cookie 和 session 的区别以及 session 的实现原理

记得以前面试会有被问到 session 和 cookie 的区别，今天咱们梳理下 cookie 和 session 到底有什么区别。

常见解释：

1. session 在服务器端，cookie 在客户端（浏览器）
2. session 默认被存在在服务器的一个文件里（不是内存）
3. session 的运行依赖 session id，而 session id 是存在 cookie 中的，也就是说，如果浏览器禁用了 cookie ，同时 session 也会失效（但是可以通过其它方式实现，比如在 url 中传递 session_id）
4. session 可以放在 文件、数据库、或内存中都可以。

我们通过分析 beego 的 session 实现来具体验证一下以上几点

测试验证：

beego session 使用

beego 内置了 session 模块，目前 session 模块支持的后端引擎包括 memory、cookie、file、mysql、redis、couchbase、memcache、postgres，用户也可以根据相应的 interface 实现自己的引擎。

beego 中使用 session 相当方便，只要在 main 入口函数中设置如下：

beego.BConfig.WebConfig.Session.SessionOn = true

或者通过配置文件配置如下：

sessionon = true

通过这种方式就可以开启 session，如何使用 session，请看下面的例子：

func (this *MainController) Get() {
	v := this.GetSession("asta")
	if v == nil {
		this.SetSession("asta", int(1))
		this.Data["num"] = 0
	} else {
		this.SetSession("asta", v.(int)+1)
		this.Data["num"] = v.(int)
	}
	this.TplName = "index.tpl"
}

源码分析

controller 实现的 GetSession、SetSession 方法可以读取、设置 session 信息，那么它做了什么呢。

// StartSession starts session and load old session data info this controller.
func (c *Controller) StartSession() session.Store {
	if c.CruSession == nil {
		c.CruSession = c.Ctx.Input.CruSession
	}
	return c.CruSession
}

// SetSession puts value into session.
func (c *Controller) SetSession(name interface{}, value interface{}) {
	if c.CruSession == nil {
		c.StartSession()
	}
	c.CruSession.Set(name, value)
}

// GetSession gets value from session.
func (c *Controller) GetSession(name interface{}) interface{} {
	if c.CruSession == nil {
		c.StartSession()
	}
	return c.CruSession.Get(name)
}

我们可以看到 session 的数据是通过 CruSession(session 仓库)进行存取

beego 的 router 路由处理请求时 SessionStart 设置了 CruSession

// session init
if BConfig.WebConfig.Session.SessionOn {
	var err error
	context.Input.CruSession, err = GlobalSessions.SessionStart(rw, r)
	if err != nil {
		logs.Error(err)
		exception("503", context)
		goto Admin
	}
	defer func() {
		if context.Input.CruSession != nil {
			context.Input.CruSession.SessionRelease(rw)
		}
	}()
}

SessionStart 类似于 php 的 session_start 此方法是 session 依赖 cookie 实现的关键，大家看下代码中我的注释，了解下代码运行逻辑就明白了。

func (manager *Manager) SessionStart(w http.ResponseWriter, r *http.Request) (session Store, err error) {
	//获取当前用户的sid  sid会通过用户的cookie，请求参数 以及header 中读取
	sid, errs := manager.getSid(r)
	if errs != nil {
		return nil, errs
	}

	// sid不为空并且存在此sid对应的session，返回session存储数据结构
	if sid != "" && manager.provider.SessionExist(sid) {
		return manager.provider.SessionRead(sid)
	}

	// 因为sid为空生成一个 sid
	sid, errs = manager.sessionID()
	if errs != nil {
		return nil, errs
	}
	//根据sid生成一个session存储数据结构
	session, err = manager.provider.SessionRead(sid)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	//组装sid的cookie信息并在返回header中设置此cookie
	cookie := &http.Cookie{
		Name:     manager.config.CookieName,
		Value:    url.QueryEscape(sid),
		Path:     "/",
		HttpOnly: !manager.config.DisableHTTPOnly,
		Secure:   manager.isSecure(r),
		Domain:   manager.config.Domain,
	}
	if manager.config.CookieLifeTime > 0 {
		cookie.MaxAge = manager.config.CookieLifeTime
		cookie.Expires = time.Now().Add(time.Duration(manager.config.CookieLifeTime) * time.Second)
	}
	if manager.config.EnableSetCookie {
		http.SetCookie(w, cookie)
	}
	r.AddCookie(cookie)

	if manager.config.EnableSidInHTTPHeader {
		r.Header.Set(manager.config.SessionNameInHTTPHeader, sid)
		w.Header().Set(manager.config.SessionNameInHTTPHeader, sid)
	}

	return
}

func (manager *Manager) getSid(r *http.Request) (string, error) {
	//cookie中读取sid
	cookie, errs := r.Cookie(manager.config.CookieName)
	if errs != nil || cookie.Value == "" {
		var sid string
		//请求参数中读取cookie
		if manager.config.EnableSidInURLQuery {
			errs := r.ParseForm()
			if errs != nil {
				return "", errs
			}

			sid = r.FormValue(manager.config.CookieName)
		}

		// 如果cookie 请求参数中都没有sid 那就从请求的header中读取
		if manager.config.EnableSidInHTTPHeader && sid == "" {
			sids, isFound := r.Header[manager.config.SessionNameInHTTPHeader]
			if isFound && len(sids) != 0 {
				return sids[0], nil
			}
		}

		return sid, nil
	}

	// HTTP Request contains cookie for sessionid info.
	return url.QueryUnescape(cookie.Value)
}

我们了解以上代码的话，可以总结流程为：

1. 读取用户的 session_id

   session_id 可以通过 cookie/请求参数/header 参数 读取

2. 通过 session_id 获取用户的 session 存储

type SessionStore struct {
	sid         string
	lock        sync.RWMutex
	values      map[interface{}]interface{}
	maxlifetime int64
}

sid(session_id)、lock(读写锁)、values(session 存储的数据)、maxlifetime(session 的有效期) session 的存储由以上几个基本元素构成，我们也可以实现一个自己的存储。