深度解析Web中的Session管理机制
1. 客户端Session与服务器端Session
在Web开发中，Session是一种重要的机制，用于在客户端和服务器之间保持状态。它分为客户端Session和服务器端Session。
客户端Session在用户首次与Web服务器建立连接时生成，服务器会分发一个SessionID作为用户标识，通常是一个由24个字符组成的随机字符串。每次用户提交页面时，浏览器会在HTTP头中携带这个SessionID，以便服务器能够识别当前请求来自哪个客户端。通常，客户端Session默认以cookie形式存储在用户浏览器中，但如果用户禁用了cookie，我们可以选择将SessionID直接嵌入URL中，尽管这种方式并不常见。
2. SessionID的生成与存储
2.1 SessionID的生成
SessionID的生成由服务器负责，在用户首次访问服务器时创建。在Tomcat中，通常由ManagerBase类提供生成SessionID的方法，其生成机制包括随机数、时间和jvmid（Java虚拟机标识），确保SessionID的唯一性。
2.2 SessionID的存储
生成的SessionID通常存储在服务器的内存中。Tomcat的StandardManager类负责将Session信息存储在服务器内存中，但还有其他可选的存储方式，如持久化到文件、数据库、memcache或Redis。客户端仅保存SessionID到cookie中，而不存储Session本身。
3. Session的删除与浏览器关闭
3.1 内存中Cookie与硬盘中Cookie
Session的存储方式与Cookie的生命周期相关。浏览器中的Cookie分为内存中Cookie和硬盘中Cookie。内存中Cookie生命周期与浏览器会话期间一致，即只要关闭浏览器窗口，Cookie就会消失。硬盘中Cookie则有过期时间，即便关闭浏览器后再次打开，这些Cookie仍然有效，直到过期。
3.2 Session的删除时机
Session的删除有以下几种时机：
- 程序调用HttpSession.invalidate(): 主动调用该方法删除Session。
- 距离上一次收到客户端发送的session id时间间隔超过了session的最大有效时间： 当Session超过最大有效时间未被访问时，服务器自动删除Session。
- 服务器进程被停止： 当服务器停止运行时，所有Session将被删除。
需要注意的是，关闭浏览器只会使存储在客户端浏览器内存中的session cookie失效，而不会使服务器端的Session对象失效。
4. Tomcat中Session的创建与存储
4.1 ManagerBase
ManagerBase是所有session管理工具类的基类，负责生成sessionId值的方法。生成的sessionId包括随机数、时间和jvm的id值，确保不同jvm的id值是唯一的。
4.2 StandardManager
StandardManager是Tomcat容器中默认的session管理实现类，它将session的信息存储在web容器所在服务器的内存中。
4.3 PersistentManagerBase和StoreBase
PersistentManagerBase是继承自ManagerBase的基类，它是所有持久化存储session信息的基类。PersistentManager继承了PersistentManagerBase，提供了一些额外的功能。对于持久化存储session，Tomcat还提供了StoreBase的抽象类，其中包括文件存储FileStore和数据存储JDBCStore等实现。
5. Session相关问题及解决方案
5.1 会话cookie和持久cookie的区别
如果不设置过期时间，会话cookie的生命周期为浏览器会话期间，关闭浏览器窗口即失效。持久cookie通过设置过期时间，可以在关闭浏览器后仍然有效。
5.2 保存Session ID的几种方式
- 使用cookie： Session ID以cookie形式存储，浏览器在交互过程中自动发送给服务器。
- URL重写： 在URL路径后附加Session ID，适用于cookie被禁止的情况。
- 表单隐藏字段： 服务器可通过修改表单，在表单提交时将Session ID传递回服务器。
5.3 Session什么时候被创建和删除
一个常见的误解是认为Session在有客户端访问时就被创建。实际上，直到某个服务器端程序（如Servlet）调用HttpServletRequest.getSession(true)时，Session才会被创建。Session在HttpSession.invalidate()、超过最大有效时间或服务器进程停止时被删除。
5.4 getSession()/getSession(true)/getSession(false)的区别
- getSession(): 当Session存在时返回该Session，否则新建一个Session并返回该对象。
- getSession(true): 与getSession()相同。
- getSession(false): 当Session存在时返回该Session，否则不会新建Session，返回null。
5.5 使用isNew来判断用户是否为新旧用户的错误做法
isNew()方法返回true表示会话尚未与客户程序（浏览器）发生任何联系。但false并不代表用户未访问过Web应用，只说明会话可能由用户之前访问的任意页面创建。更可靠的做法是检查特定的Session中是否存在特定的key，并验证其值是否正确。
5.6 Session cookie和Session对象的生命周期
用户关闭浏览器使Session cookie失效，但Session对象仍保存在服务器端。这强调了Session管理的服务器端特性。
5.7 是否只要关闭浏览器，Session
就消失了
关闭浏览器只导致浏览器端内存中的session cookie失效，而服务器端的Session对象不会因此而删除。服务器会保留Session对象，直到其非活动时间超过设定的间隔，才会将其删除。
6. Session共享问题
在多服务器部署的场景下，不同服务器上的web容器生成的SessionID是不同的，导致跨服务器的Session同步问题。典型的解决方案是使用分布式缓存技术，例如memcached和Redis。这样，Session信息的存储被独立出来，解决了Session同步的问题。
7. 解决方案技术选型
解决Session相关问题的技术方案包括：
- 存储独立性： Session存储应该独立于web容器，也要独立于部署web容器的服务器。
- 高效同步： 使用分布式缓存技术，将Session信息存储在内存中，提高效率。
深入理解和解决Session管理问题对于构建高性能、可扩展的Web应用至关重要，特别是在分布式系统和多服务器部署的情况下。通过合理的技术选型和实践，可以更好地应对Web开发中的Session管理挑战。