀏覽器緩存清除，這樣cookie中就沒有JSESSIONID了，然后我們訪問一個action。如下。

8.當我們清空瀏覽器的時候，session會消失嗎？

這個問題包含著一些陷阱。因為很多時候當我們清空瀏覽器以后，確實需要重新登錄系統才可以操作，所以很多人自然而然認為清空瀏覽器緩存（包含cookie）以后。session就會消失。

其實這種結論是錯誤的。要知道，session是存在于服務器的，你清除瀏覽器緩存，只是清除了cookie，跟session一點關系都沒有。那么為什么我們卻不能訪問網站，而需要重新登錄了呢？

一般的web項目會通過session來判斷用戶是否有登錄，常用的判斷語句是if(session.get("userId")==null。如果為空，則表示需要重新登錄。這時候其實隱式地調用了getSession()方法，這就回到了上一步我們所講的session獲取的具體步驟了。

因為清空了瀏覽器緩存，這時候cookie數組中必定不會有JSESSIONID這個cookie，所以必須得新建一個session，用新的sessionId來給JSESSIONID這個cookie賦值。由于是新建的session，session中必定沒有userId這樣的屬性值，所以判斷結果自然為空，所以需要重新登錄。這次賦值以后，下一次再請求該網站的時候，由于cookie數組中已經有了JSESSIONID這個cookie，并且能通過該JSESSIONID的值找到相應的session，所以就不需要再重新登錄了。

9.討論幾種極端情況

第一種：當項目正常運行，我們清空瀏覽器，cookie和session會發生什么變化。

因為清空了瀏覽器，所以不會存在JSESSIONID這個cookie，servlet無法找到對應的session，所以他會新建一個session，然后在本次請求的響應中將sessionId傳入cookie中。

下一次請求，cookie數組中就帶有JSESSIONID這個cookie了，servlet就可以找到對應的session，沿用即可。

第二種：瀏覽器正常，項目重啟（可停止tomcat來模擬這種情況），cookie和session會發生什么變化。

因為項目重啟，內存中的一切session都消失了，雖然訪問一個action，請求頭中有JSESSIONID這個cookie，但是通過它的值（sessionId）并不能找到session（因為根本沒有任何session），所以還是得重新創建一個session，并且這個session的sessionId跟當前cookie數組中的JSESSIONID的值不一樣，所以它會將新的sessionId覆蓋掉cookie數組中原來的JSESSIONID，并且由于此時的session是嶄新的，所以他不可能有userId這樣的屬性值，所以在攔截的時候依然會被截獲，因此也是需要重新登錄的。

有興趣的同學可以去試驗一下。

10.session的時限

可以通過setMaxInactiveInterval（）方法來設置session的時限，比如可以設為半個小時。這個時間指的是session不活躍開始計算的時間。超過這個時間，session就失效了。此時若再getSession(),則會創建一個新的session，并且其sessionId為此時瀏覽器中JSESSIONID的值。

有三種方式來設置session的時限：

--通過在web容器中設置（以tomcat為例），在tomcat-7.0\conf\web.xml中設置，以下是tomcat7.0中默認配置：

<session-config>
<session-timeout>30</session-timeout>
</session-config>

--通過web項目的web.xml文件來設置。設置15分鐘失效。

<session-config>
<session-timeout>15</session-timeout>
</session-config>

--直接在代碼中設置

session.setMaxInactiveInterval(30*60);//以秒為單位，即在沒有活動30分鐘后，session將失效

上述三種方法的優先級：1<2<3.

我們來做個試驗，在web.xml中設置session的過期時間為1分鐘，然后觀察session和cookie的變化。

第一次訪問：

過了一分鐘后，再次訪問

發現還是沒變，但馬上再次訪問。

結合我們之前所說的session和cookie的作用過程來解釋一下：第二次訪問的時候，因為過了一分鐘，超過了session的過期時間，所以此時雖然cookie中還是原來的sessionID(這也是為什么第二次與第一次的請求頭中SessionID相同的原因），但是通過此SessionID是無法再找到那個已經失效的session，所以服務端必須重新創建一個session，并且把新的sessionID放到cookie中，覆蓋掉原來舊的。所以當我們馬上再次訪問的時候，這一次就是新的cookie了。

ps:其實這個過程跟服務端暫停服務的效果是一樣的，只不過服務端暫停服務影響的是內存中的所有session,而session過期只是影響當前過期的這個session。

pss:cookie過期與session過期類似，只不過是發生在客戶端，大家可以依照前面講的作用過程試著推導cookie過期會發生什么事情。

psss:如果用了redis等內存數據庫來管理session，那么設置過期時間將不起作用。

12.非瀏覽器平臺使用session

cookie依賴于瀏覽器，session依賴于服務器。如果項目不在瀏覽器上面運行，那么cookie也就無用武之地，但是我們還是想要使用session。不巧的是，session依賴cookie進行管理，這時候要怎么辦呢？

舉個很常見的場景，我們想要在安卓，或者ios、或者微信小程序等非瀏覽器的項目中使用session。這時候這些客戶端不會自動幫我們做管理cookie的工作。那么這時候我們需要自己來做。

前面講到過，servlet底層幫我們自動使用cookie來管理session，大體過程是：從cookie中找尋sessionID，根據sessionID去找session，找到合適的就用，找不到的話就新建一個，并且用新的sessionID覆蓋掉cookie中舊的。

而現在需要明白兩點：

（1）我們沒有瀏覽器了，所以不會在http的請求頭中攜帶cookie信息，servlet后臺收不到cookie信息，自然找不到JESSIONID，所以他會在每次請求都創建一個新的session，這對于服務端來說，是一筆嚴重的性能開銷。

（2）因為沒有瀏覽器了，servlet在更新完sessionID以后，不會自動執行set-cookie操作將新的sessionID去覆蓋舊的cookie中的JESSIONID的值。

根據以上兩點，我我們需要做如下幾件事情。

（1）：模擬http請求的時候在請求頭中帶上cookie,在cookie中塞入從JESSIONID。這樣服務端就可以取到JESSIONID,從而獲取sessionID,進行比對來獲取session；

（2），在響應給客戶端的時候，手動調用set-cookie方法將本次的sessionID放入JESSIONID中，這樣客戶端就可以得到最新的JESSIONID。

（3）：然后客戶端需要維護一個cookie的靜態變量（或者用其他方法，總之就是維護一個cookie的內存變量）。將服務端響應回來的JESSIONID的值存在這個變量里面。作為下次請求的時候放入請求頭。

（4）：我們同樣可以在服務端寫一個攔截器，客戶端的每個請求都必須先經過攔截器，這樣就可以通過session來判斷用戶是否處于登錄狀態了。這個過程與在瀏覽器平臺毫無二致。

下面我們來實現上面的功能。

由于本人不會寫安卓和iOS的代碼，所以以一個客戶端程序來模擬安卓端。

首先，定義一個靜態變量用于存儲JESSIONID.初始值為空。

public static String J_SESSIONID="";

接下來我們編寫模擬http請求的類，需要在這個類中的請求頭中加入cookie,并且在響應的時候得到響應頭中的cookie.具體代碼如下。

public static String http4Cookie(String url, String param,String jsessionId) {
    String result = "";
    BufferedReader in = null;
    try {
      String urlNameString = url + "?" + param;
      URL realUrl = new URL(urlNameString);
      // 打開和URL之間的連接
      HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) realUrl
          .openConnection();
      // 設置通用的請求屬性
      connection.setRequestProperty("accept", "*/*");
      connection.setRequestProperty("connection", "Keep-Alive");
      connection.setRequestProperty("user-agent",
          "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1;SV1)");
      connection.setRequestProperty("Cookie", "JSESSIONID="+jsessionId);//請求頭中加入JessionID
      // 建立實際的連接
      connection.connect();
      // 獲取所有響應頭字段
      Map<String, List<String>> map = connection.getHeaderFields();
      // 遍歷所有的響應頭字段,獲取響應頭中的JESSIONID信息
       for (String key : map.keySet()) {
//         System.out.println(key + "--->" + map.get(key));
         if("Set-Cookie".equals(key)){
           String setCookie=map.get(key).toString();
           String newJessionId=setCookie.substring(12,setCookie.lastIndexOf("]"));
           J_SESSIONID=newJessionId;// 維護新的J_SESSIONID
           System.out.println(setCookie.substring(12,setCookie.lastIndexOf("]")));
         }
       }
      // 定義 BufferedReader輸入流來讀取URL的響應
      in = new BufferedReader(new InputStreamReader(
          connection.getInputStream(), "utf-8"));
      String line;
      while ((line = in.readLine()) != null) {
        result += line;
      }
    } catch (Exception e) {
      System.out.println("發送GET請求出現異常！" + e);
      e.printStackTrace();
    }
    // 使用finally塊來關閉輸入流
    finally {
      try {
        if (in != null) {
          in.close();
        }
      } catch (Exception e2) {
        e2.printStackTrace();
      }
    }
    return result;
  }

然后我們在服務端寫一個Action讓客戶端來模擬請求。

@ResponseBody
  @RequestMapping("httpCookieTest")
  public String httpTest(HttpServletRequest req,HttpServletResponse res) {
    Cookie[]cookies=req.getCookies();
    for(Cookie cookie:cookies){
      if(cookie.getName().equals("JSESSIONID"));
      System.out.println(cookie.getValue());
    }
    OutPutMsg.outPutMsg(res, req, "httpCookieTest");
    return null;
  }

特別注意這里的OutPutMsg，它的代碼如下。

public static void outPutMsg(HttpServletResponse response,HttpServletRequest request,String msg) {
    response.setCharacterEncoding("utf-8");
    String sessionId = request.getSession().getId();
    response.setContentType("text/html; charset=UTF-8"); 
    response.setHeader("Set-Cookie", "JSESSIONID=" + sessionId);
    PrintWriter writer = null;
    try {
      writer = response.getWriter();
      writer.print(msg);
      writer.flush();
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      if (writer != null)
        writer.close();
    }
  }

注意到第4和第5行代碼，這兩行代碼往響應頭中加入了此時的sessionId,作為JSESSIONID的值，放入到cookie中。這樣客戶端才能從響應頭中獲取最新的JSESSIONID，以更新靜態變量J_SESSIONID的值，對應http4Cookie中的代碼。

然后我們來看看客戶端的主函數。

public static void main(String args[]){
    HttpUtil.http4Cookie("http://192.168.1.185:8080/warrior/httpCookieTest","1=1",J_SESSIONID);
  }

這樣以后，其實這個過程已經跟瀏覽器的cookie運作機制并無二致了。

最后，我們在寫一個攔截器，對所有客戶端請求進行攔截。客戶端每次請求之間都率先訪問這個攔截器。

@ResponseBody
  @RequestMapping("otherPlatformIntercept")
  public String otherPlatformIntercept(HttpServletRequest req){
    HttpSession httpSession=req.getSession();
    if(httpSession.getAttribute("userId")!=null){
      return "valid";
    }
    return "Invalid";
  }

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