Java 中的服务器会话模式：使用增强安全性管理用户会话
也称为
- 服务器端会话管理
服务器会话设计模式的意图
使用 Java 的服务器会话模式有效地管理服务器端的用户会话数据，以在多个客户端交互之间保持一致的状态，从而提高安全性并改善用户体验。
带现实世界示例的服务器会话模式详细解释
现实世界示例
想象一家酒店，每位客人入住时都会收到一张独特的房间钥匙卡。类似于酒店钥匙卡存储客人的个人偏好（例如首选的房间温度、叫醒时间和迷你吧选择），Java 中的服务器会话模式在服务器端安全地存储用户偏好，从而确保个性化和安全的用户体验。每当客人与酒店服务互动（例如订购客房服务或使用健身房）时，系统都会使用钥匙卡上的信息检索其偏好。酒店的中央服务器维护这些偏好，确保在客人入住期间提供一致和个性化的服务。类似地，服务器会话设计模式在服务器上管理用户数据，在 Web 应用程序中的多个交互之间提供无缝的体验。
简单来说
服务器会话设计模式在服务器上管理和存储用户会话数据，以在 Web 应用程序中的多个客户端请求之间保持状态。
维基百科说
会话令牌是一个由服务器生成并发送给客户端的唯一标识符，用于标识当前交互会话。客户端通常将令牌存储为 HTTP Cookie，并将其发送为 GET 或 POST 查询中的参数。使用会话令牌的原因是，客户端只需要处理标识符，所有会话数据都存储在服务器上（通常在数据库中，客户端无法直接访问），并链接到该标识符。
Java 中服务器会话模式的编程示例
服务器会话设计模式是一种行为型设计模式，它将存储会话数据的责任分配给服务器端。此模式在 HTTP 等无状态协议的上下文中特别有用，在这种协议中，所有请求都是独立的事件，与先前的请求无关。
在此模式中，当用户登录时，会创建一个会话标识符并存储在列表中，以便将来请求使用。当用户注销时，会从列表中删除会话标识符以及相应的用户会话数据。
让我们看一个服务器会话设计模式的编程示例。
main 应用程序启动一个服务器并分配处理程序来管理登录和注销请求。它还启动一个后台任务来检查已过期的会话。
public class App {
private static Map<String, Integer> sessions = new HashMap<>();
private static Map<String, Instant> sessionCreationTimes = new HashMap<>();
private static final long SESSION_EXPIRATION_TIME = 10000;
public static void main(String[] args) throws IOException {
HttpServer server = HttpServer.create(new InetSocketAddress(8080), 0);
server.createContext("/login", new LoginHandler(sessions, sessionCreationTimes));
server.createContext("/logout", new LogoutHandler(sessions, sessionCreationTimes));
server.start();
sessionExpirationTask();
}
private static void sessionExpirationTask() {
new Thread(() -> {
while (true) {
try {
Thread.sleep(SESSION_EXPIRATION_TIME);
Instant currentTime = Instant.now();
synchronized (sessions) {
synchronized (sessionCreationTimes) {
Iterator<Map.Entry<String, Instant>> iterator =
sessionCreationTimes.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry<String, Instant> entry = iterator.next();
if (entry.getValue().plusMillis(SESSION_EXPIRATION_TIME).isBefore(currentTime)) {
sessions.remove(entry.getKey());
iterator.remove();
}
}
}
}
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
}).start();
}
}LoginHandler 负责处理登录请求。当用户登录时，会创建一个会话标识符并存储在列表中，以便将来请求使用。
public class LoginHandler {
private Map<String, Integer> sessions;
private Map<String, Instant> sessionCreationTimes;
public LoginHandler(Map<String, Integer> sessions, Map<String, Instant> sessionCreationTimes) {
this.sessions = sessions;
this.sessionCreationTimes = sessionCreationTimes;
}
public void handle(HttpExchange exchange) {
// Implementation of the handle method
}
}LogoutHandler 负责处理注销请求。当用户注销时，会从列表中删除会话标识符以及相应的用户会话数据。
public class LogoutHandler {
private Map<String, Integer> sessions;
private Map<String, Instant> sessionCreationTimes;
public LogoutHandler(Map<String, Integer> sessions, Map<String, Instant> sessionCreationTimes) {
this.sessions = sessions;
this.sessionCreationTimes = sessionCreationTimes;
}
public void handle(HttpExchange exchange) {
// Implementation of the handle method
}
}启动 App 类的 main 方法的控制台输出
12:09:50.998 [Thread-1] INFO com.iluwatar.sessionserver.App -- Session expiration checker started...
12:09:50.998 [main] INFO com.iluwatar.sessionserver.App -- Server started. Listening on port 8080...这是一个服务器会话设计模式的基本示例。LoginHandler 和 LogoutHandler 类中 handle 方法的实际实现将取决于应用程序的具体需求。
何时在 Java 中使用服务器会话模式
- 在需要跨多个请求维护用户状态信息的 Web 应用程序中使用。
- 适合需要跟踪用户交互、偏好或身份验证状态的应用程序。
- 非常适合客户端存储不安全或不足的情况。
Java 中服务器会话模式的现实世界应用
- 使用 HttpSession 进行会话管理的 Java EE 应用程序。
- Spring 框架的
@SessionAttributes用于处理用户会话数据。 - Apache Tomcat 的会话管理机制。
服务器会话模式的优缺点
优点
- 通过将状态管理卸载到服务器端来简化客户端逻辑。
- 通过在服务器端存储敏感信息来增强安全性。
- 支持复杂的状态管理场景，如多步骤表单或购物车。
缺点
- 由于存储了会话数据，因此会增加服务器内存使用量。
- 需要会话管理逻辑来处理会话超时和数据持久性。
- 高用户并发可能导致可扩展性问题。