JavaWeb中Cookie与Session详解：从原理到实战

JavaWeb中Cookie与Session详解：从原理到实战

作为后端Java工程师，处理用户会话管理是Web开发的核心技能之一。本文将深入剖析Cookie和Session的底层原理、差异对比，并结合Spring Boot实现完整的用户登录案例，帮助开发者彻底掌握这一核心知识点。

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一、Cookie详解

1. Cookie本质与工作原理

• 定义：Cookie是服务器发送到客户端（浏览器）的小型文本文件，存储在客户端本地。

• 工作流：

  1. 服务器通过Set-Cookie响应头设置Cookie
  2. 浏览器保存Cookie并在后续请求中通过Cookie请求头携带
  3. 服务器解析Cookie完成会话跟踪

2. Cookie核心属性

属性名	作用	示例值
Name=Value	键值对存储数据	userId=123
Domain	限定Cookie生效的域名	.example.com
Path	限定Cookie生效的路径	/api
Expires/Max-Age	过期时间（绝对时间/相对秒数）	Wed, 21 Oct 2025 07:28:00 GMT
Secure	仅通过HTTPS传输	Secure
HttpOnly	禁止JavaScript访问，防止XSS攻击	HttpOnly
SameSite	防止CSRF攻击（Strict/Lax/None）	SameSite=Lax

3. Java原生Cookie操作

	// 创建Cookie
	Cookie cookie = new Cookie("theme", "dark");
	cookie.setPath("/");
	cookie.setMaxAge(7 * 24 * 60 * 60); // 7天
	cookie.setHttpOnly(true);
	cookie.setSecure(true); // 仅HTTPS生效
	// 添加到响应
	response.addCookie(cookie);
	// 读取Cookie
	Cookie[] cookies = request.getCookies();

	if (cookies != null) {

	    for (Cookie c : cookies) {

	        if ("theme".equals(c.getName())) {

	            System.out.println("用户主题偏好: " + c.getValue());

	        }

	    }

	}

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二、Session详解

1. Session本质与工作原理

• 定义：Session是服务器端维护的会话状态容器，通过唯一标识符（Session ID）关联客户端请求。

• 工作流：

  1. 客户端首次请求时，服务器生成Session ID
  2. 通过Cookie（默认）或URL重写将Session ID返回客户端
  3. 后续请求携带Session ID，服务器恢复会话状态

2. Session实现机制

• 存储方式：

  • 内存存储：默认实现（如Tomcat的StandardManager）
  • 分布式存储：Redis（Spring Session集成）
  • 数据库存储：JDBC实现

• 生命周期：

  • 创建：request.getSession()首次调用时
  • 销毁：超时（默认30分钟）、调用invalidate()、服务器重启

3. Spring Boot集成Session

	@RestController

	@RequestMapping("/api/auth")

	public class AuthController {
	    @PostMapping("/login")

	    public ResponseEntity<String> login(@RequestParam String username, 

	                                       @RequestParam String password,

	                                       HttpSession session) {

	        // 模拟认证

	        if ("admin".equals(username) && "123456".equals(password)) {

	            // 存储用户信息到Session

	            session.setAttribute("user", User.builder()

	                    .id(1L)

	                    .username(username)

	                    .loginTime(LocalDateTime.now())

	                    .build());

	            // 设置Session超时时间（秒）

	            session.setMaxInactiveInterval(1800); // 30分钟

	            return ResponseEntity.ok("登录成功");

	        }

	        return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("用户名或密码错误");

	    }

	    @GetMapping("/profile")
	    public ResponseEntity<User> getProfile(HttpSession session) {

	        User user = (User) session.getAttribute("user");

	        if (user != null) {

	            return ResponseEntity.ok(user);
	        }

	        return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).build();
	    }
	    @GetMapping("/logout")

	    public ResponseEntity<String> logout(HttpSession session) {

	        session.invalidate();

	        return ResponseEntity.ok("已退出登录");

	    }

	}
	// 用户实体类

	@Data
	@Builder

	@AllArgsConstructor

	@NoArgsConstructor

	public class User {

	    private Long id;

	    private String username;

	    private LocalDateTime loginTime;

	}

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三、Cookie vs Session深度对比

特性	Cookie	Session
存储位置	客户端浏览器	服务器端
数据大小限制	单个Cookie ≤4KB，总数有限制	理论上无限制（受服务器内存/存储影响）
安全性	较低（可被篡改，需配合HttpOnly/Secure）	较高（存储在服务端）
跨域支持	需配置Domain属性	天然支持跨域（通过Session共享）
典型应用场景	记住用户偏好、购物车	用户登录状态、购物车（敏感数据）

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四、实战案例：基于Session的用户登录系统

1. 系统架构

• 前端：HTML表单提交用户名/密码
• 后端：Spring Boot处理认证逻辑
• Session管理：存储用户登录状态
• 安全增强：CSRF防护、HTTPS、Session固定攻击防护

2. 完整代码实现

2.1 配置类（启用CSRF防护）

	@Configuration
	@EnableWebSecurity
	public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
	    @Override
	    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
	        http
	            .authorizeRequests()

	                .antMatchers("/login", "/css/**", "/js/**").permitAll()

	                .anyRequest().authenticated()

	            .and()

	            .formLogin()

	                .loginPage("/login")

	                .defaultSuccessUrl("/dashboard")

	                .permitAll()

	            .and()

	            .logout()

	                .permitAll()

	            .and()

	            .csrf().disable(); // 开发环境禁用，生产环境需配置CSRF令牌

	    }

	}

2.2 控制器

	@Controller
	public class LoginController {
	    @GetMapping("/login")

	    public String showLoginForm() {

	        return "login";

	    }

	    @PostMapping("/login")
	    public String processLogin(@RequestParam String username,
	                              @RequestParam String password,
	                              HttpSession session,
	                              RedirectAttributes redirectAttributes) {

	        // 模拟认证
	        if ("admin".equals(username) && "123456".equals(password)) {

	            session.setAttribute("user", User.builder()
	                    .id(1L)

	                    .username(username)

	                    .build());

	            return "redirect:/dashboard";

	        }

	        redirectAttributes.addFlashAttribute("error", "用户名或密码错误");

	        return "redirect:/login";

	    }
	    @GetMapping("/dashboard")
	    public String showDashboard(HttpSession session, Model model) {

	        User user = (User) session.getAttribute("user");

	        if (user == null) {

	            return "redirect:/login";
	        }

	        model.addAttribute("user", user);

	        return "dashboard";

	    }
	    @GetMapping("/logout")
	    public String logout(HttpSession session) {

	        session.invalidate();

	        return "redirect:/login";

	    }

	}

2.3 Thymeleaf模板（login.html）

	<!DOCTYPE html>

	<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">

	<head>

	    <title>用户登录</title>

	</head>

	<body>

	    <div th:if="${error}" class="alert alert-danger">

	        <span th:text="${error}">错误信息</span>

	    </div>

	    <form method="post" th:action="@{/login}">

	        <div>

	            <label>用户名:</label>

	            <input type="text" name="username" required>

	        </div>

	        <div>

	            <label>密码:</label>

	            <input type="password" name="password" required>

	        </div>

	        <button type="submit">登录</button>

	    </form>

	</body>

	</html>

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五、生产环境最佳实践

1. Cookie安全增强：

   	// 强制使用Secure和HttpOnly
   
   	cookie.setSecure(true);
   
   	cookie.setHttpOnly(true);
   
   	// 防止CSRF攻击
   
   	cookie.setSameSite("Strict");
   

2. Session分布式部署：

   	// Spring Session集成Redis
   
   	@EnableRedisHttpSession
   
   	public class RedisSessionConfig {
   
   	    @Bean
   
   	    public LettuceConnectionFactory connectionFactory() {
   
   	        return new LettuceConnectionFactory();
   
   	    }
   
   	}
   

3. Session固定攻击防护：

   	// 登录成功后重新生成Session ID
   
   	@PostMapping("/login")
   
   	public String login(...) {
   
   	    // ...认证逻辑...
   
   	    HttpSession session = request.getSession(false);
   
   	    if (session != null) {
   
   	        session.invalidate(); // 销毁旧Session
   
   	    }
   
   	    session = request.getSession(true); // 创建新Session
   
   	    session.setAttribute("user", user);
   
   	    // ...
   
   	}
   

4. 性能优化：

   • 合理设置Session超时时间
   • 敏感数据存储在服务端，非敏感数据可存储在加密的Cookie中
   • 使用Token（如JWT）替代Session实现无状态认证

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六、总结

Cookie和Session是Web会话管理的两大基石，开发者需根据业务场景选择合适方案：

• 使用Cookie：存储非敏感数据（如主题偏好）、实现"记住我"功能
• 使用Session：存储用户登录状态、购物车等敏感数据