Cookie/Session机制介绍

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。

1.1 Cookie机制

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。

1.1.1 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（需要有网才能查看）。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，如图1.1所示。

图1.1 Baidu网站颁发的Cookie

图1.1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。

1.1.2 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。

1.1.3 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。

1.1.4 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。

1.1.5 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。

1.1.6 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类的所有属性如表1.1所示。

表1.1 Cookie常用属性

1.1.7 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，

例如：

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。

1.1.8 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。

1.1.9 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。

1.1.10 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相同的两个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。

1.1.11 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。

1.1.12 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。

1.1.13 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：

代码1.8 loginCookie.jsp

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

<%! // JSP方法

private static final String KEY =":cookie@helloweenvsfei.com";
// 密钥

public final static String calcMD1(Stringss) { // 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[] = newchar[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 newString(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 = newInteger(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

CookieaccountCookie = 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;

}

elseif("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 }. &nbsp;&nbsp;

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

<% } else {%>

<formaction="${ 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 <br/> <input type="radio"
name="timeout" value="<%= 30 _*24 _* 60 _* 60 %>"> 30天
内有效 <br/><input type="radio" name="timeout" value=
"<%= Integer.MAX_VALUE %>"> 永久有效 <br/> </td> </tr>

<tr><td></td>

<td><input type="submit"value=" 登 录 " class=
"button"></td>

</tr>

</table>

</form>

<% } %>

登录时可以选择登录信息的有效期：关闭浏览器即失效、30天内有效与永久有效。通过设置Cookie的age属性来实现，注意观察代码。运行效果如图1.7所示。

图1.7 永久登录

提示：该加密机制中最重要的部分为算法与密钥。由于MD1算法的不可逆性，即使用户知道了账号与加密后的字符串，也不可能解密得到密钥。因此，只要保管好密钥与算法，该机制就是安全的。

1.2 Session机制

除了使用Cookie，Web应用程序中还经常使用Session来记录客户端状态。Session是服务器端使用的一种记录客户端状态的机制，使用上比Cookie简单一些，相应的也增加了服务器的存储压力。

1.2.1 什么是Session

Session是另一种记录客户状态的机制，不同的是Cookie保存在客户端浏览器中，而Session保存在服务器上。客户端浏览器访问服务器的时候，服务器把客户端信息以某种形式记录在服务器上。这就是Session。客户端浏览器再次访问时只需要从该Session中查找该客户的状态就可以了。

如果说Cookie机制是通过检查客户身上的“通行证”来确定客户身份的话，那么Session机制就是通过检查服务器上的“客户明细表”来确认客户身份。Session相当于程序在服务器上建立的一份客户档案，客户来访的时候只需要查询客户档案表就可以了。

1.2.2 实现用户登录

Session对应的类为javax.servlet.http.HttpSession类。每个来访者对应一个Session对象，所有该客户的状态信息都保存在这个Session对象里。Session对象是在客户端第一次请求服务器的时候创建的。Session也是一种key-value的属性对，通过getAttribute(Stringkey)和setAttribute(String key，Objectvalue)方法读写客户状态信息。Servlet里通过request.getSession()方法获取该客户的Session，

例如：

HttpSession session = request.getSession(); // 获取Session对象

session.setAttribute("loginTime", new Date()); // 设置Session中的属性

out.println("登录时间为：" +(Date)session.getAttribute("loginTime")); // 获取Session属性

request还可以使用getSession(boolean create)来获取Session。区别是如果该客户的Session不存在，request.getSession()方法会返回null，而getSession(true)会先创建Session再将Session返回。

Servlet中必须使用request来编程式获取HttpSession对象，而JSP中内置了Session隐藏对象，可以直接使用。如果使用声明了<%@page session="false" %>，则Session隐藏对象不可用。下面的例子使用Session记录客户账号信息。

源代码如下：

代码1.9 session.jsp

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

<jsp:directive.page import="com.helloweenvsfei.sessionWeb.bean.Person"/>

<jsp:directive.page import="java.text.SimpleDateFormat"/>

<jsp:directive.page import="java.text.DateFormat"/>

<jsp:directive.page import="java.util.Date"/>

<%!

DateFormat dateFormat = newSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"); // 日期格式化器

%>

<%

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

Person[] persons =

{

// 基础数据，保存三个人的信息

new Person("Liu Jinghua","password1", 34, dateFormat.parse
("1982-01-01")),

new Person("Hello Kitty","hellokitty", 23, dateFormat.parse
("1984-02-21")),

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