Java Session 是如何实现的

这几天研究了下java 中Session的实现方式，在javaeye上看了一篇不错的帖子，对我的帮助很大，buaawhl 回答的很详细，地址为：http://www.iteye.com/topic/10452#57430。
后来经过自己的研究，发现url重写部分，说明的不是太准确，本想回帖说明，但是发现帖子已被锁定，现写一篇blog补充之...
将buaawhl 回答引用如下:

HTTP协议（http://www.w3.org/Protocols/）是“一次性单向”协议。
服务端不能主动连接客户端，只能被动等待并答复客户端请求。客户端连接服务端，发出一个HTTP Request，服务端处理请求，并且返回一个HTTP Response给客户端，本次HTTP Request-Response Cycle结束。
我们看到，HTTP协议本身并不能支持服务端保存客户端的状态信息。于是，Web Server中引入了session的概念，用来保存客户端的状态信息。
这里用一个形象的比喻来解释session的工作方式。假设Web Server是一个商场的存包处，HTTP Request是一个顾客，第一次来到存包处，管理员把顾客的物品存放在某一个柜子里面（这个柜子就相当于Session），然后把一个号码牌交给这个顾客，作为取包凭证（这个号码牌就是Session ID）。顾客（HTTP Request）下一次来的时候，就要把号码牌（Session ID）交给存包处（Web Server）的管理员。管理员根据号码牌（Session ID）找到相应的柜子（Session），根据顾客（HTTP Request）的请求，Web Server可以取出、更换、添加柜子（Session）中的物品，Web Server也可以让顾客（HTTP Request）的号码牌和号码牌对应的柜子（Session）失效。顾客（HTTP Request）的忘性很大，管理员在顾客回去的时候（HTTP Response）都要重新提醒顾客记住自己的号码牌（Session ID）。这样，顾客（HTTP Request）下次来的时候，就又带着号码牌回来了。
我们可以看到，Session ID实际上是在客户端和服务端之间通过HTTP Request和HTTP Response传来传去的。

我们看到，号码牌（Session ID）必须包含在HTTP Request里面。关于HTTP Request的具体格式，请参见HTTP协议（http://www.w3.org/Protocols/）。这里只做一个简单的介绍。
在Java Web Server（即Servlet/JSP Server）中，Session ID用jsessionid表示（请参见Servlet规范）。
HTTP Request一般由3部分组成：
（1）Request Line
这一行由HTTP Method（如GET或POST）、URL、和HTTP版本号组成。
例如，GET http://www.w3.org/pub/WWW/TheProject.html HTTP/1.1
GET http://www.google.com/search?q=Tomcat HTTP/1.1
POST http://www.google.com/search HTTP/1.1
GET http://www.somsite.com/menu.do;jsessionid=1001 HTTP/1.1

（2）Request Headers这部分定义了一些重要的头部信息，如，浏览器的种类，语言，类型。Request Headers中还可以包括Cookie的定义。例如：
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT 5.0)
Accept-Language: en-us
Cookie: jsessionid=1001

（3）Message Body如果HTTP Method是GET，那么Message Body为空。
如果HTTP Method是POST，说明这个HTTP Request是submit一个HTML Form的结果，
那么Message Body为HTML Form里面定义的Input属性。例如，
user=guest
password=guest
jsessionid=1001
主意，如果把HTML Form元素的Method属性改为GET。那么，Message Body为空，所有的Input属性都会加在URL的后面。你在浏览器的URL地址栏中会看到这些属性，类似于
http://www.somesite/login.do?user=guest&password=guest&jsessionid=1001

从理论上来说，这3个部分（Request URL，Cookie Header, Message Body）都可以用来存放Session ID。由于Message Body方法必须需要一个包含Session ID的HTML Form，所以这种方法不通用。
一般用来实现Session的方法有两种：
（1）URL重写。
Web Server在返回Response的时候，检查页面中所有的URL，包括所有的连接，和HTML Form的Action属性，在这些URL后面加上“;jsessionid=XXX”。
下一次，用户访问这个页面中的URL。jsessionid就会传回到Web Server。
（2）Cookie。
如果客户端支持Cookie，Web Server在返回Response的时候，在Response的Header部分，加入一个“set-cookie: jsessionid=XXXX”header属性，把jsessionid放在Cookie里传到客户端。
客户端会把Cookie存放在本地文件里，下一次访问Web Server的时候，再把Cookie的信息放到HTTP Request的“Cookie”header属性里面，这样jsessionid就随着HTTP Request返回给Web Server。

我们来看Tomcat5的源代码如何支持jsessionid。
org.apache.coyote.tomcat5.CoyoteResponse类的toEncoded()方法支持URL重写。
String toEncoded(String url, String sessionId) {
…
StringBuffer sb = new StringBuffer(path);
if( sb.length() > 0 ) { // jsessionid can't be first.
sb.append(";jsessionid=");
sb.append(sessionId);
}
sb.append(anchor);
sb.append(query);
return (sb.toString());
}

我们来看org.apache.coyote.tomcat5.CoyoteRequest的两个方法configureSessionCookie()
doGetSession()用Cookie支持jsessionid.

/**
* Configures the given JSESSIONID cookie.
*
* @param cookie The JSESSIONID cookie to be configured
*/
protected void configureSessionCookie(Cookie cookie) {
…
}

HttpSession doGetSession(boolean create){
…
// Creating a new session cookie based on that session
if ((session != null) && (getContext() != null)
&& getContext().getCookies()) {
Cookie cookie = new Cookie(Globals.SESSION_COOKIE_NAME,
session.getId());
configureSessionCookie(cookie);
((HttpServletResponse) response).addCookie(cookie);
}
…
}

Session的典型应用是存放用户的Login信息，如用户名，密码，权限角色等信息，应用程序（如Email服务、网上银行等系统）根据这些信息进行身份验证和权限验证


对URL重写部分的补充说明：
在 tomcat6.0的源代码中自带的一个例子：SessionExample类 很好的解释了这个问题

在这个例子中有一段代码是这样的

out.println("<P>GETbasedform:<br>");
out.print("<formaction=\"");
out.print(response.encodeURL("SessionExample"));
out.print("\"");
out.println("method=GET>");
out.println(rb.getString("sessions.dataname"));
out.println("<inputtype=textsize=20name=dataname>");
out.println("<br>");
out.println(rb.getString("sessions.datavalue"));
out.println("<inputtype=textsize=20name=datavalue>");
out.println("<br>");
out.println("<inputtype=submit>");
out.println("</form>");

out.print("<p><ahref=\"");
out.print(response.encodeURL("SessionExample?dataname=foo&datavalue=bar"));
out.println("\">URLencoded</a>");

我要说明的几点：
第一：web server 不会自动对所有的链接进行检查，然后进行url重写。
我们必须自己判断要对那些url进行重写，如一些图片的链接没有必要进行url重写的。
第二：web server 只有在必要的情况下才会对url重写，如：必须是合法的url；验证从cookie中无法取到session；等情况，具体可以参考tomcat6.0 org.apache.catalina.connector.Response 类的encodeURL方法。