flask中的session介绍

flask中的session介绍

在Flask中，session是一个用于存储特定用户会话数据的字典对象 。它在不同请求之间保存数据。它通过在客户端 设置一个签名的cookie，将所有的会话数据存储在客户端。以下是如何在Flask应用中使用session的基本步骤：

首先，你需要设置一个秘钥，这是为了加密你的session数据：

from flask import Flask, session

app = Flask(__name__)

# Set the secret key to some random bytes. Keep this really secret!
app.secret_key = b'_5#y2L"F4Q8z\n\xec]/'

然后，你可以像操作字典一样操作session对象。以下是一个登录的例子：

from flask import Flask, session, redirect, url_for, escape, request

app = Flask(__name__)
app.secret_key = b'_5#y2L"F4Q8z\n\xec]/'


#from flask import escape
# 假设 session['username'] 是 "<script>alert('hacked!');</script>"
#safe_username = escape(session['username'])
# safe_username 现在是 "&lt;script&gt;alert('hacked!');&lt;/script&gt;"
# escape(session['username'])是在做HTML转义

@app.route('/')
def index():
    if 'username' in session:
        return 'Logged in as %s' % escape(session['username'])
    return 'You are not logged in'

@app.route('/login', methods=['GET', 'POST'])
def login():
    error = None
    if request.method == 'POST':
        username = request.form['username']
        password = request.form['password']
        if valid_login(username, password):
            session['username'] = request.form['username']
            return redirect(url_for('index'))
        else:
            error = 'Invalid username or password'
    return render_template('login.html', error=error)


@app.route('/logout')
def logout():
    # remove the username from the session if it's there
    session.pop('username', None)
    return redirect(url_for('index'))

Flask的session实现涉及到几个关键的组件：session对象、session_interface对象以及secure_cookie模块。以下是这些组件是如何工作以实现Flask的session的：

1. Session对象 ：在Flask中，session被表示为一个名为session的字典对象。它是LocalProxy的实例，LocalProxy是一种可以动态引用当前运行环境（比如请求或应用上下文）的特定对象的代理类。当你尝试访问session对象的属性或方法时，LocalProxy会将这些操作转发到实际的会话对象，这个实际的会话对象由session_interface创建。
2. SessionInterface对象 ：SessionInterface是一个抽象基类，定义了用于处理session的接口。Flask自带的SecureCookieSessionInterface实现了这个接口，使用安全的签名cookie来存储session数据。当一个请求开始时，SecureCookieSessionInterface会从请求的cookies中提取出session数据，并创建一个新的SecureCookieSession对象。当请求结束时，如果SecureCookieSession对象被修改，SecureCookieSessionInterface会把它序列化并签名，然后存回到客户端的cookies中。【文末附源码解释】
3. SecureCookie模块 ：这个模块实现了SecureCookieSession类，SecureCookieSession是一个用于存储实际session数据的字典子类，它的工作方式和普通的字典一样。

整体来看，Flask的session实现工作流程是这样的：

• 当一个请求开始时，Flask会创建一个新的请求上下文，并通过SecureCookieSessionInterface从请求的cookies中提取出session数据，然后创建一个新的SecureCookieSession对象。
• 当你在你的视图函数中操作session对象（比如设置session['username'] = 'John'）时，实际上你是在操作这个SecureCookieSession对象。
• 当请求结束时，Flask会检查SecureCookieSession对象是否被修改。如果被修改，Flask会通过SecureCookieSessionInterface和SecureCookie将SecureCookieSession对象序列化并签名，然后把它存回到响应的cookies中。
• 当下一个请求来到时，这个过程会再次重复。

通常流程总结

1. 当一个新用户（没有任何session数据的用户）首次访问你的Flask应用时，他们的请求中不会包含任何session数据。在这种情况下，Flask会为这个用户创建一个新的、空的session对象。这个新的session对象在初始状态下是空的，也就是说，它不包含任何数据。
2. 如果在处理这个请求的过程中，你的代码修改了session对象（例如，通过设置session['username'] = 'John'），那么当请求结束时，Flask会把这个session对象序列化并签名，然后存入一个新的Cookie中。这个新的Cookie会被发送到客户端，一起与响应一起传送。
3. 当这个用户下次访问你的Flask应用时，他们的请求将会携带这个包含了session数据的Cookie。Flask会在接收到这个请求时，从Cookie中提取出session数据，并创建一个新的session对象。这样，你的代码就可以继续访问和修改这个session对象了。

需要注意的是，如果一个请求没有修改session对象，那么Flask就不会在响应中设置新的Cookie。这是因为，没有必要把一个没有变化的session数据再次发送到客户端。

因此，即使一个新用户的首次请求中没有包含任何session数据，Flask也能正确地处理

SecureCookieSessionInterface

class SecureCookieSessionInterface(SessionInterface):
    """The default session interface that stores sessions in signed cookies
    through the :mod:`itsdangerous` module.
    """

    #: the salt that should be applied on top of the secret key for the
    #: signing of cookie based sessions.
    salt = "cookie-session"
    #: the hash function to use for the signature.  The default is sha1
    digest_method = staticmethod(hashlib.sha1)
    #: the name of the itsdangerous supported key derivation.  The default
    #: is hmac.
    key_derivation = "hmac"
    #: A python serializer for the payload.  The default is a compact
    #: JSON derived serializer with support for some extra Python types
    #: such as datetime objects or tuples.
    serializer = session_json_serializer
    session_class = SecureCookieSession

    def get_signing_serializer(self, app: Flask) -> URLSafeTimedSerializer | None:
        if not app.secret_key:
            return None
        signer_kwargs = dict(
            key_derivation=self.key_derivation, digest_method=self.digest_method
        )
        return URLSafeTimedSerializer(
            app.secret_key,
            salt=self.salt,
            serializer=self.serializer,
            signer_kwargs=signer_kwargs,
        )

    def open_session(self, app: Flask, request: Request) -> SecureCookieSession | None:
        s = self.get_signing_serializer(app)
        if s is None:
            return None
        val = request.cookies.get(self.get_cookie_name(app))
        if not val:
            return self.session_class()
        # 获取session的最大有效期，单位为秒。
        max_age = int(app.permanent_session_lifetime.total_seconds())
        try:
            # 尝试使用序列化器s的loads方法，对session cookie的值val进行反序列化和签名验证。如果反序列化和验证成功，就用这些数据创建一个新的session对象，并返回
            data = s.loads(val, max_age=max_age)
            return self.session_class(data)
        except BadSignature:
            return self.session_class()

    def save_session(
        self, app: Flask, session: SessionMixin, response: Response
    ) -> None:
        name = self.get_cookie_name(app)
        domain = self.get_cookie_domain(app)
        path = self.get_cookie_path(app)
        secure = self.get_cookie_secure(app)
        samesite = self.get_cookie_samesite(app)
        httponly = self.get_cookie_httponly(app)

        # Add a "Vary: Cookie" header if the session was accessed at all.
        if session.accessed:
            response.vary.add("Cookie")

        # If the session is modified to be empty, remove the cookie.
        # If the session is empty, return without setting the cookie.
        if not session:
            if session.modified:
                response.delete_cookie(
                    name,
                    domain=domain,
                    path=path,
                    secure=secure,
                    samesite=samesite,
                    httponly=httponly,
                )
                response.vary.add("Cookie")

            return

        if not self.should_set_cookie(app, session):
            return

        expires = self.get_expiration_time(app, session)
        val = self.get_signing_serializer(app).dumps(dict(session))  # type: ignore
        response.set_cookie(
            name,
            val,  # type: ignore
            expires=expires,
            httponly=httponly,
            domain=domain,
            path=path,
            secure=secure,
            samesite=samesite,
        )
        response.vary.add("Cookie")

1. SecureCookieSessionInterface类：这个类实现了session接口，使用安全的签名cookies来存储session数据。
2. 类属性：
   • salt：加盐值，用于混淆session的加密过程，增加安全性。
   • digest_method：哈希函数，用于签名过程中对数据进行哈希处理，默认为sha1。
   • key_derivation：关键字派生，设置为"hmac"，表示使用HMAC进行签名。
   • serializer：序列化器，用于将Python对象转换为可以在网络上传输的格式，这里使用的是JSON序列化器。
   • session_class：表示session的类，默认为SecureCookieSession。
3. get_signing_serializer方法：用于获取一个签名序列化器，其作用是用来签名和反签名cookies的。如果应用没有设置秘钥app.secret_key，则返回None。
4. open_session方法：在处理每个请求时调用，从请求的cookies中提取出session数据，反序列化并验证签名，得到session的数据。如果签名不合法，就会抛出BadSignature异常，然后返回一个空的session。
5. save_session方法：在每个请求处理完后调用，将session数据序列化，签名，然后存入到响应的cookies中。如果session为空且已被修改，则删除cookie。只有当session被访问过或被修改，才会设置Vary: Cookie头。

在使用SecureCookieSessionInterface处理session时，Flask会保证session的安全性，即使session数据存储在客户端的cookies中，也无法被篡改，因为每个session cookie都被签名了。除非知道服务器的秘钥，否则无法伪造有效的session cookie。