Tomcat中的Session小结

什么是Session

对Tomcat而言,Session是一块在服务器开辟的内存空间,其存储结构为ConcurrentHashMap;

Session的目的

Http协议是一种无状态协议,即每次服务端接收到客户端的请求时,都是一个全新的请求,服务器并不知道客户端的历史请求记录;

Session的主要目的就是为了弥补Http的无状态特性。简单的说,就是服务器可以利用session存储客户端在同一个会话期间的一些操作记录;

实现机制

先看两个问题,如下:

1、服务器如何判断客户端发送过来的请求是属于同一个会话?

答:用Session id区分,Session id相同的即认为是同一个会话,在Tomcat中Session id用JSESSIONID表示;

2、服务器、客户端如何获取Session id?Session id在其之间是如何传输的呢?

答:服务器第一次接收到请求时,开辟了一块Session空间(创建了Session对象),同时生成一个Session id,并通过响应头的Set-Cookie:“JSESSIONID=XXXXXXX”命令,向客户端发送要求设置cookie的响应;

客户端收到响应后,在本机客户端设置了一个JSESSIONID=XXXXXXX的cookie信息,该cookie的过期时间为浏览器会话结束;

接下来客户端每次向同一个网站发送请求时,请求头都会带上该cookie信息(包含Session id);

然后,服务器通过读取请求头中的Cookie信息,获取名称为JSESSIONID的值,得到此次请求的Session id;

ps:服务器只会在客户端第一次请求响应的时候,在响应头上添加Set-Cookie:“JSESSIONID=XXXXXXX”信息,接下来在同一个会话的第二第三次响应头里,是不会添加Set-Cookie:“JSESSIONID=XXXXXXX”信息的;

而客户端是会在每次请求头的cookie中带上JSESSIONID信息;

举个例子:

以chrome浏览器为例,访问一个基于tomcat服务器的网站的时候,

浏览器第一次访问服务器,服务器会在响应头添加Set-Cookie:“JSESSIONID=XXXXXXX”信息,要求客户端设置cookie,如下图:

同时我们也可以在浏览器中找到其存储的sessionid信息,如下图

接下来,浏览器第二次、第三次...访问服务器,观察其请求头的cookie信息,可以看到JSESSIONID信息存储在cookie里,发送给服务器;且响应头里没有Set-Cookie信息,如下图:

只要浏览器未关闭,在访问同一个站点的时候,其请求头Cookie中的JSESSIONID都是同一个值,被服务器认为是同一个会话。

 再举个简单的例子加深印象,新建个Web工程,并写一个Servlet,在doGet中添加如下代码,主要做如下工作

首先,从session中获取key为count的值,累加,存入session,并打印;

然后,每次从请求中获取打印cookie信息,从响应中获取打印Header的Set-Cookie信息:

    /**
     * @see HttpServlet#doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
     */
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        
        if(request.getSession().getAttribute("count") == null){
            request.getSession().setAttribute("count", 0);
            response.getWriter().write(0+"");
        }else{
            int a = Integer.parseInt(request.getSession().getAttribute("count").toString());
            request.getSession().setAttribute("count", ++a);
            response.getWriter().write(a+"");
        }

        Cookie[] cookies = request.getCookies();
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        if(cookies!=null){
            for(Cookie cookie : cookies){
                sb.append(cookie.getName()+":"+cookie.getValue()+",");
            }
            sb.deleteCharAt(sb.length()-1);
        }

        System.out.println("[第"+(++index)+"次访问]from client request, cookies:" + sb);
        System.out.println("[第"+(index)+"次访问]from server response, header-Set-Cookie:" + response.getHeader("Set-Cookie"));;
    }

部署到tomcat后,连续访问该servlet,观察控制台输出,如下,客户端第一次访问服务器的时候,在服务端的响应头里添加了JSESSIONID信息,且接下来客户端的每次访问都会带上该JSESSIONID:

其实这里有一个问题,session劫持

只要用户知道JSESSIONID,该用户就可以获取到JSESSIONID对应的session内容,还是以上面这个例子为例,

我先用IE浏览器访问该站点,比如连续访问了5次,此时,session中的count值为:

查看该会话的Session id,为6A541281A79B24BC290ED3270CF15E32

接下来打开chrome控制台,将IE浏览器获取过来的JSESSIONID信息(“6A541281A79B24BC290ED3270CF15E32”)写入到cookie中,如下

接着删除其中的一个,只留下JSESSIONID为“6A541281A79B24BC290ED3270CF15E32”的cookie;

刷新页面,发现我们从session获取的count值已经变成6了,说明此次chrome浏览器的请求劫持了IE浏览器会话中的session,

Tomcat中的session实现

Tomcat中一个会话对应一个session,其实现类是StandardSession,查看源码,可以找到一个attributes成员属性,即存储session的数据结构,为ConcurrentHashMap,支持高并发的HashMap实现;

    /**
     * The collection of user data attributes associated with this Session.
     */
    protected Map<String, Object> attributes = new ConcurrentHashMap<String, Object>();

那么,tomcat中多个会话对应的session是由谁来维护的呢?ManagerBase类,查看其代码,可以发现其有一个sessions成员属性,存储着各个会话的session信息:

    /**
     * The set of currently active Sessions for this Manager, keyed by
     * session identifier.
     */
    protected Map<String, Session> sessions = new ConcurrentHashMap<String, Session>();

接下来,看一下几个重要的方法,

服务器查找Session对象的方法

客户端每次的请求,tomcat都会在HashMap中查找对应的key为JSESSIONID的Session对象是否存在,可以查看Request的doGetSession方法源码,如下源码:

protected Session doGetSession(boolean create) {

        // There cannot be a session if no context has been assigned yet
        Context context = getContext();
        if (context == null) {
            return (null);
        }

        // Return the current session if it exists and is valid
        if ((session != null) && !session.isValid()) {
            session = null;
        }
        if (session != null) {
            return (session);
        }

        // Return the requested session if it exists and is valid
        Manager manager = context.getManager();
        if (manager == null) {
            return null;        // Sessions are not supported
        }
        if (requestedSessionId != null) {
            try {
                session = manager.findSession(requestedSessionId);
            } catch (IOException e) {
                session = null;
            }
            if ((session != null) && !session.isValid()) {
                session = null;
            }
            if (session != null) {
                session.access();
                return (session);
            }
        }

        // Create a new session if requested and the response is not committed
        if (!create) {
            return (null);
        }
        if ((context != null) && (response != null) &&
            context.getServletContext().getEffectiveSessionTrackingModes().
                    contains(SessionTrackingMode.COOKIE) &&
            response.getResponse().isCommitted()) {
            throw new IllegalStateException
              (sm.getString("coyoteRequest.sessionCreateCommitted"));
        }

        // Re-use session IDs provided by the client in very limited
        // circumstances.
        String sessionId = getRequestedSessionId();
        if (requestedSessionSSL) {
            // If the session ID has been obtained from the SSL handshake then
            // use it.
        } else if (("/".equals(context.getSessionCookiePath())
                && isRequestedSessionIdFromCookie())) {
            /* This is the common(ish) use case: using the same session ID with
             * multiple web applications on the same host. Typically this is
             * used by Portlet implementations. It only works if sessions are
             * tracked via cookies. The cookie must have a path of "/" else it
             * won't be provided to for requests to all web applications.
             *
             * Any session ID provided by the client should be for a session
             * that already exists somewhere on the host. Check if the context
             * is configured for this to be confirmed.
             */
            if (context.getValidateClientProvidedNewSessionId()) {
                boolean found = false;
                for (Container container : getHost().findChildren()) {
                    Manager m = ((Context) container).getManager();
                    if (m != null) {
                        try {
                            if (m.findSession(sessionId) != null) {
                                found = true;
                                break;
                            }
                        } catch (IOException e) {
                            // Ignore. Problems with this manager will be
                            // handled elsewhere.
                        }
                    }
                }
                if (!found) {
                    sessionId = null;
                }
                sessionId = getRequestedSessionId();
            }
        } else {
            sessionId = null;
        }
        session = manager.createSession(sessionId);

        // Creating a new session cookie based on that session
        if ((session != null) && (getContext() != null)
               && getContext().getServletContext().
                       getEffectiveSessionTrackingModes().contains(
                               SessionTrackingMode.COOKIE)) {
            Cookie cookie =
                ApplicationSessionCookieConfig.createSessionCookie(
                        context, session.getIdInternal(), isSecure());

            response.addSessionCookieInternal(cookie);
        }

        if (session == null) {
            return null;
        }

        session.access();
        return session;
    }
View Code

先看doGetSession方法中的如下代码,这个一般是第一次访问的情况,即创建session对象,session的创建是调用了ManagerBase的createSession方法来实现的; 另外,注意response.addSessionCookieInternal方法,该方法的功能就是上面提到的往响应头写入“Set-Cookie”信息;最后,还要调用session.access方法记录下该session的最后访问时间,因为session是可以设置过期时间的;

        session = manager.createSession(sessionId);

        // Creating a new session cookie based on that session
        if ((session != null) && (getContext() != null)
               && getContext().getServletContext().
                       getEffectiveSessionTrackingModes().contains(
                               SessionTrackingMode.COOKIE)) {
            Cookie cookie =
                ApplicationSessionCookieConfig.createSessionCookie(
                        context, session.getIdInternal(), isSecure());

            response.addSessionCookieInternal(cookie);
        }

        if (session == null) {
            return null;
        }

        session.access();
        return session;

再看doGetSession方法中的如下代码,这个一般是第二次以后访问的情况,通过ManagerBase的findSession方法查找session,其实就是利用map的key从ConcurrentHashMap中拿取对应的value,这里的key即requestedSessionId,也即JSESSIONID,同时还要调用session.access方法,记录下该session的最后访问时间;

        if (requestedSessionId != null) {
            try {
                session = manager.findSession(requestedSessionId);
            } catch (IOException e) {
                session = null;
            }
            if ((session != null) && !session.isValid()) {
                session = null;
            }
            if (session != null) {
                session.access();
                return (session);
            }
        }

在session对象中查找和设置key-value的方法

这个我们一般调用getAttribute/setAttribute方法:

getAttribute方法很简单,就是根据key从map中获取value;

setAttribute方法稍微复杂点,除了设置key-value外,如果添加了一些事件监听(HttpSessionAttributeListener)的话,还要通知执行,如beforeSessionAttributeReplaced, afterSessionAttributeReplaced, beforeSessionAttributeAdded、 afterSessionAttributeAdded。。。

session存在的问题

  • 安全性,session劫持,这个前面已经举过例子了;
  • 增加服务器压力,因为session是直接存储在服务器的内存中的;
  • 如果存在多台服务器的话,还存在session同步问题,当然如果只有一台tomcat服务器的话,也就没有session同步的事情了,然而现在一般的应用都会用到多台tomcat服务器,通过负载均衡,同一个会话有可能会被分配到不同的tomcat服务器,因此很可能出现session不一致问题;解决session同步问题,实际上主要是保证能够抽离出一块共享空间存放session信息,且这块空间不同的tomcat服务器都可以访问到;一般这块共享的空间可以是数据库,或者某台服务器的内存空间,甚至硬盘空间,或者客户端的cookie也是可以的;
posted @ 2016-04-26 16:17  风一样的码农  阅读(...)  评论(... 编辑 收藏