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朱廣蔚 · 更新于 2020-12-23

Session 和 Cookie 的概念

網站通過 Session 和 Cookie 的機制記錄訪問者的一些基本信息，本小節依次講解 Cookie 和 Session 的概念，并講解了如何使用 Cookie 實現 Session。

1. 需求的提出

網站常常需要記錄訪問者的一些基本信息，例如：用戶是否登錄、用戶登錄名稱、密碼、用戶在 Web 站點購物的方式或用戶訪問該站點的次數。

舉個例子，用戶在沒有登陸 baidu 時，此時用戶的身份是游客，baidu 首頁的界面如下圖所示：

圖片描述

當用戶登陸 baidu 頁面后，此時用戶的身份是已登錄用戶，可以看到頁面的右上角顯示了用戶的名稱，如下圖所示：

圖片描述

可以看出，baidu 服務端能夠辨別用戶的身份，根據用戶是否登錄顯示不同的內容。如果用戶的身份是游客，則顯示文本登陸；如果用法的身份是已登錄用戶，則顯示用戶的名稱。

網站為了辨別用戶身份、進行會話跟蹤需要把一些數據 (例如：登錄狀態、用戶名稱) 儲存在用戶本地終端上，這些數據被稱為 Cookie。

以登錄 baidu 為例子，用戶在沒有登陸 baidu 時，訪問的網頁 URL 是 https://www.baidu.com；在登陸 baidu 后，訪問的網頁 URL 仍然是 https://www.baidu.com。訪問的頁面 URL 相同，但是這兩次訪問呈現的結果不相同，登陸前沒有顯示用戶名，登陸后顯示了用戶名。

服務端是通過 Cookie 的技術區分這兩次請求的，如下圖所示：

圖片描述

  1. 用戶登陸 baidu
  2. baidu 服務端會生成一個用戶 ID
  3. baidu 服務端將這個用戶 ID 發送給瀏覽器
  4. 瀏覽器收到這個用戶 ID 后，會將這個用戶 ID 保存在用戶本地終端
  5. 瀏覽器再次訪問 baidu 站點時，瀏覽器會將保存在本地的用戶 ID 發給 baidu 服務端

服務端收到瀏覽器發送的用戶 ID 后，就知道此次請求來自于一個已經登陸的用戶。在以上的交互過程中，保存在客戶端的用戶 ID 就被稱為 Cookie。

通過設置 HTTP 的 Set-Cookie 消息頭，Web 服務器將 Cookie 發送給瀏覽器。Set-Cookie 消息的格式如下面所示，括號中的部分都是可選的：

Set-Cookie:value [ ;expires=date][ ;domain=domain][ ;path=path][ ;secure]

消息頭的第一部分，value 部分，通常是一個 name=value 格式的字符串。

服務端向客戶端發送的 HTTP 響應中設置 HTTP 的 Set-Cookie 消息頭，一個具體的例子如下：

Connection:keep-alive
Content-Type:text/plain
Date:Fri, 14 Jul 2017 10:49:23 GMT
Set-Cookie:user=ZhangSan
Transfer-Encoding:chunked

在這個例子中，服務端向客戶端發送的 HTTP 消息頭中，設置了 ‘Set-Cookie:user=ZhangSan’，客戶端瀏覽器將接受到字符串 ‘user=ZhangSan’ 作為 Cookie，下次訪問網站時，瀏覽器會將該 Cookie 發送給服務端。

客戶端收到服務端的 Cookie 后，該 Cookie 會在接下來的每個請求中被發送至服務器。Cookie 的值被存儲在名為 Cookie 的 HTTP 消息頭中，并且只包含了 Cookie 的值，其它的選項全部被去除。

客戶端向服務端發送的 HTTP 請求中設置 Cookie 消息頭，一個具體的例子如下：

Connection:keep-alive
Cookie:user=ZhangSan
Host:localhost:8080
User-Agent:Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 Chrome Safari

在這個例子中，客戶端向服務端發送的 HTTP 消息頭中，設置了 ‘Cookie:user=ZhangSan’，服務端接受到字符串 ‘user=ZhangSan’ 作為 Cookie，從而確認此次請求對應的用戶。

4. Session 簡介

Session 是在服務端保存的一個數據結構，用來存儲用戶的信息 (例如登錄狀態、用戶名稱)，Session 數據可以保存在內存、文件或者數據庫中。Session 有一個唯一標識 SID (Session ID)，對應一個用戶，在服務端使用 SID 可以查找到對應用戶的數據。

假設有 2 個用戶：用戶 A 和用戶 B；在服務端存在 2 個 Session，用于存儲用戶 A 和用戶 B 的數據，如下圖所示：

圖片描述

在服務端使用 SID 查找 Session 的過程如下：

  • 每一個 Session 有一個唯一標識 SID，用戶 A 的 Sesion 的 SID 為 0，用戶 B 的 Sesion 的 SID 為 1；
  • 用戶訪問網站時，會把自己的 SID 作為 Cookie 發送給服務端；
  • 服務端則根據請求中的 SID 來尋找對應的 Session。

通過一個具體的例子，解釋如何使用 Cookie 實現 Session。使用 Cookie 實現 Session 包含有兩個步驟：

1. 首次訪問，服務端發送 Set-Cookie 消息頭

圖片描述

首先，客戶端首次訪問網站時，服務端創建一個 Session 用于記錄用戶的信息，使用一個唯一的會話 ID 標識該 Session。

然后，服務端將會話 ID 通過 Set-Cookie 消息頭 (例如，Set-Cookie: sid=0) 發給客戶端，客戶端保存這個會話 ID。

在上圖中，存在兩個用戶：用戶 A 和用戶 B，服務端為它們分別創建一個 Session。每個 Session 擁有一個唯一的 SID，用戶 A 的 SID 等于 0，用戶 B 的 SID 等于 1。

2. 后續訪問，客戶端發送 Cookie 消息頭

圖片描述

客戶再次訪問服務端時，會將會話 ID 通過 Cookie 消息頭發給服務端，服務端根據請求中的 SID，尋找相應的 Session，該 Session 中存儲相應用的數據。最后，服務端將特定用戶的數據發給客戶端。

6. 小結

本小節講解了 Session 和 Cookie 的概念，使用思維導圖概括如下：

圖片描述

在下一個小節中，通過實例講解如何在 Flask 中使用 Cookie 和 Session。