Servlet第六篇【Session介绍、API、生命周期、应用】

什么是Session

Session 是另一种记录浏览器状态的机制。不同的是Cookie保存在浏览器中，Session保存在服务器中。用户使用浏览器访问服务器的时候，服务器把用户的信息以某种的形式记录在服务器，这就是Session

如果说Cookie是检查用户身上的”通行证“来确认用户的身份，那么Session就是通过检查服务器上的”客户明细表“来确认用户的身份的。Session相当于在服务器中建立了一份“客户明细表”。

为什么要使用Session技术？

Session比Cookie使用方便，Session可以解决Cookie解决不了的事情【Session可以存储对象，Cookie只能存储字符串。】。

Session API

• long getCreationTime();【获取Session被创建时间】
• String getId();【获取Session的id】
• long getLastAccessedTime();【返回Session最后活跃的时间】
• ServletContext getServletContext();【获取ServletContext对象】
• void setMaxInactiveInterval(int var1);【设置Session超时时间】
• int getMaxInactiveInterval();【获取Session超时时间】
• Object getAttribute(String var1);【获取Session属性】
• Enumeration getAttributeNames();【获取Session所有的属性名】
• void setAttribute(String var1, Object var2);【设置Session属性】
• void removeAttribute(String var1);【移除Session属性】
• void invalidate();【销毁该Session】
• boolean isNew();【该Session是否为新的】

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Session作为域对象

从上面的API看出，Session有着request和ServletContext类似的方法。其实Session也是一个域对象。Session作为一种记录浏览器状态的机制，只要Session对象没有被销毁，Servlet之间就可以通过Session对象实现通讯

• 我们来试试吧，在Servlet4中设置Session属性

        //得到Session对象
        HttpSession httpSession = request.getSession();

        //设置Session属性
        httpSession.setAttribute("name", "看完博客就要点赞！！");

• 在Servlet5中获取到Session存进去的属性

        //获取到从Servlet4的Session存进去的值
        HttpSession httpSession = request.getSession();
        String value = (String) httpSession.getAttribute("name");
        System.out.println(value);

• 访问Servlet4，再访问Servlet5

• 一般来讲，当我们要存进的是用户级别的数据就用Session，那什么是用户级别呢？只要浏览器不关闭，希望数据还在，就使用Session来保存。

Session的生命周期和有效期

• Session在用户第一次访问服务器Servlet，jsp等动态资源就会被自动创建，Session对象保存在内存里，这也就为什么上面的例子可以直接使用request对象获取得到Session对象。
• 如果访问HTML,IMAGE等静态资源Session不会被创建。
• Session生成后，只要用户继续访问，服务器就会更新Session的最后访问时间，无论是否对Session进行读写，服务器都会认为Session活跃了一次。
• 由于会有越来越多的用户访问服务器，因此Session也会越来越多。为了防止内存溢出，服务器会把长时间没有活跃的Session从内存中删除，这个时间也就是Session的超时时间。

• Session的超时时间默认是30分钟，有三种方式可以对Session的超时时间进行修改

• 第一种方式：在tomcat/conf/web.xml文件中设置，时间值为20分钟，所有的WEB应用都有效

            <session-config>
                <session-timeout>20</session-timeout>
            </session-config>   

• 第二种方式：在单个的web.xml文件中设置，对单个web应用有效，如果有冲突，以自己的web应用为准。

            <session-config>
                <session-timeout>20</session-timeout>
            </session-config>   

• 第三种方式：通过setMaxInactiveInterval()方法设置

        //设置Session最长超时时间为60秒，这里的单位是秒
        httpSession.setMaxInactiveInterval(60);

        System.out.println(httpSession.getMaxInactiveInterval());

• Session的有效期与Cookie的是不同的

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使用Session完成简单的购物功能

• 我们还是以书籍为例，所以可以copy“显示浏览过的商品“例子部分的代码。

        response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        PrintWriter printWriter = response.getWriter();

        printWriter.write("网页上所有的书籍：" + "<br/>");

        //拿到数据库所有的书
        LinkedHashMap<String, Book> linkedHashMap = DB.getAll();
        Set<Map.Entry<String, Book>> entry = linkedHashMap.entrySet();

        //显示所有的书到网页上
        for (Map.Entry<String, Book> stringBookEntry : entry) {

            Book book = stringBookEntry.getValue();

            String url = "/ouzicheng/Servlet6?id=" + book.getId();
            printWriter.write(book.getName());
            printWriter.write("<a href='" + url + "'>购买</a>");
            printWriter.write("<br/>");
        }

• 在购物车页面上，获取到用户想买的书籍【用户可能不单想买一本书，于是乎，就用一个List容器装载书籍】，有了：先遍历Cookie，再判断是否是第一次访问Servlet的逻辑思路，我们就可以先获取到Session的属性，如果Session的属性为null，那么就是还没有该属性

        //得到用户想买书籍的id
        String id = request.getParameter("id");

        //根据书籍的id找到用户想买的书
        Book book = (Book) DB.getAll().get(id);

        //获取到Session对象
        HttpSession httpSession = request.getSession();

        //由于用户可能想买多本书的，所以我们用一个容器装着书籍
        List list = (List) httpSession.getAttribute("list");
        if (list == null) {

            list = new ArrayList();

            //设置Session属性
            httpSession.setAttribute("list",list);
        }
        //把书籍加入到list集合中
        list.add(book);

• 按我们正常的逻辑思路：先创建一个ArrayList对象，把书加到list集合中，然后设置Session的属性。这样是行不通的。每次Servlet被访问的时候都会创建一个ArrayList集合，书籍会被分发到不同的ArrayList中去。所以下面的代码是不行的！

        //得到用户想买书籍的id
        String id = request.getParameter("id");

        //根据书籍的id找到用户想买的书
        Book book = (Book) DB.getAll().get(id);

        //获取到Session对象
        HttpSession httpSession = request.getSession();

        //创建List集合
        List list = new ArrayList();
        list.add(book);

        httpSession.setAttribute("list", list);

• 既然用户已经购买了书籍，那么也应该给提供页面显示用户购买过哪些书籍

        //得到用户想买书籍的id
        String id = request.getParameter("id");

        //根据书籍的id找到用户想买的书
        Book book = (Book) DB.getAll().get(id);

        //获取到Session对象
        HttpSession httpSession = request.getSession();

        //由于用户可能想买多本书的，所以我们用一个容器装着书籍
        List list = (List) httpSession.getAttribute("list");
        if (list == null) {

            list = new ArrayList();

            //设置Session属性
            httpSession.setAttribute("list",list);
        }
        //把书籍加入到list集合中
        list.add(book);

        String url = "/ouzicheng/Servlet7";
        response.sendRedirect(url);

• 列出用户购买过的书籍

        //要得到用户购买过哪些书籍，得到Session的属性遍历即可
        HttpSession httpSession = request.getSession();
        List<Book> list = (List) httpSession.getAttribute("list");

        if (list == null || list.size() == 0) {
            printWriter.write("对不起，你还没有买过任何商品");

        } else {
            printWriter.write("您购买过以下商品：");
            printWriter.write("<br/>");
            for (Book book : list) {
                printWriter.write(book.getName());
                printWriter.write("<br/>");
            }
        }

• 效果如下

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Session的实现原理

• 用现象说明问题，我在Servlet4中的代码设置了Session的属性

        //得到Session对象
        HttpSession httpSession = request.getSession();

        //设置Session属性
        httpSession.setAttribute("name", "看完博客就要点赞！！");

• 接着在Servlet7把Session的属性取出来

        String value = (String) request.getSession().getAttribute("name");

        printWriter.write(value);

• 自然地，我们能取到在Servlet4中Session设置的属性

• 接着，我在浏览器中新建一个会话，再次访问Servlet7

• 发现报了空指针异常的错误

• 现在问题来了：服务器是如何实现一个session为一个用户浏览器服务的？换个说法：为什么服务器能够为不同的用户浏览器提供不同session？
• HTTP协议是无状态的，Session不能依据HTTP连接来判断是否为同一个用户。于是乎：服务器向用户浏览器发送了一个名为JESSIONID的Cookie，它的值是Session的id值。其实Session依据Cookie来识别是否是同一个用户。
• 简单来说：Session**之所以可以识别不同的用户，依靠的就是Cookie**

• 该Cookie是服务器自动颁发给浏览器的，不用我们手工创建的。该Cookie的maxAge值默认是-1，也就是说仅当前浏览器使用，不将该Cookie存在硬盘中

• 我们来捋一捋思路流程：当我们访问Servlet4的时候，服务器就会创建一个Session对象，执行我们的程序代码，并自动颁发个Cookie给用户浏览器

• 当我们用同一个浏览器访问Servlet7的时候，浏览器会把Cookie的值通过http协议带过去给服务器，服务器就知道用哪一Session。

• 而当我们使用新会话的浏览器访问Servlet7的时候，该新浏览器并没有Cookie，服务器无法辨认使用哪一个Session，所以就获取不到值

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浏览器禁用了Cookie，Session还能用吗？

上面说了Session是依靠Cookie来识别用户浏览器的。如果我的用户浏览器禁用了Cookie了呢？绝大多数的手机浏览器都不支持Cookie，那我的Session怎么办？

• 好的，我们来看看情况是怎么样的。用户浏览器访问Servlet4的时候，服务器向用户浏览器颁发了一个Cookie

• 但是呢，当用户浏览器访问Servlet7的时候，由于我们禁用了Cookie，所以用户浏览器并没有把Cookie带过去给服务器。

• 一看，Session好像不能用了。但是Java Web提供了解决方法：URL地址重写

• HttpServletResponse类提供了两个URL地址重写的方法：

  • encodeURL(String url)
  • encodeRedirectURL(String url)

• 需要值得注意的是：这两个方法会自动判断该浏览器是否支持Cookie，如果支持Cookie，重写后的URL地址就不会带有jsessionid了【当然了，即使浏览器支持Cookie，第一次输出URL地址的时候还是会出现jsessionid（因为没有任何Cookie可带）】

• 下面我们就以上面“购物”的例子来做试验吧！首先我们来看看禁用掉Cookie对原来的小例子有什么影响。

• 访问Servlet1，随便点击一本书籍购买

• 无论点击多少次，都会直接提示我们有买过任何商品

• 原因也非常简单，没有Cookie传递给服务器，服务器每次创建的时候都是新的Session，导致最后获取到的List集合一定是空的。

• 不同Servlet获取到的Session的id号都是不同的。

• 下面我们就对URL进行重写，看看能不能恢复没有禁掉Cookie之前的效果。

• 原则：把Session的属性带过去【传递给】另外一个Servlet，都要URL地址重写

• 在跳转到显示购买过商品的Servlet的时候，URL地址重写。

        String url = "/ouzicheng/Servlet7";

        response.sendRedirect(response.encodeURL(url));

• 再次访问Servlet1，当我点击javaweb的时候，已经能够成功出现我买过的商品了。并且Session的id通过URL地址重写，使用的是同一个Session

• URL地址重写的原理：将Session的id信息重写到URL地址中。服务器解析重写后URL，获取Session的id。这样一来，即使浏览器禁用掉了Cookie，但Session的id通过服务器端传递，还是可以使用Session来记录用户的状态。

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Session禁用Cookie

• Java Web规范支持通过配置禁用Cookie

• 禁用自己项目的Cookie

  • 在META-INF文件夹下的context.xml文件中修改（没有则创建）

  

  
          <?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
  
          <Context path="/ouzicheng" cookies="false">
          </Context>

• 禁用全部web应用的Cookie

  • 在conf/context.xml中修改

  

注意：该配置只是让服务器不能自动维护名为jsessionid的Cookie，并不能阻止Cookie的读写。

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Session案例

使用Session完成用户简单登陆

• 先创建User类

    private String username = null;
    private String password = null;

    public User() {
    }

    public User(String username, String password) {
        this.username = username;
        this.password = password;
    }

    ....各种set、get方法

• 使用简单的集合模拟一个数据库

    private static List<User> list = new ArrayList<>();

    //装载些数据进数据库
    static {

        list.add(new User("aaa","111"));
        list.add(new User("bbb","222"));
        list.add(new User("ccc","333"));
    }

    //通过用户名和密码查找用户
    public static User find(String username, String password) {

        for (User user : list) {
            if (user.getUsername().equals(username) && user.getPassword().equals(password)) {

                return user;
            }
        }

        return null;
    }

• 表单提交的工作我就在jsp写了，如果在Servlet写太麻烦了！

<form action="/ouzicheng/LoginServlet" method="post">
    用户名：<input type="text" name="username"><br/>
    密码：<input type="password" name="password"><br/>
    <input type="submit" value="提交">

</form>

• 获取到表单提交的数据，查找数据库是否有相对应的用户名和密码。如果没有就提示用户名或密码出错了，如果有就跳转到另外一个页面

        String username = request.getParameter("username");
        String password = request.getParameter("password");

        User user = UserDB.find(username, password);

        //如果找不到，就是用户名或密码出错了。
        if (user == null) {
            response.getWriter().write("you can't login");
            return;
        }

        //标记着该用户已经登陆了！
        HttpSession httpSession = request.getSession();
        httpSession.setAttribute("user", user);

        //跳转到其他页面，告诉用户成功登陆了。
        response.sendRedirect(response.encodeURL("index.jsp"));

• 我们来试试下数据库没有的用户名和密码，提示我不能登陆。

• 试试数据库存在的用户名和密码

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利用Session防止表单重复提交

• 重复提交的危害：

  • 在投票的网页上不停地提交，实现了刷票的效果。
  • 注册多个用户，不断发帖子，扰乱正常发帖秩序。

• 首先我们来看一下常见的重复提交。

  • 在处理表单的Servlet中刷新。
  • 后退再提交
  • 网络延迟，多次点击提交按钮

• 下面的gif是后退再提交，在处理提交请求的Servlet中刷新
  

• 下面的gif是网络延迟，多次点击提交按钮
  

• 对于网络延迟造成的多次提交数据给服务器，其实是客户端的问题。于是，我们可以使用javaScript来防止这种情况

• 要做的事情也非常简单：当用户第一次点击提交按钮时，把数据提交给服务器。当用户再次点击提交按钮时，就不把数据提交给服务器了。

• 监听用户提交事件。只能让用户提交一次表单！

<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
<head>
    <title>表单提交</title>

    <script type="text/javascript">

        //定义一个全局标识量：是否已经提交过表单数据
        var isCommitted = false;

        function doSubmit() {

            //false表示的是没有提交过，于是就可以让表单提交给Servlet
            if(isCommitted==false) {

                isCommitted = true;
                return true;
            }else {
                return false;
            }
        }
    </script>
</head>
<body>

<form action="/ouzicheng/Servlet7" onsubmit="return doSubmit()">

    用户名：<input type="text" name="username">
    <input type="submit" value="提交">
</form>

</body>
</html>

• 好的，我们来试一下是不是真的可以解决网络延迟所造成的多次提交表单数据，注意鼠标，我已经点击过很多次的了！

• 由于网络延迟造成的多次提交数据给服务器，我们还可以使用javaScript代码这样解决：当我点击过一次提交按钮时，我就把提交的按钮隐藏起来。不能让用户点击了！

• 想要让按钮隐藏起来，也很简单。只要获取到按钮的节点，就可以控制按钮的隐藏或显示了！

    <script type="text/javascript">
        function doSubmit() {
            var button = document.getElementById("button");

            button.disabled = disabled;

            return true;
        }
    </script>

• 我们再来看一下效果

• 在处理表单的Servlet中刷新和后退再提交这两种方式不能只靠客户端来限制了。也就是说javaScript代码无法阻止这两种情况的发生。
• 于是乎，我们就想得用其他办法来阻止表单数据重复提交了。我们现在学了Session，Session可以用来标识一个用户是否登陆了。Session的原理也说了：不同的用户浏览器会拥有不同的Session。而request和ServletContext为什么就不行呢？request的域对象只能是一次http请求，提交表单数据的时候request域对象的数据取不出来。ServletContext代表整个web应用，如果有几个用户浏览器同时访问，ServletContext域对象的数据会被多次覆盖掉，也就是说域对象的数据就毫无意义了。
• 可能到这里，我们会想到：在提交数据的时候，存进Session域对象的数据，在处理提交数据的Servlet中判断Session域对象数据????。究竟判断Session什么？判断Session域对象的数据不为null？没用呀，既然已经提交过来了，那肯定不为null。

• 此时，我们就想到了，在表单中还有一个隐藏域，可以通过隐藏域把数据交给服务器。

  • 判断Session域对象的数据和jsp隐藏域提交的数据是否对应。
  • 判断隐藏域的数据是否为空【如果为空，就是直接访问表单处理页面的Servlet】
  • 判断Session的数据是否为空【servlet判断完是否重复提交，最好能立马移除Session的数据，不然还没有移除的时候，客户端那边儿的请求又来了，就又能匹配了，产生了重复提交。如果Session域对象数据为空，证明已经提交过数据了！】

• 我们向Session域对象的存入数据究竟是什么呢？简单的一个数字？好像也行啊。因为只要Session域对象的数据和jsp隐藏域带过去的数据对得上号就行了呀，反正在Servlet上判断完是否重复提交，会立马把Session的数据移除掉的。更专业的做法是：向Session域对象存入的数据是一个随机数【Token–令牌】。

• 生成一个独一无二的随机数

/*
* 产生随机数就应该用一个对象来生成，这样可以避免随机数的重复。
* 所以设计成单例
* */
public class TokenProcessor {


    private TokenProcessor() {
    }

    private final static TokenProcessor TOKEN_PROCESSOR = new TokenProcessor();

    public static TokenProcessor getInstance() {
        return TOKEN_PROCESSOR;
    }


    public static String makeToken() {


        //这个随机生成出来的Token的长度是不确定的
        String token = String.valueOf(System.currentTimeMillis() + new Random().nextInt(99999999));

        try {
            //我们想要随机数的长度一致，就要获取到数据指纹
            MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("md5");
            byte[] md5 = messageDigest.digest(token.getBytes());

            //如果我们直接 return  new String(md5)出去，得到的随机数会乱码。
            //因为随机数是任意的01010101010，在转换成字符串的时候，会查gb2312的码表，gb2312码表不一定支持该二进制数据，得到的就是乱码

            //于是乎经过base64编码成了明文的数据
            BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
            return base64Encoder.encode(md5);

        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return null;

    }

}

• 创建Token随机数，并跳转到jsp页面

        //生出随机数
        TokenProcessor tokenProcessor = TokenProcessor.getInstance();
        String token = tokenProcessor.makeToken();

        //将随机数存进Session中
        request.getSession().setAttribute("token", token);

        //跳转到显示页面
        request.getRequestDispatcher("/login.jsp").forward(request, response);

• jsp隐藏域获取到Session的值

<form action="/ouzicheng/Servlet7" >

    用户名：<input type="text" name="username">
    <input type="submit" value="提交" id="button">

    <%--使用EL表达式取出session中的Token--%>
    <input type="hidden" name="token" value="${token}" >

</form>

• 在处理表单提交页面中判断：jsp隐藏域是否有值带过来，Session中的值是否为空，Session中的值和jsp隐藏域带过来的值是否相等

        String serverValue = (String) request.getSession().getAttribute("token");
        String clientValue = request.getParameter("token");

        if (serverValue != null && clientValue != null && serverValue.equals(clientValue)) {

            System.out.println("处理请求");

            //清除Session域对象数据
            request.getSession().removeAttribute("token");

        }else {

            System.out.println("请不要重复提交数据！");
        }

• 下面我们再来看一下,已经可以解决表单重复提交的问题了！

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一次性校验码

• 一次性校验码其实就是为了防止暴力猜测密码
• 在讲response对象的时候，我们使用response对象输出过验证码，但是没有去验证！

• 验证的原理也非常简单：生成验证码后，把验证码的数据存进Session域对象中，判断用户输入验证码是否和Session域对象的数据一致。

• 生成验证码图片，并将验证码存进Session域中

        //在内存中生成图片
        BufferedImage bufferedImage = new BufferedImage(80, 20, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

        //获取到这张图片
        Graphics2D graphics2D = (Graphics2D) bufferedImage.getGraphics();

        //设置背景色为白色
        graphics2D.setColor(Color.white);
        graphics2D.fillRect(0, 0, 80, 20);

        //设置图片的字体和颜色
        graphics2D.setFont(new Font(null, Font.BOLD, 20));
        graphics2D.setColor(Color.BLUE);

        //生成随机数
        String randomNum = makeNum();

        //往这张图片上写数据,横坐标是0，纵坐标是20
        graphics2D.drawString(randomNum, 0, 20);

        //将随机数存进Session域中
        request.getSession().setAttribute("randomNum", randomNum);

        //控制浏览器不缓存该图片
        response.setHeader("Expires", "-1");
        response.setHeader("Cache-Control", "no-cache");
        response.setHeader("Pragma", "no-cache");

        //通知浏览器以图片的方式打开
        response.setHeader("Content-type", "image/jpeg");

        //把图片写给浏览器
        ImageIO.write(bufferedImage, "jpg", response.getOutputStream());

• 生成随机数的方法：

    private String makeNum() {

        Random random = new Random();

        //生成0-6位的随机数
        int num = random.nextInt(999999);

        //验证码的数位全都要6位数，于是将该随机数转换成字符串，不够位数就添加
        String randomNum = String.valueOf(num);

        //使用StringBuffer来拼凑字符串
        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < 6 - randomNum.length(); i++) {
            stringBuffer.append("0");
        }

        return stringBuffer.append(randomNum).toString();


    }

• jsp显示页面

<form action="/ouzicheng/Login2Servlet">

    用户名：<input type="text" name="username"><br>
    密码：<input type="password" name="password"><br>
    验证码：<input type="text" name="randomNum">
    <img src="/ouzicheng/ImageServlet" ><br><br>

    <input type="submit" value="提交">

</form>

• 处理提交表单数据的Servlet，判断用户带过来验证码的数据是否和Session的数据相同。

        //获取用户输入验证码的数据
        String client_randomNum = request.getParameter("randomNum");

        //获取Session中的数据
        String session_randomNum = (String) request.getSession().getAttribute("randomNum");

        //判断他俩数据是否相等，用户是否有输入验证码，Session中是否为空
        if (client_randomNum == null || session_randomNum == null || !client_randomNum.equals(session_randomNum)) {
            System.out.println("验证码错误了！！！");
            return ;
        }

        //下面就是验证用户名和密码...................

• 显示页面是这样子的

• 我们来看一下效果！

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