作者：张志豪

一、前言

早期为了解决“会话保持”的需求，社区中出现了「cookie方案」并最终成为W3C标准：当某个网站登录成功后，客户端（浏览器）收到一个cookie标识（文本）并保存下来，在后续请求中会自动带上这个字段，由此Web后台可以判断是否同一个用户，从而使“会话”得以延续。

微信小程序没有像浏览器一样内置实现了cookie方案，需要开发者自行模拟，而原先京东购物小程序及京喜小程序（现微信一级购物入口）是从微信及手Q购物H5中迁移迭代出来的，也就是说我们不仅要在小程序中模拟一套cookie方案，并且要保持和原业务对cookie处理逻辑的一致，为此我们将实现方向确定为“基于小程序开放能力，和浏览器保持一致”。

微信小程序开放了数据缓存 Storage 和网络 Network 这两种能力，通过这两套API，我们可以自行DIY一个cookie方案。

PS：本文所有代码及使用示例都可以在这里找到，阅读本文时配合实践，效果更佳。

二、浏览器中的cookie

为了保持后端对cookie的处理逻辑和原来的H5一致，小程序的实现需要往浏览器看齐。

所以模拟小程序的cookie前，先看看浏览器的cookie机制，主要有以下几个部分：

本地存储：浏览器会在本地分配一块空间，存储cookie
请求携带：每次发起请求，都会从本地取出cookie并追加在请求头上
响应设置：当响应头有Set-Cookie字段时，需要解析并更新
过期时间：每个cookie字段有单独的过期时间，并且到期会自动清除
读写操作：暴露API给前端JS调用，可进行增删改查操作
作用域：路径path、域名domin
编码：cookie值，在网络传输需要encode，建议存储也一样
其它：HttpOnly、Secure、SameSite

在浏览器的DevTools中，可以看到当前站点下的Cookie明细：

三、小程序中的cookie实现

方案设计

在小程序中模拟Cookie，主要涉及五个部分：

其中我们会重点关注「Cookie基础库」的实现，另外也会给出「Request基础库」的封装示例。

本地存储

小程序提供了「数据缓存 Storage API」（可以理解为Web规范中的LocalStorage），支持存储“原生类型、Date、及能够通过JSON.stringify序列化的对象”。

我们可以利用这些API，在Storage中新开一个cookies字段进行存储：

// 存：
wx.setStorageSync('cookies', cookies)
// 取：
wx.getStorageSync('cookies')

其中cookies的「存储结构」如下：

// cookies = 
{
    cookie1: { // “最小cookie单元” ==> cookieItem
        name: 'cookie1', // cookie名
        value: 'xxx',    // cookie值
        expires: 'Fri, 17 Jan 2020 08:49:41 GMT' // 过期时间，使用GMT（格林威治标准时间）格式
    }
},

上面的cookie1便是一个“最小cookie单元cookieItem”，包含了3个字段（name、value、expires），是本文中定义的「标准cookie格式」，也是cookie操作的基本单元。

打开【微信开发工具】的Storage选项卡，可以查看本地存储的情况：

读写操作

这部分主要作为“公共基础库“的角色，为外部业务提供增删改查cookie的API。

1. 获取cookie————`getCookie()`

步骤：从Storage中取出完整cookies ==> 取出指定name的cookie项 ==> 校验有效期 ==> 返回值value

实现如下：

function getCookie(name = '') {
    let cookies = wx.getStorageSync('cookies') // try/catch 略过
    let { value, expires } = cookies[name] || {}

    return (name && expires && !isExpired(expires)) ? decodeURIComponent(cookieItem.value) : ''
}

2. 设置cookie————`setCookie()`

步骤：从Storage中取出完整cookies ==> 解析入参 ==> 覆盖更新 ==> 同步到本地Storage

首先看下本API设计需求：

设置单个/多个cookie
直接传值/传cookieItem（Object）
时间格式maxAge/expires

调用示例如下：

setCookie({
    cookie1: 12345,
    cookie2: '12345'
})

setCookie({
    cookie1: {
        value: 12345,
        maxAge: 3600 * 24  // 自定义有效期（这里示例是24小时）
    },
    cookie2: {
        value: '12345',
        expires: 'Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT' // 标准GMT格式
    }
})

这里可对入参遍历，而cookie子项无论直接传值value还是传了详细object，都尽量的获取name/value/expires/maxAge，传给格式化函数转为标准的cookieItem：

function setCookie(cookiesParam) {
    let oldCookies = wx.getStorageSync('cookies') // try/catch 略过
    let newCookies = {} // 由 cookiesParam 转化为标准格式后的cookies

    for (let name in cookiesParam) {
        if (isObject(cookiesParam[name])) { // 传入是Object格式
            let { value, expires, maxAge } = cookiesParam[name]
            // 转换为标准cookie格式（cookieItem）
            newCookies[name] = getStandardCookieItem({ name, value, expires, maxAge })
        } else {
            newCookies[name] = getStandardCookieItem({ name, value: cookiesParam[name] })
        }
    }

    // 同步到本地Storage
    saveCookiesToStorage(Object.assign({}, oldCookies, newCookies))
}

3. 删除cookie————`removeCookie()`

步骤：从Storage中取出完整cookies ==> 删除指定的cookie项 ==> 同步到本地Storage

function removeCookie(cookieName) {
    let cookies = wx.getStorageSync('cookies') // try/catch 略过

    delete cookies[cookieName]

    saveCookiesToStorage(Object.assign({}, cookies))
}

四、Cookie 在网络中的传递

本节主要简单实现设计图中的【Request基础库】部分

如上图所示，Cookie在网络中的传输主要有四个过程：

客户端发起HTTP请求
服务端响应，并在响应头加上 Set-Cookie，客户端接受并解析保存
下一次客户端发起HTTP请求，在请求头加上Cookie
服务端识别出请求头的Cookie，作出相应处理

以下是对一个请求的抓包示例：

在小程序中，请求发起有两种方式：HTTP和WebSocket，这里以HTTP为例，先对请求api进行「封装」：

function requestPro({ url, data, header, method = 'GET' }) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        wx.request({
            url,
            data,
            header: Object.assign({}, { 'Cookie': CookieLib.getCookiesStr() }, header), // 请求头————带上Cookie
            success (res) {
              let { data : resData, header, statusCode } = res
              let setCookieStr = header['Set-Cookie'] || header['set-cookie'] || ''

              CookieLib.setCookieFromHeader(setCookieStr) // 响应头————解析Set-Cookie
              resolve(resData)
            },
            fail (err) {
                reject(err)
            }
          })
    })
}

如上代码所示，Cookie在前端侧请求模块中的处理主要有3点：

1. 请求携带

步骤：（每次发请求前）从Storage中取出完整cookies ==> 转化为HTTP规范的请求头Cookie格式 ==> 设置到Request Header中

上面代码中的getCookiesStr()直接取cookies拼接即可，返回示例：cookie1=xxx;cookie2=yyy。

2. 响应设置

步骤：（每次收到响应后）解析Response Header的Set-Cookie字段 ==> 转为标准Cookie格式 ==> setCookie()

这里处理Set-Cookie内容时，有几个点需要留意： - 最基本的格式：Set-Cookie: <cookie-name>=<cookie-value> - 可能同时包含多个cookie字段，以,分割（但需要排除时间值里的,） - 时间格式：Max-Age/Expires （不区分大小写）

具体实现可在文末Demo中找到。

3. 编码问题

「Cookie值编码方式」是容易产生困惑的地方，目前看到的广泛做法都是使用「URL编码」。

但笔者翻阅 RFC6265 发现，原始规范中并没有对编码进行指定，比如在第四章 Server Requirements （服务端）中是这样描述：

To maximize compatibility with user agents, servers that wish to store arbitrary data in a cookie-value SHOULD encode that data, for example, using Base64 [RFC4648].

“为了最好的兼容效果，服务端应该对cookie值进行编码，例如使用Base64。”

而在第五章 User Agent Requirements （客户端，也就是浏览器），则是“建议以第四章服务端的实现为准”。

总之规范并没有指定使用「URL编码」，但基于该编码方案已经深入人心，也就顺其自然成了“默认选择”。那这里也不做例外，浏览器怎么做，咋们小程序也保持一致。

在浏览器中，推荐cookie值经过encode编码后保存下来，所以直接取到的也是encode后的值，所以追加在请求头Cookie字段，就不需要decode解码了，直接拼接即可（但基础库API的get操作最终需要进行decode解码）。

而对于响应头Set-Cookie的值，我们认为后端已经做了encode编码，所以前端不需要处理，直接存进 Storage 即可。

五、性能优化（高频读写）

前面实现中每次读写cookie都会调用小程序Storage API（而且是同步的），小程序框架会读写到本地Storage。对于高频场景，可以将cookie在内存中维护一份，读写都直接走「内存层」，有更新才同步到「Storage层」。

1. 初始化

首先需要在内存中声明一个_COOKIES（命名自行diy），建议在cookie基础库中声明，便于统一维护。

2. 读

前面初始化时已经从Storage读取一次cookies，后续getCookie就直接读内存的_COOKIES即可。

3. 写

写操作直接更新内存，间接更新Storage。如果有高频写场景，可以考虑做个任务队列进行节流。

六、单元测试

微信官方在2019年5月推出了「小程序自动化 SDK」 miniprogram-automator，经过半年多的迭代，目前已基本稳定下来。

在购物小程序场景试用了一下，cookie相关的用例很快就完成了，简直是开发者的福音：真香！！！

实际项目中，对cookie的单元测试可以分为两类：

小程序全局范围的cookie验证（比如初始化小程序后，有没有种下版本号、访问行为等关键cookie）
cookie基础库API验证（比如get/set/remove等各个API是否正常工作）

以验证setCookie()API为例：

it('API验证：setCookie()', async () => {
    await miniProgram.evaluate(() => {
        wx.CookieLib.setCookie({ // 调用API
            cookie1: 12345,
        })
    })

    let { cookies } = await miniProgram.callWxMethod('getStorageSync', 'cookies')
    expect(cookies['cookie1'].value).toBe(12345) // 期望成功设置cookie1为12345
})

这里为了方便测试用例调用基础库API，在小程序启动前，把Cookie基础库（CookieLib）挂到了wx对象上，实现方式是使用node读写文件的API去【植入代码】：

fs.appendFileSync('./your_project/app.js', ''\n wx.CookieUtil = require(\'./lib/cookie.js\');\n'')

七、Cookie安全

Cookie安全是一个比较大的话题，这里只简单列出和小程序相关的几个点。

path、domin、HttpOnly、Secure、SameSite

小程序中已经做了一些安全措施，比如只能走HTTPS、合法域名需要管理员到微信后台进行配置、Storage只能由写入它的小程序中访问，等等。因此path、domin、HttpOnly、Secure、SameSite这些字段在小程序环境下的价值没有浏览器环境大，本例中没有使用（懒..），而实际业务场景可以按自身情况决定是否要使用。

白名单机制

前端维护（大小/数量）通常浏览器保持的Cookie数据不超过4k，部分浏览器限制同一站点最多cookie数为20个。如果业务庞大的话，建议在Cookie基础库做一套「白名单」机制，在白名单内才可以写入，以此防止“非法写入”或“内容超大导致信息丢失”的问题。
后台维护（网关白名单）同样的，建议从网关层面，建立一个“可信cookie”白名单，自动过滤请求中的“非法cookie”字段。

前端防篡改

小程序前端更多是防“误改”————即在操作Cookie过程中，发生了意料之外的修改。通常发生在JS“引用拷贝”特性上，比如前面提到的内存维护一个_Cookies，如果有一个APIgetAllCookies()直接将这份内存版cookies暴露出去，对象引用容易被连带修改。所以cookie基础库需要控制暴露API的能力范围，并对取值进行“深拷贝”。

Session

Session机制将用户状态放在了服务端维护，具备更好的安全性，而且目前各种后端对于session的存储和同步都有很成熟的技术方案，有条件的业务应以Session为主做会话保持。

指纹上报

用户访问时生成设备指纹并上报（通常是登录/结算等环节），业务后台配合风控系统，遇到异常请求时下发验证环节。

八、完整小程序实现Demo

代码片段：https://developers.weixin.qq.com/s/x4sFASmh7xdq

九、小结

本文先解析了浏览器的 Cookie机制运作原理，然后使用「数据缓存」和「网络」能力，以公共基础库的形式，在小程序中实现了一套 Cookie方案。希望对大家有所帮助。

十、相关链接

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