1 前言

最近看了一些同學的面經，發現無論什麼技術崗位，還是會問到 Session 和 Cookie 的區別。

所有學技術的同學都知道 Session 和 Cookie 函數怎麼用，知道 Session 和 Cookie 的區別就是 Session 是儲存在服務端的，Cookie 是存儲在瀏覽器的。

但是實際上是什麼東西，一些剛學習技術的同學估計還是模糊，我剛學 PHP 的時候，這種感覺特別明顯。PHP 中 Session 和 Cookie 的操作只要操作 $_COOKIE 和 $_SESSION 數組就可以了，而且操作方式和功能一模一樣，搞得我一臉懵逼。

最後，還是自己實現了一個 Session 操作類才恍然大悟，實質上就是兩個不同的存儲對象嘛。

2 Cookie

Cookie 的誕生是爲了能讓無狀態的 HTTP 報文帶上一些特殊的數據，讓服務端能夠辨識請求的身份。

對於 Cookie 的概念就不多說了，Cookie 說簡單點就是瀏覽器上的一個 key-value 存儲對象，通過開發者工具直接看到 Cookie 的內容(F12)

寫入數據方式

Cookie 寫入數據的方式是通過 HTTP 返回報文 Header 部分 Set-Cookie 字段來設置，一個帶有寫 Cookie 指令的的 HTTP 返回報文如下

HTTP/1.1 200 OK
Set-Cookie: SESSIONID=e13179a6-2378-11e9-ac30-fa163eeeaea1; Path=/
Transfer-Encoding: chunked
Date: Tue, 29 Jan 2019 07:12:09 GMT
Server: localhost

上述報文 Set-Cookie 指示瀏覽器設置 key 爲 SESSIONID，value 爲 e13179a6-2378-11e9-ac30-fa163eeeaea1 的 Cookie

獲取數據方式

瀏覽器在發送請求的時候會檢查當前域已經設置的 Cookie，在 HTTP 請求報文 Header 部分的 Cookie 字段裏面帶上 Cookie 的信息。下面捉取了一段 HTTP 報文

GET http://10.0.1.24:23333/ HTTP/1.1
Host: 10.0.1.24:23333
Connection: keep-alive
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/70.0.3538.77 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
Cookie: SESSIONID=e13179a6-2378-11e9-ac30-fa163eeeaea1

從最後的 Cookie 字段看到，瀏覽器請求時帶上了 key 爲 SESSIONID，value 爲 e13179a6-2378-11e9-ac30-fa163eeeaea1 的數據，後端直接解析 HTTP 報文就能獲取 Cookie 的內容。

3 Session

Session 在代碼裏面的語意是記錄客戶端狀態的一個存儲對象，是同一個客戶端請求共享的數組。這個存儲對象可以是文件、緩存系統、數據庫。

現在假設要使用 redis 來實現 Session 功能，那麼就要求瀏覽器每次請求都要帶一個相同的字符串作爲身份信息，對應 redis 的 key，redis value 則爲 Session 數組序列化的內容。

那麼如何讓瀏覽器每次請求都帶一個身份信息呢，這就是 Session 和 Cookie 的關係，通過 Cookie 傳遞這個身份信息。流程如下

客戶端請求
服務端檢查 Header，發現沒有 Cookie，於是生成一個 UUID
服務端處理數據，把部分數據（登錄信息）存儲到 redis 裏面，UUID 爲 key，用戶 id 爲 value
返回報文中，增加 Set-Cookie 字段，內容帶上 UUID
瀏覽器收到報文，把 UUID 寫進瀏覽器存儲裏面
瀏覽器再次請求，帶上當前的域的 Cookie，就是這個 UUID
服務端通過 Cookie 字段獲取到該 UUID，去 redis 裏面獲取用戶的信息

...

4 手動實現 Session

既然知道了 Session 的原理，我們手動實現一個 Session 操作類，採用文件保存的方式。http 框架採用 web.py，安裝方式如下

pip install web.py

Session類

我們要實現的這個類就叫 Session

class Session:

    def __init__(self):
        self.session_id = None
        # session 數組
        self._items = dict()
        self._load()

我們所有 session 文件放在 sessions 目錄下，文件名爲對應的 session id，內容爲 Session 數組序列化的字符串。在初始化對象的時候通過獲取名爲 SESSIONID 的 Cookie，如果沒有就生成一個新的。

def _load(self):
    SESSIONID = web.cookies().get('SESSIONID', None)
    if not SESSIONID:
        SESSIONID = uuid.uuid()
    self.session_id = SESSIONID

    self._loadFromDisk()

獲取到 SESSIONID 後，檢查 sessions 目錄下有沒有對應的文件，如果有就讀取並反序列化

def _loadFromDisk(self):
    """ 從文件加載 SESSION """
    file = './sessions/%s' % self.session_id
    if os.path.exists(file):
        f = open(file, 'rb')
        self._items = pickle.load(f)
        f.close()

獲取 Session 部分完成了，接下來就是保存 Session，我們要把 SESSIONID 寫進 Cookie 裏面，這樣才能在下次請求時獲取到對應的 SESSIONID

def _setSessionCookie(self):
    """ Session id 寫入 cookie """
    web.setcookie('SESSIONID', self.session_id)

最後把 Session 的內容保存到文件裏面

def _saveToDisk(self):
    """ 保存 SESSION 到文件 """
    f = open('./sessions/%s' % self.session_id, 'wb')
    pickle.dump(self._items, f)
    f.close()

功能測試

我們新建一個文件，叫 server.py，寫入測試代碼

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# 測試 session

import web
import time
from session import Session

urls = (
    '/', 'index'
)

app = web.application(urls, globals())


class index:
    def GET(self):
        session = Session()
        if 'login_time' not in session:
            session['login_time'] = int(time.time())
        return 'login time: %s' % session['login_time']


if __name__ == "__main__":
    app.run()

在同一目錄新建 session.py 文件，寫入 Session 類代碼

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# Session

import os
import web
import uuid
try:
    import cPickle as pickle
except ImportError:
    import pickle


class Session:
    __instance = None

    def __new__(cls):
        """ 單例模式 """
        if cls.__instance is None:
            cls.__instance = object.__new__(cls)
            return cls.__instance
        else:
            return cls.__instance

    def __init__(self):
        self.session_id = None
        # session 數組
        self._items = dict()
        self._load()

    def __contains__(self, key):
        return key in self._items

    def __getitem__(self, key):
        return self._items.get(key, None)

    def __setitem__(self, key, value):
        self._items[key] = value
        return True

    def __delitem__(self, key):
        if key in self._items:
            del self._items[key]
        return True

    def __del__(self):
        """ 析構函數，結束請求時執行 """
        self._setSessionCookie()
        self._saveToDisk()

    def _load(self):
        SESSIONID = web.cookies().get('SESSIONID', None)
        if not SESSIONID or SESSIONID is None:
            SESSIONID = uuid.uuid()
        self.session_id = SESSIONID

        self._loadFromDisk()

    def _loadFromDisk(self):
        """ 從文件加載 SESSION """
        file = './sessions/%s' % self.session_id
        if os.path.exists(file):
            f = open(file, 'rb')
            self._items = pickle.load(f)
            f.close()

    def _setSessionCookie(self):
        """ Session id 寫入 cookie """
        web.setcookie('SESSIONID', self.session_id)

    def _saveToDisk(self):
        """ 保存 SESSION 到文件 """
        f = open('./sessions/%s' % self.session_id, 'wb')
        pickle.dump(self._items, f)
        f.close()

再在同一目錄新建 sessions 目錄，存放我們的 Session 文件

mkdir sessions

啓動服務

[service@chengqm mysession]$ python server.py 23333
http://0.0.0.0:23333/

瀏覽器發起請求

查看 Cookie

查看 Session 文件內容

[service@chengqm mysession]$ cat sessions/e13179a6-2378-11e9-ac30-fa163eeeaea1
(dp1
S'login_time'
p2
I1548749002
s.

可以多次刷新和更換瀏覽器測試，測試結果是符合我們對 Session 的預期，簡陋版 Session 類功能就算實現了。

5 如果禁止 Cookie 是否可以獲取 Session

這是一道面試題，當年竟然能用這個問題問倒過一些朋友，還是有些意思的

從前面可以知道，SESSIONID 是通過 Cookie 來傳遞，如果 Cookie 禁止了，還能獲取 SESSIONID 嗎？答案是可以的

既然 Cookie 禁止了，那麼我們就可以用參數的方法傳遞 SESSIONID，後端返回的時候，增加一個返回參數，叫 SESSIONID，然後前端存儲到 localstorage 裏面

前端請求的時候，去 localstorage 獲取SESSIONID，在請求參數裏面增加這一個參數

後端 Session 處理，先嚐試從 Cookie 中獲取 SESSIONID，如果獲取不到，再嘗試從請求參數中獲取 SESSIONID

這樣，就算禁止 Cookie 也是能獲取 Session 的。

6 總結

最後，我們得出 Session 和 Cookie 區別和聯繫

區別

Cookie 是瀏覽器端的存儲對象，有容量限制，通過 HTTP 報文與後端交互
Session 是服務端的存儲對象，實現的方式可以有文件系統、緩存系統、數據庫

聯繫

Session 和 Cookie 都是爲了實現 HTTP 請求帶上客戶端狀態的方法
Session 大多數情況下都是依賴 Cookie 來傳遞 Session Id

都9102年了，還問Session和Cookie的區別

1 前言

2 Cookie

3 Session

4 手動實現 Session

Session類

功能測試

5 如果禁止 Cookie 是否可以獲取 Session

6 總結

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