Cookie和Session

Posted 2020-07-06 end

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。常用的会话跟踪技术是Cookie与Session。Cookie通过在客户端记录信息确定用户身份，Session通过在服务器端记录信息确定用户身份。

本章将系统地讲述Cookie与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

Cookie技术是客户端的解决方案，Cookie就是由服务器发给客户端的特殊信息，而这些信息以文本文件的方式存放在客户端，然后客户端每次向服务器发送请求的时候都会带上这些特殊的信息。让我们说得更具体一些：当用户使用浏览器访问一个支持Cookie的网站的时候，用户会提供包括用户名在内的个人信息并且提交至服务器；接着，服务器在向客户端回传相应的超文本的同时也会发回这些个人信息，当然这些信息并不是存放在HTTP响应体（Response Body）中的，而是存放于HTTP响应头（Response Header）；当客户端浏览器接收到来自服务器的响应之后，浏览器会将这些信息存放在一个统一的位置，对于Windows操作系统而言，我们可以从： [系统盘]:\Documents and Settings\[用户名]\Cookies目录中找到存储的Cookie；自此，客户端再向服务器发送请求的时候，都会把相应的Cookie再次发回至服务器。而这次，Cookie信息则存放在HTTP请求头（Request Header）了。有了Cookie这样的技术实现，服务器在接收到来自客户端浏览器的请求之后，就能够通过分析存放于请求头的Cookie得到客户端特有的信息，从而动态生成与该客户端相对应的内容。通常，我们可以从很多网站的登录界面中看到“请记住我”这样的选项，如果你勾选了它之后再登录，那么在下一次访问该网站的时候就不需要进行重复而繁琐的登录动作了，而这个功能就是通过Cookie实现的。

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应该属于同一个会话，而另一个用户的所有请求操作则应该属于另一个会话，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的购物车内，不论是用户A什么时间购买的，这都是属于同一个会话的，不能放入用户B或用户C的购物车内，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。

如果你把Cookies看成为http协议的一个扩展的话，理解起来就容易的多了，其实本质上cookies就是http的一个扩展。有两个http头部是专门负责设置以及发送cookie的,它们分别是Set-Cookie以及Cookie。当服务器返回给客户端一个http响应信息时，其中如果包含Set-Cookie这个头部时，意思就是指示客户端建立一个cookie，并且在后续的http请求中自动发送这个cookie到服务器端，直到这个cookie过期。如果cookie的生存时间是整个会话期间的话，那么浏览器会将cookie保存在内存中，浏览器关闭时就会自动清除这个cookie。另外一种情况就是保存在客户端的硬盘中，浏览器关闭的话，该cookie也不会被清除，下次打开浏览器访问对应网站时，这个cookie就会自动再次发送到服务器端。一个cookie的设置以及发送过程分为以下四步：

客户端发送一个http请求到服务器端 服务器端发送一个http响应到客户端，其中包含Set-Cookie头部 客户端发送一个http请求到服务器端，其中包含Cookie头部 服务器端发送一个http响应到客户端

这个通讯过程也可以用以下下示意图来描述：

在客户端的第二次请求中包含的Cookie头部中，提供给了服务器端可以用来唯一标识客户端身份的信息。这时，服务器端也就可以判断客户端是否启用了cookies。尽管，用户可能在和应用程序交互的过程中突然禁用cookies的使用，但是，这个情况基本是不太可能发生的，所以可以不加以考虑，这在实践中也被证明是对的。

除了cookies,客户端还可以将发送给服务器的数据包含在请求的url中，比如请求的参数或者请求的路径中。 我们来看一个常规的http get 请求例子：

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

另外一种客户端传递数据到服务器端的方式是将数据包含在http请求的内容区域内。 这种方式需要请求的类型是POST的，看下面一个例子：

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

foo=bar

在一个请求中，可以同时包含这两种形式的数据：

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

mypost=bar

这两种传递数据的方式，比起用cookies来传递数据更稳定，因为cookie可能被禁用，但是以GET以及POST方式传递数据时，不存在这种情况。我们可以将PHPSESSID包含在http请求的url中，就像下面的例子一样：

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

什么是Cookie

Cookie意为“甜饼”，是由W3C组织提出，最早由Netscape社区发展的一种机制。目前Cookie已经成为标准，所有的主流浏览器如IE、Netscape、Firefox、Opera等都支持Cookie。

由于HTTP是一种无状态的协议，服务器单从网络连接上无从知道客户身份。怎么办呢？就给客户端们颁发一个通行证吧，每人一个，无论谁访问都必须携带自己通行证。这样服务器就能从通行证上确认客户身份了。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。

查看某个网站颁发的Cookie很简单。在浏览器地址栏输入javascript:alert (document. cookie)就可以了。JavaScript脚本会弹出一个对话框显示本网站颁发的所有Cookie的内容。

上图中弹出的对话框中显示的为Baidu网站的Cookie。其中第一行BAIDUID记录的就是笔者的身份helloweenvsfei，只是Baidu使用特殊的方法将Cookie信息加密了。

注意：Cookie功能需要浏览器的支持。如果浏览器不支持Cookie（如大部分手机中的浏览器）或者把Cookie禁用了，Cookie功能就会失效。不同的浏览器采用不同的方式保存Cookie。IE浏览器会在“C:\Documents and Settings\你的用户名\Cookies”文件夹下以文本文件形式保存，一个文本文件保存一个Cookie。

记录用户访问次数

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。

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。

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。

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。

注意：用户登录网站www.google.com之后会发现访问images.google.com时登录信息仍然有效，而普通的Cookie是做不到的。这是因为Google做了特殊处理。本章后面也会对Cookie做类似的处理。

Unicode编码：保存中文

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。

BASE64编码：保存二进制图片

Cookie不仅可以使用ASCII字符与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。由于浏览器每次请求服务器都会携带Cookie，因此Cookie内容不宜过多，否则影响速度。Cookie的内容应该少而精。

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getter方法与一个setter方法。Cookie类的所有属性如下所示。

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。

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","helloweenvsfei"); // 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：

Cookie cookie = new Cookie("username","helloweenvsfei"); // 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。

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。

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不同的两个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。

1. domain表示的是cookie所在的域，默认为请求的地址，如网址为www.test.com/test/test.aspx，那么domain默认为www.test.com。而跨域访问，如域A为t1.test.com，域B为t2.test.com，那么在域A生产一个令域A和域B都能访问的cookie就要将该cookie的domain设置为.test.com；如果要在域A生产一个令域A不能访问而域B能访问的cookie就要将该cookie的domain设置为t2.test.com。

2. path表示cookie所在的目录，默认为/，就是根目录。在同一个服务器上有目录如下：/test/,/test/cd/,/test/dd/，现设一个cookie1的path为/test/，cookie2的path为/test/cd/，那么test下的所有页面都可以访问到cookie1，而/test/和/test/dd/的子页面不能访问cookie2。这是因为cookie能让其path路径下的页面访问。

3. 浏览器会将domain和path都相同的cookie保存在一个文件里，cookie间用*隔开。

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

提示：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。

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本页面所有的Cookie。

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

`

由于JavaScript能够任意地读写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。不过这是徒劳的，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Cookie。换句话说，A网站的JavaScript程序读写B网站的Cookie不会有任何结果。

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： loginCookie.jsp：

<%@ page language="java" pageEncoding="UTF-8" isErrorPage="false" %>

<%!                                                  // JSP方法

    private static final String KEY =":[email protected]"; // 密钥 

 

    public final static String calcMD1(String ss) { // MD1 加密算法

       String s = ss == null ? "" : ss; // 若为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();                          // 获取字节

           MessageDigestmdTemp = MessageDigest.getInstance("MD1"); // 获取MD1

           mdTemp.update(strTemp);                                // 更新数据

           byte[] md =mdTemp.digest();                        // 加密

           int j =md.length;                                 // 加密后的长度

           char str[] = new char[j * 2];                       // 新字符串数组

           int k =0;                                         // 计数器k

           for (int i = 0; i< j; i++) {                       // 循环输出

               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");          // 设置request编码

   response.setCharacterEncoding("UTF-8");        // 设置response编码

 

   String action =request.getParameter("action"); // 获取action参数

 

   if("login".equals(action)) {                       // 如果为login动作

        String account =request.getParameter("account"); // 获取account参数

        String password =request.getParameter("password"); // 获取password参数

        int timeout = new Integer(request.getParameter("timeout")); // 获取timeout参数

 

        String ssid =calcMD1(account + KEY); // 把账号、密钥使用MD1加密后保存

 

        Cookie accountCookie = new Cookie("account", account); // 新建Cookie

        accountCookie.setMaxAge(timeout);              // 设置有效期

 

        Cookie ssidCookie =new Cookie("ssid", ssid);   // 新建Cookie

       ssidCookie.setMaxAge(timeout);                 // 设置有效期

 

       response.addCookie(accountCookie);             // 输出到客户端

       response.addCookie(ssidCookie);            // 输出到客户端

 

       // 重新请求本页面，参数中带有时间戳，禁止浏览器缓存页面内容

       response.sendRedirect(request.getRequestURI() + "?" + System.currentTimeMillis());

       return;

    } else if("logout".equals(action)) {                  // 如果为logout动作

       CookieaccountCookie = new Cookie("account", ""); // 新建Cookie，内容为空

       accountCookie.setMaxAge(0); // 设置有效期为0，删除

 

       Cookie ssidCookie =new Cookie("ssid", ""); // 新建Cookie，内容为空

       ssidCookie.setMaxAge(0);                   // 设置有效期为0，删除

       response.addCookie(accountCookie);         // 输出到客户端

       response.addCookie(ssidCookie);         // 输出到客户端

       // 重新请求本页面，参数中带有时间戳，禁止浏览器缓存页面内容

       response.sendRedirect(request.getRequestURI() + "?" + System.currentTimeMillis());

       return;

    }

    boolean login = false;                        // 是否登录

    String account = null;                        // 账号

    String ssid = null;                           // SSID标识

 

    if(request.getCookies() !=null) {               // 如果Cookie不为空

        for(Cookie cookie : request.getCookies()) {  // 遍历Cookie

           if(cookie.getName().equals("account"))  // 如果Cookie名为 account

               account = cookie.getValue();       // 保存account内容

           if(cookie.getName().equals("ssid")) // 如果为SSID

               ssid = cookie.getValue();          // 保存SSID内容

        }

    }

    if(account != null && ssid !=null) {    // 如果account、SSID都不为空

        login = ssid.equals(calcMD1(account + KEY)); // 如果加密规则正确, 则视为已经登录

    }

%>

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01Transitional//EN">

       <legend><%= login ? "欢迎您回来" : "请先登录"%></legend>

        <% if(login){%>

            欢迎您, ${cookie.account.value }.   

           <a href="${pageContext.request.requestURI }?action=logout">

            注销</a>

        <% } else { %>

        <form action="${ pageContext.request.requestURI }?action=login" method="post">

           <table>

               <tr><td>账号： </td>

                   <td><input type="text"name="account" style="width:

                   200px; "></td>

               </tr>

               <tr><td>密码： </td>

                   <td><inputtype="password" name="password"></td>

               </tr>

               <tr>

                   <td>有效期： </td>

                   <td><inputtype="radio" name="timeout" value="-1"

                   checked> 关闭浏览器即失效  <input type="radio"

                   name="timeout" value="<%= 30 *24 * 60 * 60 %>"> 30天

                   内有效 <input type="radio" name="timeout" value= 

                   "<%= Integer.MAX_VALUE %>"> 永久有效  </td> </tr>

               <tr><td></td>

                   <td><input type="submit"value=" 登  录 " class=&nbs