Cookie和Session详解 之一 Cookie 详解

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。 ![](http://hi.csdn.net/attachment/201111/9/0_13208318702UfF.gif) 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。 ![](http://hi.csdn.net/attachment/201111/9/0_1320831961Yumf.gif) ### 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 | 属 性 名 | 描述 | | -------- | ----- | | 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| ### 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, 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。 document.write(document.cookie); 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: <%@ 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; } 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 {%> < 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
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。运行效果如下图所示。 ![](http://hi.csdn.net/attachment/201111/9/0_1320832572fkE6.gif) **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。
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