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Cookie机制

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Cookie机制

1. Cookie解决的问题

Cookie技术是客户端的解决方案，Cookie就是由服务器发给客户端的特殊信息，而这些信息以文本文件的方式存放在客户端，然后客户端每次向服务器发送请求的时候都会带上这些特殊的信息。

当用户使用浏览器访问一个支持Cookie的网站的时候，用户会提供包括用户名在内的个人信息并且提交至服务器；接着，服务器在向客户端回传相应的超文本的同时也会发回这些个人信息，当然这些信息并不是存放在HTTP响应体Response Body中的，而是存放于HTTP响应头Response Header中,当客户端浏览器接收到来自服务器的响应之后，浏览器会将这些信息存放在一个统一的位置。

自此，客户端再向服务器发送请求的时候，都会把相应的Cookie再次发回至服务器。而这次，Cookie信息则存放在HTTP请求头Request Header了。

有了Cookie这样的技术实现，服务器在接收到来自客户端浏览器的请求之后，就能够通过分析存放于请求头的Cookie得到客户端特有的信息，从而动态生成与该客户端相对应的内容。

在程序中，会话跟踪是很重要的事情。理论上，一个用户的所有请求操作都应该属于同一个会话，而另一个用户的所有请求操作则应该属于另一个会话，二者不能混淆。而Web应用程序是使用HTTP协议传输数据的。HTTP协议是无状态的协议。一旦数据交换完毕，客户端与服务器端的连接就会关闭，再次交换数据需要建立新的连接。这就意味着服务器无法从连接上跟踪会话。 Cookie就是这样的一种机制。它可以弥补HTTP协议无状态的不足。在Session出现之前，基本上所有的网站都采用Cookie来跟踪会话。

2. Cookie定义

Cookie实际上是一小段的文本信息。客户端请求服务器，如果服务器需要记录该用户状态，就使用response向客户端浏览器颁发一个Cookie。客户端浏览器会把Cookie保存起来。当浏览器再请求该网站时，浏览器把请求的网址连同该Cookie一同提交给服务器。服务器检查该Cookie，以此来辨认用户状态。服务器还可以根据需要修改Cookie的内容。

有两个http头部是专门负责设置以及发送cookie的,它们分别是Set-Cookie以及Cookie。当服务器返回给客户端一个http响应信息时，其中如果包含Set-Cookie这个头部时，意思就是指示客户端建立一个cookie，并且在后续的http请求中自动发送这个cookie到服务器端，直到这个cookie过期。如果cookie的生存时间是整个会话期间的话，那么浏览器会将cookie保存在内存中，浏览器关闭时就会自动清除这个cookie。另外一种情况就是保存在客户端的硬盘中，浏览器关闭的话，该cookie也不会被清除，下次打开浏览器访问对应网站时，这个cookie就会自动再次发送到服务器端。

一个cookie的设置以及发送过程分为以下四步:

  • 客户端发送一个http请求到服务器端
  • 服务器端发送一个http响应到客户端，其中包含Set-Cookie头部
  • 客户端发送一个http请求到服务器端，其中包含Cookie头部
  • 服务器端发送一个http响应到客户端

![cookie interactive step][1]

Java中把Cookie封装成了javax.servlet.http.Cookie类。每个Cookie都是该Cookie类的对象。服务器通过操作Cookie类对象对客户端Cookie进行操作。通过request.getCookie()获取客户端提交的所有Cookie（以Cookie[]数组形式返回），通过response.addCookie(Cookie cookie)向客户端设置Cookie。

Cookie对象使用key-value属性对的形式保存用户状态，一个Cookie对象保存一个属性对，一个request或者response同时使用多个Cookie。因为Cookie类位于包javax.servlet.http.* 下面，所以JSP中不需要import该类。

3. Cookie的特性

很多网站都会使用Cookie。例如，Google会向客户端颁发Cookie，Baidu也会向客户端颁发Cookie。那浏览器访问Google会不会也携带上Baidu颁发的Cookie呢？或者Google能不能修改Baidu颁发的Cookie呢？

答案是否定的。Cookie具有不可跨域名性。根据Cookie规范，浏览器访问Google只会携带Google的Cookie，而不会携带Baidu的Cookie。Google也只能操作Google的Cookie，而不能操作Baidu的Cookie。

Cookie在客户端是由浏览器来管理的。浏览器能够保证Google只会操作Google的Cookie而不会操作Baidu的Cookie，从而保证用户的隐私安全。浏览器判断一个网站是否能操作另一个网站Cookie的依据是域名。Google与Baidu的域名不一样，因此Google不能操作Baidu的Cookie。

需要注意的是，虽然网站images.google.com与网站www.google.com同属于Google，但是域名不一样，二者同样不能互相操作彼此的Cookie。

注意：用户登录网站www.google.com之后会发现访问images.google.com时登录信息仍然有效，而普通的Cookie是做不到的。这是因为Google做了特殊处理。本章后面也会对Cookie做类似的处理。

4. Cookie的属性设置

除了name与value之外，Cookie还具有其他几个常用的属性。每个属性对应一个getter方法与一个setter方法。

  • String name：该Cookie的名称。Cookie一旦创建，名称便不可更改。
  • Object value：该Cookie的值。如果值为Unicode字符，需要为字符编码。如果值为二进制数据，则需要使用BASE64编码。
  • int maxAge：该Cookie失效的时间，单位秒。如果为正数，则该Cookie在maxAge秒之后失效。如果为负数，该Cookie为临时Cookie，关闭浏览器即失效，浏览器也不会以任何形式保存该Cookie。如果为0，表示删除该Cookie。默认为–1。
  • boolean secure：该Cookie是否仅被使用安全协议传输。安全协议。安全协议有HTTPS，SSL等，在网络上传输数据之前先将数据加密。默认为false。
  • String path：该Cookie的使用路径。如果设置为/sessionWeb/，则只有contextPath为/sessionWeb的程序可以访问该Cookie。如果设置为/，则本域名下contextPath都可以访问该Cookie。注意最后一个字符必须为/。
  • String domain：可以访问该Cookie的域名。如果设置为.google.com，则所有以google.com结尾的域名都可以访问该Cookie。注意第一个字符必须为.。
  • String comment：该Cookie的用处说明。浏览器显示Cookie信息的时候显示该说明。
  • int version：该Cookie使用的版本号。0表示遵循Netscape的Cookie规范，1表示遵循W3C的RFC 2109规范。

4.1 Cookie的有效期

Cookie的maxAge决定着Cookie的有效期，单位为秒Second。Cookie中通过getMaxAge()方法与setMaxAge(int maxAge)方法来读写maxAge属性。 如果maxAge属性为正数，则表示该Cookie会在maxAge秒之后自动失效。浏览器会将maxAge为正数的Cookie持久化，即写到对应的Cookie文件中。无论客户关闭了浏览器还是电脑，只要还在maxAge秒之前，登录网站时该Cookie仍然有效。下面代码中的Cookie信息将永远有效。

Cookie cookie = new Cookie("username","helloweenvsfei"); // 新建Cookie
cookie.setMaxAge(Integer.MAX_VALUE); // 设置生命周期为MAX_VALUE
response.addCookie(cookie); // 输出到客户端

如果maxAge为负数，则表示该Cookie仅在本浏览器窗口以及本窗口打开的子窗口内有效，关闭窗口后该Cookie即失效。maxAge为负数的Cookie，为临时性Cookie，不会被持久化，不会被写到Cookie文件中。Cookie信息保存在浏览器内存中，因此关闭浏览器该Cookie就消失了。Cookie默认的maxAge值为–1。

如果maxAge为0，则表示删除该Cookie。Cookie机制没有提供删除Cookie的方法，因此通过设置该Cookie即时失效实现删除Cookie的效果。失效的Cookie会被浏览器从Cookie文件或者内存中删除：

Cookie cookie = new Cookie("username","helloweenvsfei"); // 新建Cookie
cookie.setMaxAge(0); // 设置生命周期为0，不能为负数
response.addCookie(cookie); // 必须执行这一句

response对象提供的Cookie操作方法只有一个添加操作add(Cookie cookie)。要想修改Cookie只能使用一个同名的Cookie来覆盖原来的Cookie，达到修改的目的。删除时只需要把maxAge修改为0即可。

注意：从客户端读取Cookie时，包括maxAge在内的其他属性都是不可读的，也不会被提交。浏览器提交Cookie时只会提交name与value属性。maxAge属性只被浏览器用来判断Cookie是否过期。

4.2 Cookie的修改、删除

Cookie并不提供修改、删除操作。如果要修改某个Cookie，只需要新建一个同名的Cookie，添加到response中覆盖原来的Cookie。如果要删除某个Cookie，只需要新建一个同名的Cookie，并将maxAge设置为0，并添加到response中覆盖原来的Cookie。注意是0而不是负数。负数代表其他的意义。读者可以通过上例的程序进行验证，设置不同的属性。

注意：修改、删除Cookie时，新建的Cookie除value、maxAge之外的所有属性，例如name、path、domain等，都要与原Cookie完全一样。否则，浏览器将视为两个不同的Cookie不予覆盖，导致修改、删除失败。

4.3 Cookie的域名

Cookie是不可跨域名的。域名www.google.com颁发的Cookie不会被提交到域名www.baidu.com去。这是由Cookie的隐私安全机制决定的。隐私安全机制能够禁止网站非法获取其他网站的Cookie。

正常情况下，同一个一级域名下的两个二级域名如www.helloweenvsfei.com和images.helloweenvsfei.com也不能交互使用Cookie，因为二者的域名并不严格相同。如果想所有helloweenvsfei.com名下的二级域名都可以使用该Cookie，需要设置Cookie的domain参数。

Cookie cookie = new Cookie("time","20080808"); // 新建Cookie
cookie.setDomain(".helloweenvsfei.com"); // 设置域名
cookie.setPath("/"); // 设置路径
cookie.setMaxAge(Integer.MAX_VALUE); // 设置有效期
response.addCookie(cookie); // 输出到客户端

4.4 Cookie的路径

domain属性决定运行访问Cookie的域名，而path属性决定允许访问Cookie的路径ContextPath。

如果只允许/sessionWeb/下的程序使用Cookie:

Cookie cookie = new Cookie("time","20080808"); // 新建Cookie
cookie.setPath("/session/"); // 设置路径
response.addCookie(cookie); // 输出到客户端

设置为/时允许所有路径使用Cookie。path属性需要使用符号/结尾。name相同但domain不同的两个Cookie也是两个不同的Cookie。

页面只能获取它属于的Path的Cookie。例如/session/test/a.jsp不能获取到路径为/session/abc/的Cookie。使用时一定要注意。

  • domain表示的是cookie所在的域，默认为请求的地址，如网址为www.test.com/test/test.aspx，那么domain默认为www.test.com。而跨域访问，如域A为t1.test.com，域B为t2.test.com，那么在域A生产一个令域A和域B都能访问的cookie就要将该cookie的domain设置为.test.com；如果要在域A生产一个令域A不能访问而域B能访问的cookie就要将该cookie的domain设置为t2.test.com。

  • path表示cookie所在的目录，默认为/，就是根目录。在同一个服务器上有目录如下：/test/,/test/cd/,/test/dd/，现设一个cookie1的path为/test/，cookie2的path为/test/cd/，那么test下的所有页面都可以访问到cookie1，而/test/和/test/dd/的子页面不能访问cookie2。这是因为cookie能让其path路径下的页面访问。

  • 浏览器会将domain和path都相同的cookie保存在一个文件里，cookie间用*隔开。

4.5 Cookie的安全属性

HTTP协议不仅是无状态的，而且是不安全的。使用HTTP协议的数据不经过任何加密就直接在网络上传播，有被截获的可能。使用HTTP协议传输很机密的内容是一种隐患。如果不希望Cookie在HTTP等非安全协议中传输，可以设置Cookie的secure属性为true。浏览器只会在HTTPS和SSL等安全协议中传输此类Cookie。

Cookie cookie = new Cookie("time", "20080808"); // 新建Cookie
cookie.setSecure(true); // 设置安全属性
response.addCookie(cookie); // 输出到客户端

secure属性并不能对Cookie内容加密，因而不能保证绝对的安全性。如果需要高安全性，需要在程序中对Cookie内容加密、解密，以防泄密。

Cookie是保存在浏览器端的，因此浏览器具有操作Cookie的先决条件。浏览器可以使用脚本程序如JavaScript或者VBScript等操作Cookie。

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