由于HTTP协议的无状态特性,导致在ASP.NET编程中,每个请求都会在服务端从头到执行一次管线过程, 对于ASP.NET页面来说,Page对象都会重新创建,所有控件以及内容都会重新生成, 因此,如果希望上一次的页面状态能够在后续页面中保留,则必需引入状态管理功能。

ASP.NET为了实现状态管理功能,提供了8种方法,可帮助我们在页面之间或者整个用户会话期间保留状态数据。 这些方法分为二类:视图状态、控件状态、隐藏域、Cookie 和查询字符串会以不同方式将数据发送到客户端上。 而应用程序状态、会话状态和配置文件属性(Profile)则会将数据存储到服务端。 虽然每种方法都有不同的优点和缺点,对于小的项目来说,可以选择自己认为最容易使用的方法, 然而,对于有着较高要求的程序,尤其是对于性能与扩展性比较关注的程序来说, 选择不同的方法最终导致的差别可能就非常大了。

在这篇博客中,我将谈谈自己对ASP.NET状态管理方面的一些看法。
注意:本文的观点可能并不合适开发小型项目,因为我关注的不是易用性。

hidden-input

hidden-input 这个名字我是取的,表示所有type="hidden"的input标签元素。 在中文版的MSDN中,也称之为 隐藏域 。 hidden-input通常存在于HTML表单之内,它不会显示到页面中, 但可以随表单一起提交,因此,经常用于维护当前页面的相关状态,在服务端我们可以使用Request.Form[]来访问这些数据。

一般说来,我通常使用hidden-input来保存一些中间结果,用于在多次提交中维持一系列状态, 或者用它来保存一些固定参数用来提交给其它页面(或网站)。 在这些场景中,我不希望用户看到这些数据,因此,使用hidden-input是比较方便的。

关于表单的更多介绍可参考我的博客:细说 Form (表单)

在ASP.NET WebForm框架中,我们可以使用HiddenField控件来创建一个hidden-input控件,并可以在服务端操作它, 还可以直接以手写的方式使用隐藏域,例如:

<input type="hidden" name="hidden-1" value="aaaaaaa" />
<input type="hidden" name="hidden-2" value="bbbbbbb" />
<input type="hidden" name="hidden-3" value="ccccccc" />

另外,我们还可以调用ClientScript.RegisterHiddenField()方法来创建隐藏域:

ClientScript.RegisterHiddenField("hidden-4", "ddddddddd");

输出结果:

<input type="hidden" name="hidden-4" id="hidden-4" value="ddddddddd" />

这三种方法对于生成的HTML代码来说,主要差别在于它们出现位置不同:
1. HiddenField控件:由HiddenField的出现位置来决定(在form内部)。
2. RegisterHiddenField方法:在form标签的开头位置。
3. hidden-input:你写在哪里就是哪里。

优点:
1. 不需要任何服务器资源:隐藏域随页面一起发送到客户端。
2. 广泛的支持:几乎所有浏览器和客户端设备都支持具有隐藏域的表单。
3. 实现简单:隐藏域是标准的 HTML 控件,不需要复杂的编程逻辑。

缺点:
1. 不能在多页面跳转之间维持状态。
2. 用户可见,保存敏感数据时需要加密。

QueryString

查询字符串是存在于 URL 结尾的一段数据。下面是一个典型的查询字符串示例(红色部分文字):

http://www.abc.com/demo.aspx?k1=aaa&k2=bbb&k3=ccc

查询字符串经常用于页面的数据过滤,例如:
1. 给列表页面增加分页参数,list.aspx?page=2
2. 给列表页面增加过虑范围,Product.aspx?categoryId=5
3. 显示特定记录,ProductInfo.aspx?page=3

关于查询字符串的用法,我补充二点:
1. 可以调用HttpUtility.ParseQueryString()来解析查询字符串。
2. 允许参数名重复:list.aspx?page=2&page=3,因此在修改URL参数时,使用替换方式而不是追加。
  关于参数重名的读取问题,请参考我的博客:细说 Request[]与Request.Params[]

优点:
1. 不需要任何服务器资源:查询字符串的数据包含在每个URL中。
2. 广泛的支持:几乎所有的浏览器和客户端设备均支持使用查询字符串传递参数值。
3. 实现简单:在服务端直接访问Request.QueryString[]可读取数据。
4. 页面传值简单:<a href="url">或者 Response.Redirect(url) 都可以实现。

缺点:
1. 有长度限制。
2. 用户可见,不能保存敏感数据。

Cookie

由于HTTP协议是无状态的,对于一个浏览器发出的多次请求,WEB服务器无法区分它们是不是来源于同一个浏览器。所以,需要额外的数据用于维护会话。 Cookie 正是这样的一段随HTTP请求一起被传递的额外数据。 Cookie 是一小段文本信息,它的工作方式就是伴随着用户请求和页面在 Web 服务器和浏览器之间传递。Cookie 包含每次用户访问站点时 Web 应用程序都可以读取的信息。

与hidden-input, QueryString相比,Cookie有更多的属性,许多浏览器可以直接查看这些信息:

由于Cookie拥有这些属性,因此在客户端状态管理中可以实现更多的功能,尤其是在实现客户端会话方面具有不可替代的作用。

关于Cookie的更多讲解,请参考我的另一篇博客:细说Cookie

优点:
1. 可配置到期规则:Cookie可以在客户端长期存在,也可以在浏览器关闭时清除。
2. 不需要任何服务器资源:Cookie 存储在客户端。
3. 简单性:Cookie 是一种基于文本的轻量结构,包含简单的键值对。
4. 数据持久性:与其它的客户端状态数据相比,Cookie可以实现长久保存。
5. 良好的扩展性:Cookie的读写要经过ASP.NET管线,拥有无限的扩展性。

这里我要解释一下Cookie 【良好的扩展性】是个什么概念,比如:
1. 我可以实现把Cookie保存到数据库中而不需要修改现有的项目代码。
2. 把SessionId这样由ASP.NET产生的临时Cookie让它变成持久保存。

缺点:
1. 大小受到限制。
2. 增加请求头长度。
3. 用户可见,保存敏感数据时需要加密。

ApplicationState

应用程序状态是指采用HttpApplicationState实现的状态维持方式,使用代码如下:

Application.Lock();
Application["PageRequestCount"] = ((int)Application["PageRequestCount"]) + 1;
Application.UnLock();

对于这种方法,我不建议使用,因为:
1. 与使用静态变量差不多,直接使用静态变量可以不需要字典查找。
2. 选择强类型的集合或者变量可以避免装箱拆箱。

ViewState,ControlState

视图状态,控件状态,二者是类似,在页面中表现为一个hidden-input元素:

<input type="hidden" name="__VIEWSTATE" id="__VIEWSTATE" value="......................" />

控件状态是ASP.NET 2.0中引入,与视图状态相比,它不允许关闭。
由于它们使用方式一致,而且视图状态是基于控件状态的实现逻辑,所以我就不区分它们了。

在ASP.NET的早期,微软为了能帮助广大开发人员提高开发效率,引用入一大批的服务端控件,并为了能将事件编程机制引入ASP.NET中,又发明了ViewState。

这种方式虽然可以简化开发工作量,然而却有一些限制和缺点:
1. 视图状态的数据只能用于回发(postback)。
2. 视图状态的【滥用】容易导致生成的HTML较大,这会引起一个恶性循环:
  a. 过大的ViewState在序列化过程中会消耗较多的服务器CPU资源,
  b. 过大的ViewState最终生成的HTML输出也会很大,它会浪费服务端网络资源,
  c. 过大的ViewState输出导致表单在下次提交时,会占用客户端网络资源。
  d. 过大的ViewState数据上传到服务端后,反序列化又会消耗较多的服务器CPU资源。
  因此,整个交互过程中,用户一直在等待,用户体验极差。

在ASP.NET兴起的年代,ViewState绝对是个了不起的发明。
然而,现在很多关于ASP.NET性能优化的方法中,都会将【关闭ViewState】放在头条位置。
为什么会这样呢,大家可以自己思考一下了。

有些人认为:我现在做的程序只是在局域网内使用,使用ViewState完全没有问题!
然而,那些人或许没有想过:
1. 未来用户可能会把它部署在互联网上运行(对于产品来说就是遇到大客户了)。
2. 项目早期的设计与规划,对后期的开发与维护来说,影响是巨大的,因为许多基础部分通常是在早期开发的。
当这二种情况的任何一种发生时,想再禁用ViewState,可能已经晚了。

对于视图状态,我认为它引入的问题比它解决的问题要多要复杂,
因此,我不想花时间整理它的优缺点,我只想说一句:把它关了,在web.config中关了。

另外,我不排斥使用服务器控件,我认为:你可以使用服务端控件显示数据,但不要用它处理回发。

如果你仍然认为视图状态是不可缺少的,那我还是建议你看看ASP.NET MVC框架,看看没有视图状态是不是照样可以写ASP.NET程序。

Session

Session是ASP.NET实现的一种服务端会话技术,它允许我们方便地在服务端保存与用户有关的会话数据。

我认为Session只有一个优点:最简单的服务端会话实现方式。

缺点:
1. 当mode="InProc"时,容易丢失数据,为什么?因为网站会因为各种原因重启。
2. 当mode="InProc"时,Session保存的东西越多,就越占用服务器内存,对于用户在线人数较多的网站,服务器的内存压力会比较大。
3. 当mode="InProc"时,程序的扩展性会受到影响,原因很简单:服务器的内存不能在多台服务器间共享。
4. 当采用进程外模式时,在每次请求中,不管你用不用会话数据,所有的会话数据都为你准备好了(反序列化),这其实很是浪费资源的。
5. 如果你没有关闭Session,SessionStateModule就一直在工作中,尤其是全采用默认设置时,会对每个请求执行一系列的调用,浪费资源。
6. 阻塞同一客户端发起的多次请求(默认方式)。
7. 无Cookie会话可能会丢失数据(重新生成已过期的会话标识符)。

Session的这些缺点也提醒我们:
1. 当网站的在线人数较多时,一定不要用Session保存较大的对象。
2. 在密集型的AJAX型网站或者大量使用iframe的网站中,要关注Session可能引起的服务端阻塞问题。
3. 当采用进程外模式时,不需要访问Session的页面,一定要关闭,否则会浪费服务器资源。

如果想了解更多的Session特点,以及我对Session的看法,可以浏览我的博客:Session,有没有必要使用它?

Session的本质有二点:
1. SessionId + 服务端字典:服务端字典保存了某个用户的所有会话数据。
2. 用SessionId识别不同的客户端:SessionId通常以Cookie形式发送到客户端。

我认为了解Sesssion本质非常有用,因为可以借鉴并实现自己的服务端会话方法。

关于Session我还想说一点:
有些新手喜欢用Session来实现身份认证功能,这是一种【不正确】的方法。
如果你的ASP.NET应用程序需要身份认证功能,请使用 Forms身份认证 或者 Windows身份认证

Profile

Profile 在中文版的MSDN中被称为 配置文件属性,这个功能是在 ASP.NET 2.0 中引入的。

ASP.NET提供这个功能主要是为了简化与用户相关的个性化信息的读写方式。
简化主要体现在3个方面:
1. 自动与某个用户关联,已登录用户或者未登录都支持。
2. 不需要我们设计用户的个性化信息的保存表结构,只要修改配置文件就够了。
3. 不需要我们实现数据的加载与保存逻辑,ASP.NET框架替我们实现好了。

为了使用Profile,我们首先在web.config中定义所需要的用户个性化信息:

<profile>
    <properties>
        <add name="Address"/>
        <add name="Tel"/>
    </properties>
</profile>

然后,就可以在页面中使用了:

为什么会这样呢?
原因是ASP.NET已经根据web.config为我们创建了一个新类型:

using System;
using System.Web.Profile;

public class ProfileCommon : ProfileBase
{
    public ProfileCommon();

    public virtual string Address { get; set; }
    public virtual string Tel { get; set; }

    public virtual ProfileCommon GetProfile(string username);
}

有了这个类型后,当我们访问HttpContext.Profile属性时,ASP.NET会创建一个ProfileCommon的实例。 也正是由于Profile的强类型机制,在使用Profile时才会有智能提示功能。

如果我们希望为未登录的匿名用户也提供这种支持,需要将配置修改成:

<profile>
    <properties>
        <add name="Address" allowAnonymous="true" />
        <add name="Tel" allowAnonymous="true"/>
    </properties>
</profile>
<anonymousIdentification enabled="true" />

Profile中的每个属性还允许指定类型和默认值,以及序列化方式,因此,扩展性还是比较好的。

尽管Profile看上去很美,然而,使用Profile的人却很少。
比如我就不用它,我也没见有人有过它。
为什么会这样?

我个人认为:它与MemberShip一样,是个鸡肋。
通常说来,我们会为用户信息创建一张User表,增加用户信息时,会通过增加字段的方式解决。
我认为这样集中的数据才会更好,而不是说,有一部分数据由我维护,另一部分数据由ASP.NET维护。

另一个特例是:我们根本不创建User表,直接使用MemberShip,那么Profile用来保存MemberShip没有信息是有必要的。

还是给Profile做个总结吧:
优点:使用简单。
缺点:不实用。

各种状态管理的对比与总结

前面分别介绍了ASP.NET的8种状态管理技术,这里打算给它们做个总结。

客户端 服务端
数据安全性
数据长度限制 受硬件限制
占用服务器资源
集群扩展性

表格中主要考察了数据保存与服务端水平扩展的相关重要指标。

下面我来解释表格的结果。
1. 客户端方式的状态数据(hidden-input, QueryString, Cookie):
  a. 数据对用户来说,可见可修改,因此数据不安全。
  b. QueryString, Cookie 都有长度限制。
  c. 数据在客户端,因此不占用服务端资源。这个特性对于在线人数很多的网站非常重要。
  d. 数据在客户端,因此和服务端没有耦合关系,WEB服务器可以更容易实现水平扩展。

2. 服务端方式的状态数据(ApplicationState,ViewState,ControlState,Session,Profile):
  a. 数据对用户不可见,因此安全性好。(ApplicationState,Session,Profile)
  b. 数所长度只受硬件限制,因此,对于在线人数较多的网站,需谨慎选择。
  c. 对于存放在内存中的状态数据,由于不能共享内存,因此会限制水平扩展能力。
  d. 如果状态数据保存到一台机器,会有单点失败的可能,也会限制了水平扩展能力。

从这个表格我们还可以得到以下结论:
1. 如果很关注数据的安全性,应该首选服务端的状态管理方法。
2. 如果你关注服务端的水平扩展性,应该首选客户端的状态管理方法。

会话状态的选择

接下来,我们再来看看会话状态,它与状态管理有着一些关系,属于比较类似的概念。

谈到会话状态,首先我要申明一点:会话状态与状态不是一回事。

本文前面所说的状态分为二种:
1. 页面之间的状态。
2. 应用程序范围内的状态。

而会话状态是针对某个用户来说,他(她)在多次操作之间的状态。
在用户的操作期间,有可能状态需要在页面之间持续使用,
也有可能服务端程序做过重启,但数据仍然有效。
因此,这种状态数据更持久。

在ASP.NET中,使用会话状态有二个选择:Session 或者 Cookie 。
前者由ASP.NET实现,并有可能依赖后者。
后者则由浏览器实现,ASP.NET提供读写方法。

那么到底选择哪个呢?
如果你要问我这个问题,我肯定会说:我选 Cookie !

下面是我选择Cookie实现会话状态的理由:
1. 不会有服务端阻塞问题。
2. 不占用服务端资源。
3. 水平扩展没有限制。
4. 也支持过期设置,而且更灵活。
5. 可以在客户端直接使用会话数据。
6. 可以实现更灵活的会话数据加载策略。
7. 扩展性较好(源于ASP.NET管线的扩展性)

如果选择使用Cookie实现会话状态,有3点需要特别注意:
1. 不建议保存敏感数据,除非已加密。
2. 只适合保存短小简单的数据。
3. 如果会话数据较大,可以在客户端保存用户标识,由服务端实现数据的加载保存逻辑。

或许有些人认为:每种技术都有它们的优缺点,有各自的适用领域。
我表示赞同这句话。
但是,我们要清楚一点:每个项目的规模不一样,性能以及扩展性要求也不同。
对于一个小的项目来说,选择什么方法都不是问题,
但是,对于规模较大的项目,我们一定需要取舍。
取舍的目标是:包装越少越好,因为人家做了过多的包装,就会有较多的限制,
所以,不要只关注现在的调用是否方便,其实只要你愿意包装,你也可以让复杂的调用简单化。

改变开发方式,发现新方法

回想一下:为什么在ASP.NET中需要状态管理?
答:因为与HTTP协议有关,服务端没有保存每个请求的上次页面状态。

为什么Windows计算器(这类)程序不用考虑会话问题呢?
答:因为这类程序的界面不需要重新生成,任何变量都可表示状态。

再来看这样一个场景:

图片左边是一个列表页面,允许调整每条记录的优先级,但是有2个要求:
1. 在移动每条记录时,必须输入一个调整理由。
2. 只要输入理由后,那条记录可以任意调整多次。

显然,完成这个任务必须要有状态才能实现。

面对这个问题,你可以思考一下:选择哪种ASP.NET支持的状态管理方法都很麻烦。

怎么办?

我的解决方法:创建一个JavaScript数组,用每个数组元素保存每条记录的状态,
所有用户交互操作用AJAX方式实现,这样页面不会刷新,JavaScript变量中的状态一直有效。
因此,很容易就能解决这个问题。

这个案例也提醒我们:当发现ASP.NET提供的状态管理功能全部不合适时, 我们需要改变开发方式了。

为什么WEB编程都有【无状态】问题,而桌面程序没有?
我认为与HTTP协议有关,但没有绝对的关系。
只要你能保证页面不刷新,也能像桌面程序那样,用JavaScript变量就能维护页面状态。

posted on 2012-11-21 08:32  Fish Li  阅读(16830)  评论(87编辑  收藏