Tomcat中实现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;
  }

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；

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。