JAVA中session实现原理

HTTP协议 （ http://www.w3.org/Protocols/ ）是“一次性单向”协议。 
服务端不能主动连接客户端，只能被动等待并答复客户端请求。客户端连接服务端，发出一个HTTP Request，服务端处理请求，并且返回一个HTTP Response给客户端，本次HTTP Request-Response Cycle结束。 
我们看到，HTTP协议本身并不能支持服务端保存客户端的状态信息。于是，Web Server中引入了session的概念，用来保存客户端的状态信息。 
这里用一个形象的比喻来解释session的工作方式。假设Web Server是一个商场的存包处，HTTP Request是一个顾客，第一次来到存包处，管理员把顾客的物品存放在某一个柜子里面（这个柜子就相当于Session），然后把一个号码牌交给这个顾客，作为取包凭证（这个号码牌就是Session ID）。顾客（HTTP Request）下一次来的时候，就要把号码牌（Session ID）交给存包处（Web Server）的管理员。管理员根据号码牌（Session ID）找到相应的柜子（Session），根据顾客（HTTP Request）的请求，Web Server可以取出、更换、添加柜子（Session）中的物品，Web Server也可以让顾客（HTTP Request）的号码牌和号码牌对应的柜子（Session）失效。顾客（HTTP Request）的忘性很大，管理员在顾客回去的时候（HTTP Response）都要重新提醒顾客记住自己的号码牌（Session ID）。这样，顾客（HTTP Request）下次来的时候，就又带着号码牌回来了。 
我们可以看到，Session ID实际上是在客户端和服务端之间通过HTTP Request和HTTP Response传来传去的。

我们看到，号码牌（Session ID）必须包含在HTTP Request里面。关于HTTP Request的具体格式，请参见HTTP协议（http://www.w3.org/Protocols/ ）。这里只做一个简单的介绍。 
在Java Web Server（即Servlet/JSP Server）中，Session ID用jsessionid表示（请参见Servlet规范）。 
HTTP Request一般由3部分组成： 
（1）Request Line 
这一行由HTTP Method（如GET或POST）、URL、和HTTP版本号组成。 
例如，GET http://www.w3.org/pub/WWW/TheProject.html HTTP/1.1 
GET http://www.google.com/search?q=Tomcat HTTP/1.1 
POST http://www.google.com/search HTTP/1.1 
GET http://www.somsite.com/menu.do;jsessionid=1001 HTTP/1.1

（2）Request Headers 
这部分定义了一些重要的头部信息，如，浏览器的种类，语言，类型。Request Headers中还可以包括Cookie的定义。例如： 
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT 5.0) 
Accept-Language: en-us 
Cookie: jsessionid=1001

（3）Message Body 
如果HTTP Method是GET，那么Message Body为空。 
如果HTTP Method是POST，说明这个HTTP Request是submit一个HTML Form的结果， 
那么Message Body为HTML Form里面定义的Input属性。例如， 
user=guest 
password=guest 
jsessionid=1001 
主意，如果把HTML Form元素的Method属性改为GET。那么，Message Body为空，所有的Input属性都会加在URL的后面。你在浏览器的URL地址栏中会看到这些属性，类似于 
http://www.somesite/login.do?user=guest&password=guest&jsessionid=1001

从理论上来说，这3个部分（Request URL，Cookie Header, Message Body）都可以用来存放Session ID。由于Message Body方法必须需要一个包含Session ID的HTML Form，所以这种方法不通用。 
一般用来实现Session的方法有两种： 
（1）URL重写。 
Web Server在返回Response的时候，检查页面中所有的URL，包括所有的连接，和HTML Form的Action属性，在这些URL后面加上“;jsessionid=XXX”。 
下一次，用户访问这个页面中的URL。jsessionid就会传回到Web Server。 
（2）Cookie。 
如果客户端支持Cookie，Web Server在返回Response的时候，在Response的Header部分，加入一个“set-cookie: jsessionid=XXXX”header属性，把jsessionid放在Cookie里传到客户端。 
客户端会把Cookie存放在本地文件里，下一次访问Web Server的时候，再把Cookie的信息放到HTTP Request的“Cookie”header属性里面，这样jsessionid就随着HTTP Request返回给Web Server。

我们来看Tomcat5的源代码如何支持jsessionid。 
org.apache.coyote.tomcat5.CoyoteResponse类的toEncoded()方法支持URL重写。 
String toEncoded(String url, String sessionId) { 
… 
StringBuffer sb = new StringBuffer(path); 
if( sb.length() > 0 ) { // jsessionid can't be first. 
sb.append(";jsessionid="); 
sb.append(sessionId); 
} 
sb.append(anchor); 
sb.append(query); 
return (sb.toString()); 
}
我们来看org.apache.coyote.tomcat5.CoyoteRequest的两个方法configureSessionCookie() 
doGetSession()用Cookie支持jsessionid. 
/** 
* Configures the given JSESSIONID cookie. 
* 
* @param cookie The JSESSIONID cookie to be configured 
*/ 
protected void configureSessionCookie(Cookie cookie) { 
… 
}

HttpSession doGetSession(boolean create){ 
… 
// Creating a new session cookie based on that session 
if ((session != null) && (getContext() != null) 
&& getContext().getCookies()) { 
Cookie cookie = new Cookie(Globals.SESSION_COOKIE_NAME, 
session.getId()); 
configureSessionCookie(cookie); 
((HttpServletResponse) response).addCookie(cookie); 
} 
… 
} 
Session的典型应用是存放用户的Login信息，如用户名，密码，权限角色等信息，应用程序（如Email服务、网上银行等系统）根据这些信息进行身份验证和权限验证

 

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