session對象機制--很詳細

目錄：

一、術語session

二、HTTP協定與狀态保持

三、了解cookie機制

四、了解session機制

五、了解javax.servlet.http.HttpSession

六、HttpSession常見問題

七、跨應用程式的session共享

八、總結

參考文檔

一、術語session

在我的經驗裡，session這個詞被濫用的程度大概僅次于transaction，更加有趣的是transaction與

session在某些語境下的含義是相同的。

session， 中文經常翻譯為會話，其本來的含義是指有始有終的一系列動作/消息，比如打電話時從拿起

電話撥号到挂斷電話這中間的一系列過程可以稱之為一個  session。有時候我們可以看到這樣的話“在

一個浏覽器會話期間，...”，這裡的會話一詞用的就是其本義，是指從一個浏覽器視窗打開到關閉這個

期 間 ①。最混亂的是“使用者（用戶端）在一次會話期間”這樣一句話，它可能指使用者的一系列動作（

一般情況下是同某個具體目的相關的一系列動作，比如從登入到 選購商品到結賬登出這樣一個網上購物

的過程，有時候也被稱為一個transaction），然而有時候也可能僅僅是指一次連接配接，也有可能是指含義

①，其中 的差别隻能靠上下文來推斷②。

然而當session一詞與網絡協定相關聯時，它又往往隐含了“面向連接配接”和/或“保持狀态”這樣兩個含

義， “面向連接配接”指的是在通信雙方在通信之前要先建立一個通信的管道，比如打電話，直到對方接了

電話通信才能開始，與此相對的是寫信，在你把信發出去的 時候你并不能确認對方的位址是否正确，通

信管道不一定能建立，但對發信人來說，通信已經開始了。“保持狀态”則是指通信的一方能夠把一系

列的消息關聯起 來，使得消息之間可以互相依賴，比如一個服務員能夠認出再次光臨的老顧客并且記得

上次這個顧客還欠店裡一塊錢。這一類的例子有“一個 TCP session”或者 “一個POP3 session”③。

而到了web伺服器蓬勃發展的時代，session在web開發語 境下的語義又有了新的擴充，它的含義是指一

類用來在用戶端與伺服器之間保持狀态的解決方案④。有時候session也用來指這種解決方案的存儲結構

，如 “把xxx儲存在session 裡”⑤。由于各種用于web開發的語言在一定程度上都提供了對這種解決方

案的支援，是以在某種特定語言的語境下， session也被用來指代該語言的解決方案，比如經常把Java

裡提供的javax.servlet.http.HttpSession簡稱為 session⑥。

鑒于這種混亂已不可改變，本文中session一詞的運用也會根據上下文有不同的含義，請大家注意分辨。

在本文中，使用中文“浏覽器會話期間”來表達含義①，使用“session機制”來表達含義④，使用

“session”表達含義⑤，使用具體的“HttpSession”來表達含義⑥

二、HTTP協定與狀态保持

HTTP  協定本身是無狀态的，這與HTTP協定本來的目的是相符的，用戶端隻需要簡單的向伺服器請求下

載某些檔案，無論是用戶端還是伺服器都沒有必要紀錄彼此過去 的行為，每一次請求之間都是獨立的，

好比一個顧客和一個自動售貨機或者一個普通的（非會員制）大賣場之間的關系一樣。

然而聰明（或者貪 心？）的人們很快發現如果能夠提供一些按需生成的動态資訊會使web變得更加有用

，就像給有線電視加上點播功能一樣。這種需求一方面迫使HTML逐漸添加 了表單、腳本、DOM等用戶端

行為，另一方面在伺服器端則出現了CGI規範以響應用戶端的動态請求，作為傳輸載體的HTTP協定也添加

了檔案上載、  cookie這些特性。其中cookie的作用就是為了解決HTTP協定無狀态的缺陷所作出的努力

。至于後來出現的session機制則是又一種在客戶 端與伺服器之間保持狀态的解決方案。

讓我們用幾個例子來描述一下cookie和session機制之間的差別與聯系。筆者曾經常去的一家咖啡店有喝

5杯咖啡免費贈一杯咖啡的優惠，然而一次性消費5杯咖啡的機會微乎其微，這時就需要某種方式來紀錄

某位顧客的消費數量。想象一下其實也無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數量，隻要顧客一走進咖啡店，店員就知道該怎麼對待了

。這種做法就是協定本身支援狀态。

2、發給顧客一張卡片，上面記錄着消費的數量，一般還有個有效期限。每次消費時，如果顧客出示這張

卡片，則此次消費就會與以前或以後的消費相聯系起來。這種做法就是在用戶端保持狀态。

3、發給顧客一張會員卡，除了卡号之外什麼資訊也不紀錄，每次消費時，如果顧客出示該卡片，則店員

在店裡的紀錄本上找到這個卡号對應的紀錄添加一些消費資訊。這種做法就是在伺服器端保持狀态。

由 于HTTP協定是無狀态的，而出于種種考慮也不希望使之成為有狀态的，是以，後面兩種方案就成為現

實的選擇。具體來說cookie機制采用的是在用戶端保 持狀态的方案，而session機制采用的是在伺服器

端保持狀态的方案。同時我們也看到，由于采用伺服器端保持狀态的方案在用戶端也需要儲存一個辨別

，所 以session機制可能需要借助于cookie機制來達到儲存辨別的目的，但實際上它還有其他選擇。

三、了解cookie機制

cookie機制的基本原理就如上面的例子一樣簡單，但是還有幾個問題需要解決：“會員卡”如何分發；

“會員卡”的内容；以及客戶如何使用“會員卡”。

正統的cookie分發是通過擴充HTTP協定來實作的，伺服器通過在HTTP的響應頭中加上一行特殊的訓示以

提示浏覽器按照訓示生成相應的cookie。然而純粹的用戶端腳本如JavaScript或者VBScript也可以生成

cookie。

而cookie  的使用是由浏覽器按照一定的原則在背景自動發送給伺服器的。浏覽器檢查所有存儲的

cookie，如果某個cookie所聲明的作用範圍大于等于将要請求的 資源所在的位置，則把該cookie附在請

求資源的HTTP請求頭上發送給伺服器。意思是麥當勞的會員卡隻能在麥當勞的店裡出示，如果某家分店

還發行了自 己的會員卡，那麼進這家店的時候除了要出示麥當勞的會員卡，還要出示這家店的會員卡。

cookie的内容主要包括：名字，值，過期時間，路徑和域。

其中域可以指定某一個域比如.google.com，相當于總店招牌，比如寶潔公司，也可以指定一個域下的具

體某台機器比如www.google.com或者froogle.google.com，可以用飄柔來做比。

路徑就是跟在域名後面的URL路徑，比如/或者/foo等等，可以用某飄柔專櫃做比。

路徑與域合在一起就構成了cookie的作用範圍。

如 果不設定過期時間，則表示這個cookie的生命期為浏覽器會話期間，隻要關閉浏覽器視窗，cookie就

消失了。這種生命期為浏覽器會話期的  cookie被稱為會話cookie。會話cookie一般不存儲在硬碟上而

是儲存在記憶體裡，當然這種行為并不是規範規定的。如果設定了過期時間，浏覽 器就會把cookie儲存到

硬碟上，關閉後再次打開浏覽器，這些cookie仍然有效直到超過設定的過期時間。

存儲在硬碟上的 cookie 可以在不同的浏覽器程序間共享，比如兩個IE視窗。而對于儲存在記憶體裡的

cookie，不同的浏覽器有不同的處理方式。對于IE，在一個打 開的視窗上按 Ctrl-N（或者從檔案菜單

）打開的視窗可以與原視窗共享，而使用其他方式新開的IE程序則不能共享已經打開的視窗的記憶體

cookie； 對于 Mozilla Firefox0.8，所有的程序和标簽頁都可以共享同樣的cookie。一般來說是用

javascript的 window.open打開的視窗會與原視窗共享記憶體cookie。浏覽器對于會話cookie的這種隻認

cookie不認人的處理方式經常給采用 session機制的web應用程式開發者造成很大的困擾。

下面就是一個goolge設定cookie的響應頭的例子

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

這是使用HTTPLook這個HTTP Sniffer軟體來俘獲的HTTP通訊紀錄的一部分

浏覽器在再次通路goolge的資源時自動向外發送cookie

使用Firefox可以很容易的觀察現有的cookie的值

使用HTTPLook配合Firefox可以很容易的了解cookie的工作原理。

IE也可以設定在接受cookie前詢問

這是一個詢問接受cookie的對話框。

四、了解session機制

session機制是一種伺服器端的機制，伺服器使用一種類似于散清單的結構（也可能就是使用散清單）來

儲存資訊。

當 程式需要為某個用戶端的請求建立一個session的時候，伺服器首先檢查這個用戶端的請求裡是否已

包含了一個session辨別 - 稱為  session id，如果已包含一個session id則說明以前已經為此用戶端

建立過session，伺服器就按照session id把這個  session檢索出來使用（如果檢索不到，可能會建立

一個），如果用戶端請求不包含session id，則為此用戶端建立一個session并且生 成一個與此session

相關聯的session id，session id的值應該是一個既不會重複，又不容易被找到規律以仿造的字元串，

這個  session id将被在本次響應中傳回給用戶端儲存。

儲存這個session id的方式可以采用cookie，這樣在互動過程中 浏覽器可以自動的按照規則把這個辨別

發揮給伺服器。一般這個cookie的名字都是類似于SEEESIONID，而。比如weblogic對于web應用 程式生

成的cookie，JSESSIONID=  ByOK3vjFD75aPnrF7C2HmdnV6QZcEbzWoWiBYEnLerjQ99zWpBng!-145788764，

它的名字就是  JSESSIONID。

由于cookie可以被人為的禁止，必須有其他機制以便在cookie被禁止時仍然能夠把session id 傳遞回服

務器。經常被使用的一種技術叫做URL重寫，就是把session id直接附加在URL路徑的後面，附加方式也

有兩種，一種是作為URL路徑的 附加資訊，表現形式為http://...../xxx;jsessionid=

ByOK3vjFD75aPnrF7C2HmdnV6QZcEbzWoWiBYEnLerjQ99zWpBng!-145788764

另一種是作為查詢字元串附加在URL後面，表現形式為http://...../xxx?

jsessionid=ByOK3vjFD75aPnrF7C2HmdnV6QZcEbzWoWiBYEnLerjQ99zWpBng!-145788764

這兩種方式對于使用者來說是沒有差別的，隻是伺服器在解析的時候處理的方式不同，采用第一種方式也

有利于把session id的資訊和正常程式參數區分開來。

為了在整個互動過程中始終保持狀态，就必須在每個用戶端可能請求的路徑後面都包含這個session id

。

另一種技術叫做表單隐藏字段。就是伺服器會自動修改表單，添加一個隐藏字段，以便在表單送出時能

夠把session id傳遞回伺服器。比如下面的表單

<form name="testform" action="/xxx">

<input type="text">

</form>

在被傳遞給用戶端之前将被改寫成

<form name="testform" action="/xxx">

<input type="hidden" name="jsessionid"

value="ByOK3vjFD75aPnrF7C2HmdnV6QZcEbzWoWiBYEnLerjQ99zWpBng!-145788764">

<input type="text">

</form>

這種技術現在已較少應用，筆者接觸過的很古老的iPlanet6(SunONE應用伺服器的前身)就使用了這種技

術。

實際上這種技術可以簡單的用對action應用URL重寫來代替。

在 談論session機制的時候，常常聽到這樣一種誤解“隻要關閉浏覽器，session就消失了”。其實可以

想象一下會員卡的例子，除非顧客主動對店家提 出銷卡，否則店家絕對不會輕易删除顧客的資料。對

session來說也是一樣的，除非程式通知伺服器删除一個session，否則伺服器會一直保留，程式 一般都

是在使用者做log off的時候發個指令去删除session。然而浏覽器從來不會主動在關閉之前通知伺服器它

将要關閉，是以伺服器根本不會有機會 知道浏覽器已經關閉，之是以會有這種錯覺，是大部分session

機制都使用會話cookie來儲存session id，而關閉浏覽器後這個  session id就消失了，再次連接配接服務

器時也就無法找到原來的session。如果伺服器設定的cookie被儲存到硬碟上，或者使用某種手段改 寫

浏覽器發出的HTTP請求頭，把原來的session id發送給伺服器，則再次打開浏覽器仍然能夠找到原來的

session。

恰恰是由于關閉浏覽器不會導緻session被删除，迫使伺服器為seesion設定了一個失效時間，當距離客

戶端上一次使用session的時間超過這個失效時間時，伺服器就可以認為用戶端已經停止了活動，才會把

session删除以節省存儲空間。

五、了解javax.servlet.http.HttpSession

HttpSession是Java平台對session機制的實作規範，因為它僅僅是個接口，具體到每個web應用伺服器的

提供商，除了對規範支援之外，仍然會有一些規範裡沒有規定的細微差異。這裡我們以BEA的Weblogic

Server8.1作為例子來示範。

首 先，Weblogic Server提供了一系列的參數來控制它的HttpSession的實作，包括使用cookie的開關選

項，使用URL重寫的開關 選項，session持久化的設定，session失效時間的設定，以及針對cookie的各

種設定，比如設定cookie的名字、路徑、域，  cookie的生存時間等。

一般情況下，session都是存儲在記憶體裡，當伺服器程序被停止或者重新開機的時候，記憶體裡的session 也會

被清空，如果設定了session的持久化特性，伺服器就會把session儲存到硬碟上，當伺服器程序重新啟

動或這些資訊将能夠被再次使用，  Weblogic Server支援的持久性方式包括檔案、資料庫、用戶端

cookie儲存和複制。

複制嚴格說來不算持久化儲存，因為session實際上還是儲存在記憶體裡，不過同樣的資訊被複制到各個

cluster内的伺服器程序中，這樣即使某個伺服器程序停止工作也仍然可以從其他程序中取得session。

cookie生存時間的設定則會影響浏覽器生成的cookie是否是一個會話cookie。預設是使用會話cookie。

有興趣的可以用它來試驗我們在第四節裡提到的那個誤解。

cookie的路徑對于web應用程式來說是一個非常重要的選項，Weblogic Server對這個選項的預設處理方

式使得它與其他伺服器有明顯的差別。後面我們會專題讨論。

關于session的設定參考[5] http://e-docs.bea.com/wls/docs70/webapp/weblogic_xml.html#1036869

六、HttpSession常見問題

（在本小節中session的含義為⑤和⑥的混合）

1、session在何時被建立

一 個常見的誤解是以為session在有用戶端通路時就被建立，然而事實是直到某server端程式調用 

HttpServletRequest.getSession(true)這樣的語句時才被建立，注意如果JSP沒有顯示的使用 <% 

@page session="false"%> 關閉session，則JSP檔案在編譯成Servlet時将會自動加上這樣一條語句 

HttpSession session = HttpServletRequest.getSession(true);這也是JSP中隐含的  session對象的

來曆。

由于session會消耗記憶體資源，是以，如果不打算使用session，應該在所有的JSP中關閉它。

2、session何時被删除

綜合前面的讨論，session在下列情況下被删除a.程式調用HttpSession.invalidate();或b.距離上一次

收到用戶端發送的session id時間間隔超過了session的逾時設定;或c.伺服器程序被停止（非持久

session）

3、如何做到在浏覽器關閉時删除session

嚴格的講，做不到這一點。可以做一點努力的辦法是在所有的用戶端頁面裡使用javascript代碼

window.oncolose來監視浏覽器的關閉動作，然後向伺服器發送一個請求來删除session。但是對于浏覽

器崩潰或者強行殺死程序這些非正常手段仍然無能為力。

4、有個HttpSessionListener是怎麼回事

你 可以建立這樣的listener去監控session的建立和銷毀事件，使得在發生這樣的事件時你可以做一些

相應的工作。注意是session的建立和銷 毀動作觸發listener，而不是相反。類似的與HttpSession有關

的listener還有  HttpSessionBindingListener，HttpSessionActivationListener和 

HttpSessionAttributeListener。

5、存放在session中的對象必須是可序列化的嗎

不是必需 的。要求對象可序列化隻是為了session能夠在叢集中被複制或者能夠持久儲存或者在必要時

server能夠暫時把session交換出記憶體。在  Weblogic Server的session中放置一個不可序列化的對象在

控制台上會收到一個警告。我所用過的某個iPlanet版本如果  session中有不可序列化的對象，在

session銷毀時會有一個Exception，很奇怪。

6、如何才能正确的應付用戶端禁止cookie的可能性

對所有的URL使用URL重寫，包括超連結，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、開兩個浏覽器視窗通路應用程式會使用同一個session還是不同的session

參見第三小節對cookie的讨論，對session來說是隻認id不認人，是以不同的浏覽器，不同的視窗打開方

式以及不同的cookie存儲方式都會對這個問題的答案有影響。

8、如何防止使用者打開兩個浏覽器視窗操作導緻的session混亂

這 個問題與防止表單多次送出是類似的，可以通過設定用戶端的令牌來解決。就是在伺服器每次生成一

個不同的id傳回給用戶端，同時儲存在session裡，客 戶端送出表單時必須把這個id也傳回伺服器，程

序首先比較傳回的id與儲存在session裡的值是否一緻，如果不一緻則說明本次操作已經被送出過了。可

以參看《J2EE核心模式》關于表示層模式的部分。需要注意的是對于使用javascript window.open打開

的視窗，一般不設定這個id， 或者使用單獨的id，以防主視窗無法操作，建議不要再window.open打開

的視窗裡做修改操作，這樣就可以不用設定。

9、為什麼在Weblogic Server中改變session的值後要重新調用一次session.setValue

做這個動作主要是為了在叢集環境中提示Weblogic Server session中的值發生了改變，需要向其他服務

器程序複制新的session值。

10、為什麼session不見了

排 除session正常失效的因素之外，伺服器本身的可能性應該是微乎其微的，雖然筆者在iPlanet6SP1加

若幹更新檔的Solaris版本上倒也遇到 過；浏覽器插件的可能性次之，筆者也遇到過3721插件造成的問題

；理論上防火牆或者代理伺服器在cookie處理上也有可能會出現問題。

出現這一問題的大部分原因都是程式的錯誤，最常見的就是在一個應用程式中去通路另外一個應用程式

。我們在下一節讨論這個問題。

七、跨應用程式的session共享

常 常有這樣的情況，一個大項目被分割成若幹小項目開發，為了能夠互不幹擾，要求每個小項目作為一

個單獨的web應用程式開發，可是到了最後突然發現某幾個小 項目之間需要共享一些資訊，或者想使用

session來實作SSO(single sign on)，在session中儲存login的使用者資訊，最自 然的要求是應用程式間

能夠通路彼此的session。

然而按照Servlet規範，session的作用範圍應該僅僅限于目前應用程式 下，不同的應用程式之間是不能

夠互相通路對方的session的。各個應用伺服器從實際效果上都遵守了這一規範，但是實作的細節卻可能

各有不同，是以解決 跨應用程式session共享的方法也各不相同。

首先來看一下Tomcat是如何實作web應用程式之間session的隔離的，從  Tomcat設定的cookie路徑來看

，它對不同的應用程式設定的cookie路徑是不同的，這樣不同的應用程式所用的session id是不同 的，

是以即使在同一個浏覽器視窗裡通路不同的應用程式，發送給伺服器的session id也可以是不同的。

根據這個特性，我們可以推測Tomcat中session的記憶體結構大緻如下。

筆 者以前用過的iPlanet也采用的是同樣的方式，估計SunONE與iPlanet之間不會有太大的差别。對于這

種方式的伺服器，解決的思路很簡單，實 際實行起來也不難。要麼讓所有的應用程式共享一個session

id，要麼讓應用程式能夠獲得其他應用程式的session id。

iPlanet中有一種很簡單的方法來實作共享一個session id，那就是把各個應用程式的cookie路徑都設為

/（實際上應該是/NASApp，對于應用程式來講它的作用相當于根）。

<session-info>

<path>/NASApp</path>

</session-info>

需 要注意的是，操作共享的session應該遵循一些程式設計約定，比如在session attribute名字的前面加上

應用程式的字首，使得  setAttribute("name", "neo")變成setAttribute("app1.name", "neo")，以防

止命名空間沖 突，導緻互相覆寫。

在Tomcat中則沒有這麼友善的選擇。在Tomcat版本3上，我們還可以有一些手段來共享 session。對于版

本4以上的Tomcat，目前筆者尚未發現簡單的辦法。隻能借助于第三方的力量，比如使用檔案、資料庫、

JMS或者用戶端 cookie，URL參數或者隐藏字段等手段。

我們再看一下Weblogic Server是如何處理session的。

從 截屏畫面上可以看到Weblogic Server對所有的應用程式設定的cookie的路徑都是/，這是不是意味着

在Weblogic Server中 預設的就可以共享session了呢？然而一個小實驗即可證明即使不同的應用程式使

用的是同一個session，各個應用程式仍然隻能通路自己所設定的那 些屬性。這說明Weblogic Server中

的session的記憶體結構可能如下

對于這樣一種結構，在  session機制本身上來解決session共享的問題應該是不可能的了。除了借助于

第三方的力量，比如使用檔案、資料庫、JMS或者用戶端  cookie，URL參數或者隐藏字段等手段，還有

一種較為友善的做法，就是把一個應用程式的session放到ServletContext中，這樣 另外一個應用程式

就可以從ServletContext中取得前一個應用程式的引用。示例代碼如下，

應用程式A

context.setAttribute("appA", session);

應用程式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，因為根據ServletContext的JavaDoc，應用伺服器可以處于安全的原因

對于context.getContext("/appA");傳回空值，以上做法在Weblogic Server 8.1中通過。

那 麼Weblogic Server為什麼要把所有的應用程式的cookie路徑都設為/呢？原來是為了SSO，凡是共享

這個session的應用程式都可 以共享認證的資訊。一個簡單的實驗就可以證明這一點，修改首先登入的

那個應用程式的描述符weblogic.xml，把cookie路徑修改為 /appA 通路另外一個應用程式會重新要求登

錄，即使是反過來，先通路cookie路徑為/的應用程式，再通路修改過路徑的這個，雖然不再提示登入，

但 是登入的使用者資訊也會丢失。注意做這個實驗時認證方式應該使用FORM，因為浏覽器和web伺服器對

basic認證方式有其他的處理方式，第二次請求的認 證不是通過 session來實作的。具體請參看[7]

secion 14.8 Authorization，你可以修改所附的示例程式來做這些試驗。

八、總結

session機制本身并不複雜，然而其實作和配置上的靈活性卻使得具體情況複雜多變。這也要求我們不能

把僅僅某一次的經驗或者某一個浏覽器，伺服器的經驗當作普遍适用的經驗，而是始終需要具體情況具

體分析。

摘 要：雖然session機制在web應用程式中被采用已經很長時間了，但是仍然有很多人不清楚session機

制的本質，以至不能正确的應用這一技術。本 文将詳細讨論session的工作機制并且對在Java web

application中應用session機制時常見的問題作出解答。

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