Cookie与Session详解

Cookie简介

Cookie 是浏览器提供的持久化存储数据的一种机制。是指某些网站为了辨别用户身份、进行会话跟踪而储存在用户本地终端上的数据（通常经过加密）。以下是关于 Cookie 的详细介绍：

Cookie工作原理

当你访问一个网站时，该网站的服务器会向你的浏览器发送一个小的文本文件，即 Cookie。浏览器会将这个 Cookie 存储在你的设备上。在你下次访问同一网站时，浏览器会将存储的 Cookie 发送回该网站的服务器，服务器可以通过 Cookie 中的信息来识别你的身份、记录你的偏好设置或跟踪你的浏览行为等。


具体的工作流程：
1.设置 Cookie：当用户第一次访问某个网站时，在服务器端，可以通过在 HTTP 响应头中设置 “Set-Cookie” 字段来设置 Cookie。并发送给浏览器。浏览器将 Cookie 存储在本地。

2.读取 Cookie：在后续对该网站的请求中，浏览器会自动在请求头中携带该网站的 Cookie，服务器可以通过读取 Cookie 来获取用户的相关信息。

举例说明：如用户登录后，服务器设置一个包含用户身份信息的 Cookie，这样用户在访问其他页面时，服务器可以通过这个 Cookie 识别用户已登录状态，无需再次登录。

如图所示：

解释说明：

第一步：当我通过浏览器向淘宝这个网站发起请求时，淘宝服务器就会给我返回一个淘宝页面 。

第二步：在第一步返回的淘宝页面中，浏览器发起登录请求，此时服务器响应，服务器会去查询数据库，去校验用户名和密码是否正确，如果正确，登录成功，并且通过SetCookie字段设置身份序号。浏览器收到服务器响应之后，把身份序号保存到Cookie中。

第三步：服务器会把当前用户的身份信息在内存中也保存一份，同时给当前用户分配一个表示身份序号，这个序号是唯一的。这个就叫SessionID。服务器使用像hash表这样的数据结构把序号作为key，身份信息作为value存储起来，服务器生成的这些键值对称为Session(会话）。在后续请求中服务器收到Cookie中的身份序号，就会查询hash表，判定用户是谁，如果查询到了就知道用户是谁了，避免了重复输入账号和密码。如果没有查询到，就会要求用户重新进行登录操作。

Cookie作用

1.用户登录状态：当你登录一个网站后，网站可以通过 Cookie 记住你的登录状态，这样你在浏览该网站的其他页面时无需再次输入用户名和密码。

2.个性化体验：网站可以利用 Cookie 记住你的偏好设置，如语言选择、字体大小、页面布局等，为你提供更加个性化的浏览体验。

3.购物车功能：在电子商务网站中，Cookie 用于跟踪你添加到购物车中的商品，确保在你浏览不同页面或离开网站后再次返回时，购物车中的商品仍然存在。

4广告定向：广告商可以利用 Cookie 跟踪你的浏览行为，以便向你展示更加相关的广告。例如，如果你最近浏览了一些体育用品网站，你可能会在其他网站上看到与体育用品相关的广告。

Cookie安全问题

Cookie 可能被窃取，例如通过网络监听、跨站脚本攻击等；Cookie 可能被篡改，导致用户信息被伪造。


防范措施：
1.使用 HTTPS 加密连接，防止 Cookie 在传输过程中被窃取。设置 HttpOnly 属性，防止 JavaScript 脚本访问 Cookie。

2.对 Cookie 的值进行加密，增加安全性；定期清理过期的 Cookie，减少安全风险。
 

Session简介

session（会话）是一种用于跟踪用户与服务器之间交互状态的机制。

Session的作用

  1. 状态保持：HTTP 协议是无状态的，这意味着每个请求都是独立的，服务器无法直接知道不同请求是否来自同一个用户。Session 机制允许服务器在多个请求之间识别和跟踪特定的用户，从而实现状态保持。例如：当用户登录到一个网站后，服务器可以创建一个 session，并在后续的请求中通过 session ID 识别该用户，确保用户在不同页面浏览或进行操作时仍然保持登录状态。

  2. 存储用户相关信息：Session 可以存储特定于用户的信息，如用户的登录状态、权限级别、购物车内容等。例如：在一个电子商务网站中，用户将商品添加到购物车后，购物车的信息可以存储在 session 中，以便在用户浏览不同页面时仍然可以访问购物车中的商品。

Session工作原理

  1. Session ID 的生成和传递

    • 当用户首次访问服务器时，服务器会创建一个唯一的 session ID。这个 ID 可以通过多种方式传递给客户端，最常见的方式是使用 cookie。服务器将 session ID 存储在一个名为 '' JSESSIONID ''的 cookie 中，并发送给客户端。
    • 客户端在后续的请求中会自动将这个 cookie 发送回服务器，服务器通过读取 session ID 来识别对应的 session。

  2. Session 的存储和管理

    • 服务器通常将 session 数据存储在内存中，或者使用数据库、文件系统等外部存储来持久化 session 数据。不同的 Web 应用服务器和框架有不同的 session 管理方式。
    • 例如： Servlet 规范中，服务器可以使用HttpSession接口来管理 session。开发人员可以通过request.getSession()方法获取当前用户的 session 对象，并在其中存储和读取数据。

优势和注意事项

  1. 优势

    • 提供了一种方便的方式来管理用户状态，使得开发人员可以更轻松地构建复杂的 Web 应用。
    • 相对于将用户状态存储在客户端（如使用 cookie 存储大量数据），session 更加安全，因为用户无法直接修改服务器端存储的 session 数据。

  2. 注意事项

    • 由于 session 数据存储在服务器端，因此如果有大量的用户同时访问，可能会占用较多的服务器内存。需要合理管理 session 的大小和生命周期，及时清理过期的 session。
    • 如果服务器集群部署，需要考虑 session 的共享和同步问题，以确保用户在不同服务器之间的请求能够正确地识别和使用同一个 session。

实现登录功能来理解Cookie和Session

流程：

1.点击一个登录按钮，触发一个登录请求。

2.验证用户名，密码是否正确，如果正确（登录成功）跳转到主页面，如果不正确（登录失败）跳转到登录页面。

前端登录页面

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>登录</title>
</head>
<body><form action="login" method="post"><input type="text" name="username"><br><input type="password" name="password"><br><input type="submit" value="提交"></form>
</body>
</html>

登录校验

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.io.IOException;@WebServlet("/login")
public class LoginServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {String username = req.getParameter("username");String password = req.getParameter("password");// 验证用户名密码是否正确.// 正常情况下, 用户名密码会使用数据库来保存.// 此处直接写死.// 此处约定, 用户名合法的是 zhangsan 和 lisi// 密码合法的都是 123if (!username.equals("zhangsan") && !username.equals("lisi")) {// 登陆失败!!// 重定向到 登陆页面System.out.println("登陆失败, 用户名错误!");resp.sendRedirect("login.html");return;}if (!password.equals("123")) {// 登陆失败!!System.out.println("登陆失败, 密码错误!");resp.sendRedirect("login.html");return;}// 登陆成功// 1. 创建一个会话.HttpSession session = req.getSession(true);// 2. 把当前的用户名保存到会话中. 此处 HttpSession 又可以当成一个 map 使用.session.setAttribute("username", username);// 3. 重定向到主页resp.sendRedirect("index");}
}

主页面


import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.io.IOException;@WebServlet("/index")
public class IndexServlet extends HttpServlet {// 通过 重定向, 浏览器发起的是 GET .@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {// 先判定用户的登陆状态.// 如果用户还没登陆, 要求先登陆.// 已经登陆了, 则根据 会话 中的用户名, 来显示到页面上.// 这个操作不会触发会话的创建.HttpSession session = req.getSession(false);if (session == null) {// 未登录状态System.out.println("用户未登录!");resp.sendRedirect("login.html");return;}// 已经登陆String username = (String) session.getAttribute("username");// 构造页面.resp.setContentType("text/html;charset=utf8");resp.getWriter().write("欢迎 " + username + "回来!");}
}

运行结果：

   // 1. 创建一个会话.HttpSession session = req.getSession(true);

 解释说明：

会话是一个键值对，key是sessionId，value是一个HttpSession对象，每个客户端进行登录的时候都有一个这样的会话（键值对），服务器要管理多个这样的键值对（会话），服务器采用像哈希表这样的数据结构，把这些键值对（会话）存储起来。

创建会话的过程：

1.构造一个HttpSession对象。

2.构造唯一的sessionId。

3. 把这个键值对插入哈希表中。

4.把sessionId设置到响应报文，Set-Cookie中。

req.getSession(true)的意思：判定当前请求是否已经有对应的会话了，（拿着请求中Cookie里的SessionId查一下哈希表），如果sessionId不存在，或者没有查到，就会创建新会话，并插入到哈希表当中，如果查到了，直接返回查到的结果。

    // 1. 创建一个会话.HttpSession session = req.getSession(true);// 2. 把当前的用户名保存到会话中. 此处 HttpSession 又可以当成一个 map 使用.session.setAttribute("username", username);

用一个简图来说明服务器是如何组织会话的，如下图所示：

注意：HttpSession对象自己也是一个键值对，用setAttribute，getAttribute 来存取键值对，这里的键值对是开发者自定义的数据。

抓包工具查看交互过程

Cookie 和Session的关联和区别

关联：在网站的登录功能中，需要配合使用。

区别：

1.Cookie是客户端的存储机制，Session是服务器的存储机制。

2.Cookie里面可以存放各种键值对，Session专门用来保存用户的身份信息。

3.Cookie可以单独使用，不搭配Session(实现非登录场景下）。

4.Session也可以单独使用，不搭配Cookie(比如：手机app登录服务器，，服务器需要Session，此时没有Cookie的概念了，Cookie是跟浏览器强相关的）。

5.Cookie是HTTP协议中的一部分，Session则可以和HTTP无关，（比如TCP，websocket也可以使用Session）。

一、存储位置

  • Session：数据存储在服务器端。服务器为每个会话创建一个唯一的 Session ID，并将相关数据与这个 ID 关联起来存储在服务器的内存或其他存储介质中。
  • Cookie：数据存储在客户端，即在用户的浏览器中。Cookie 是一小段文本信息，由服务器发送给客户端并由客户端保存。

二、安全性

  • Session：相对更安全，因为用户无法直接访问和修改服务器端存储的 Session 数据。服务器可以对 Session 数据进行加密和严格的访问控制。
  • Cookie：存储在客户端，容易被用户篡改或窃取。虽然可以对 Cookie 进行加密，但仍然存在一定的安全风险。

三、存储容量

  • Session：通常没有严格的容量限制，因为存储在服务器端，可以根据服务器的资源进行调整。但如果存储过多数据可能会占用较多服务器内存。
  • Cookie：有大小限制，不同浏览器对 Cookie 的大小限制略有不同，一般在 4KB 左右。

四、生命周期

  • Session：其生命周期通常由服务器控制。可以通过设置超时时间来决定 Session 的有效期。当用户长时间没有活动时，服务器可能会自动销毁 Session。
  • Cookie：可以设置不同的生命周期。可以是会话级别的（在浏览器关闭时自动删除），也可以设置一个特定的过期时间，在过期时间到达之前，Cookie 会一直存在于客户端。

五、跨域访问

  • Session：一般情况下，Session 在同一应用服务器内的不同页面之间共享比较容易，但在跨域场景下需要进行额外的配置和处理。
  • Cookie：可以通过设置domain和path属性来控制在不同域和路径下的访问权限，相对来说在一些跨域场景下更容易进行配置。

六、对性能的影响

  • Session：由于数据存储在服务器端，大量的 Session 可能会占用服务器内存，影响服务器性能。特别是在高并发场景下，需要合理管理 Session 的数量和大小。
  • Cookie：存储在客户端，对服务器性能影响较小。但如果存储过多或过大的 Cookie，可能会影响客户端的性能，尤其是在每次请求都需要发送 Cookie 的情况下。

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