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java session 詳解

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和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能稱之為一個session。有時候我們能看到這樣的話“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,他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一詞和網絡協定相關聯時,他又往往隐含了“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,和此相對的是寫信,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,使得消息之間能互相依賴,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“一個POP3 session”③。

  而到了web伺服器蓬勃發展的時代,session在web研發語境下的語義又有了新的擴充,他的含義是指一類用來在用戶端和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研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動,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協定和狀态保持

  HTTP協定本身是無狀态的,這和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下傳某些檔案,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一個普通的(非會員制)大賣場之間的關系相同。

  然而聰明(或貪心?)的人們非常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相同。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機制則是又一種在用戶端和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機制之間的差别和聯系。筆者原來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、該店的店員非常厲害,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,一般更有個有效期限。每次消費時,如果顧客出示這張卡片,則此次消費就會和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,是以session機制可能需要借助于cookie機制來達到儲存辨別的目的,但實際上他更有其他選擇。

  三、了解cookie機制 

  cookie機制的基本原理就如上面的例子相同簡單,不過更有幾個問題需要解決:“會員卡”怎麼分發;“會員卡”的内容;及客戶怎麼使用“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别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VBScript也能生成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。

  路徑和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能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(或從檔案菜單)打開的視窗能和原視窗共享,而使用其他方式新開的IE程序則不能共享已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能共享同樣的cookie。一般來說是用javascript的window.open打開的視窗會和原視窗共享記憶體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應用程式研發者造成非常大的困擾。

  下面就是個goolge設定cookie的響應頭的例子

HTTP/1.1 302 Found

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能非常容易的觀察現有的cookie的值

  使用HTTPLook配合Firefox能非常容易的了解cookie的工作原理。

  IE也能設定在接受cookie前詢問

  這是個詢問接受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并且生成一個和此session相關聯的session id,session id的值應該是個既不會重複,植蝗菀妝徽業焦媛梢苑略斓淖址???飧?ession id将被在本次響應中傳回給用戶端儲存。

  儲存這個session id的方式能采用cookie,這樣在互動過程中浏覽器能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,他的名字就是JSESSIONID。

這兩種方式對于使用者來說是沒有差别的,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。

  這種技術目前已較少應用,筆者接觸過的非常古老的iPlanet6(SunONE應用伺服器的前身)就使用了這種技術。實際上這種技術能簡單的用對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”。其實能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來說也是相同的,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他将要關閉,是以伺服器根本不會有機會知道浏覽器已關閉,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,再次連接配接伺服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,當距離用戶端上一次使用session的時間超過這個失效時間時,伺服器就能認為用戶端已停止了活動,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