Session深度探索

什么是Session?

web是无状态，这意味着每次页面被回传到服务器时，都重新生成一个web页面类的一个新的实例。
众所周知http时无状态的协议。它不能获得客户端的信息。如果用户录入了一些信息，当跳转到下一个页面时，数据丢失，再也不能获得那些数据。我们需要保存这些数据，Session提供了一种把这些信息保存在服务器内存中的一种方式。它能存储各种数据类型包括自定义对象。每个客户端的Session是独立存储。

用session做状态管理是asp.net最好的特性之一。因为它是安全的，对用户透明，能保存各种数据类型。但是对于高负载网站，session能导致一些性能问题。因为session保存在服务器内存中客户端再从服务器读取。让我们看看再web应用程序使用session的优点和缺点。

Session的优点和缺点是什么?

下面是session基本的优点和缺点，稍后我将详细描述。

优点 :  

    * 能帮助我们在整个应用程序中维护用户状态.
    * 易于实现，能存储各种数据类型. 
    * 每个客户端独立存储. 
    * Session是安全的，对用户透明.

缺点 :  

    * 在大量用户情况下，系统开销太大。因为session保存在服务器内存中。
    * 序列化和反序列化session中的数据开销大。因为在StateServer，SQLServer模式时，在保存前必须把对象序列化。

Session数据的保存和读取

在session中保存和读取数据的方式和ViewState相似。我们使用System.Web.SessionState.HttpSessionState类交互Session状态。

在Session中保存数据

Session["UserName"] = txtUser.Text;

从Session中读取数据

//检查session变量是否为空
if (Session["UserName"] != null)
{
    //从session返回username
   lblWelcome.Text = "Welcome : " + Session["UserName"];
}
else
{
   //做别的事情
}

我们session保存对象。下面显示怎么在session中保存DataSet对象

//在session中保存dataset
Session["DataSet"] = _objDataSet;

下面显示怎么从session读取那个dataset。

//检查session变量是否为空
if (Session["DataSet"] != null)
{
     DataSet _MyDs = (DataSet)Session["DataSet"];
}
else
{
     //做别的事情
}

参考或更多的信息: Read Session Variable Section

Session ID

Asp.net使用120位标志符来跟踪每个session,这足够安全不能逆向工程。当客户端和服务器通讯时，只有SessionID被传输。当客户端请求数据时,asp.net根据SessionID返回相应的数据。按照下列步骤进行：

    * 客户端请求web站点，一些信息被存储在session中。
    * 服务器为客户端生成一个唯一的Session id,存储数据在Session状态提供者中。
    * 客户端带着这个SessionID向服务器请求数据。
    * 服务器在Session提供者中找到Session ID.找出被序列化存储在服务器中的数据，进行类型转化。

Session模式和状态提供者

在ASP.NET有下列Session模式

    *      InProc
    *      StateServer
    *      SQLServer
    *      Custom 

对于每个session模式,都有一个session提供者. 下列图将为你展示他们之间的关系。

下面的表展示session模式和对应的提供者名字.

Session State Mode	State Provider
InProc	In-Memory Object
StateServer	Aspnet_state.exe
SQLServer	DataBase
Custom	CustomProvider

除了上边的，还有一种模式：“OFF”.如果你选择这个设置，Session将对应用程序无效。因为我们想使用session，所以我们主要关注那四种模式。

参考或更多的信息: Session State Providers 

Session状态：

Session状态意味着我们需要为应用程序作些设置。要么在web.config中设置，要么在页面代码中设置。在web.config中SessionState节点是用来做配置的，如：session模式，超时，状态连接串，自定义提供者等。在讨论session模式前，先概述一下session事件。

Session 事件

在asp.net有两个事件： 

    * Session_Start 
    * Session_End 

你可以在web应用程序的global.asax文件中操作这两个事件。当一个新的session初始化时，触发session_start事件。当一个session过期时触发Session_End事件。

void Session_Start(object sender, EventArgs e)
{
        // 当新的session产生时，这段代码运行

}

void Session_End(object sender, EventArgs e)
{
        // 当新的session结束时，这段代码运行.

}

参考或更多的信息: Application and Session Events

Session模式

我已经讨论了ASP.NET中的session模式,下面是几种不同的模式：

    * Off 
    * InProc 
    * StateServer 
    * SQLServer 
    * Custom 

如果你在web.config设置了Session Mode="off".session将在这个应用程序中无效,你可以想下面的方式设置：

<system.web>
  <!-- Disable Session in Application -->
  <sessionState  mode="Off"></sessionState>
</system.web>

InPorc Session 模式

这是Asp.Net的缺省模式. 它存储session信息在当前的应用程序域中. 这是性能最好的模式. 最大的缺点是当应用程序重启时，session数据丢失。关于InPorc模式session优缺点后面再讨论。

概述:

由于存储session信息在当前的应用程序域中. 所以它易于操作，快速有效.

InProc session存储数据在应用程序域的内存对象中，被应用程序池的工作进程操作。 所以当我们重启服务器时丢失Session数据。如果客户端请求这个数据，状态提供者从内存对象中读取，并返回客户端。在web.config文件中我们可以设置Session模式，超时等：

<system.web>
  <!-- InProc Session in Application -->
  <sessionState  mode ="InProc" timeout ="30"></sessionState>
</system.web>

这个Session超时被设置为30分钟保持激活。也能通过代码中设置。

Session.TimeOut=30;

在asp.net中，有两类Session事件：Session_Start() 和 Session_End；InProc session模式时唯一支持Session_End()的模式。这个事件将在Session超时期结束后被调用。一般session状态流动象下面这样：
 

Session_End()被调用依赖于Session超时，这是一个非常快速的机制，因为返回或存储数据不用序列化，数据一直存储在相同的应用程序域中

什么时候我们该使用InProc Session模式?

InProc 是缺省的模式，对小型的，用户数量比较少的网站非常有用。在web园场景中避免使用。

优缺点

有点 :

    *     Session数据存储在当前应用程序域的内存对象中，所以访问快速。 
    *     对数据不需要序列化，和反序列化.
    *     实现简单，如同View State.

缺点 :  

    *      如果工作进程或应用程序域回收时，所有session数据丢失。
    *      虽然他是最快速的，但当Session数据比较多，或用户比较多时比较影响性能。因为它使用的时内存。
    *      在web园场景中不能使用.
    *      也不适合web农场场景.

StateServer Session 模式

概述

这种也被称为进程外模式 StateServer使用一个独立的Windows Services。它不依赖IIS 也能运行于一个独立的服务器. 这种Session模式总的来说被aspnet_state.exe管理。StateServer可以和web应用程序使用同一个服务器，但是它在web应用程序域的外边。这就容许你即使重启了asp.net进程但session数据仍然是活动的。

 

配置

在StateServer模式下，session数据被存在在独立的服务器，它依赖iis，被aspnet_state.exe操作。aspnet_state.exe进程是一个windows Services。你可以在windows MMC 或 命令提示行下启动。

缺省情况下ASP.NET state service启动模式是手动, 我们必须设置为自动启动模式.

在命令行执行 "net start aspnet_state"启动. 缺省端口42424 , 可以通过注册表修改这个端口号，如下图：

 

现在让我们看看web.config关于StateServer的配置。stateConnectionString指定运行的的服务器。缺省ip:127.0.0.1 (localhost) 端口 42424。

<system.web>
  <!-- StateServer Session in Application -->
  <sessionState  mode ="StateServer"
                 stateConnectionString ="tcpip=127.0.0.1:42424" />
  </system.web>

当我们使用StateServer时，可以配置stateNetworkTimeOut，用来指定在撤销请求前，可以等待StateServer响应的秒数。缺省10秒。

<system.web>
  <!-- StateServer Session in Application -->
  <sessionState  mode ="StateServer"
                 stateConnectionString ="tcpip=127.0.0.1:42424"
                 stateNetworkTimeout ="40">
  </sessionState>
</system.web>

StateServer Session模式是怎么工作的?  

使用StateServer Session模式，可以避免当web服务器重启时不必要的数据丢失。StateServer被aspnet_state.exe(windows Services)维护。该进程维护所有session数据。但存储数据前需要序列化。

如上图所示，客户端向服务器发出请求，服务器存储session数据到状态服务器。StateServer可以是当前系统，也可以是不同系统。但它依赖iis.状态服务器的位置在web.config的stateConnectionString属性设置。如果我们设置为127.0.0.1:42424，它将在本地系统中存储数据。可以通过改变ip来改变StateServer的位置，要确保aspnet_state.exe在那个服务器运行，否则在存储数据到session时将得到下面的异常。

当存储数据到session时，数据需要被序列化，使用State Provider把数据存储在StateServer 。获取数据时，State provider返回数据。下图给出这个过程：

例子

步骤 1 :  打开 Visual Studio > 文件 > 新建 > 网站 . 选择位置"http"，新建一个web application .

 

如果打开IIS你会看到以web application名称命名的虚拟目录被创建。

 

步骤2 :  新建一个简单的UI. 我们将存储数据在session中。为此我们新建一个类："StudentInfo"  ：

[Serializable]
public class StudentInfo
{
    //Default Constructor
    public StudentInfo()
    {

    }
    /// <summary>
    /// Create object of student Class
    /// </summary>
    /// <param name="intRoll">Int RollNumber</param>
    /// <param name="strName">String Name</param>
    public StudentInfo(int intRoll, string strName)
    {
        this.Roll = intRoll;
        this.Name = strName;
    }

    private int intRoll;
    private string strName;
    public int Roll
    {
        get
        {
            return intRoll;
        }
        set
        {
            intRoll = value;
        }
    }

    public string Name
    {
        get
        {
            return strName;
        }
        set
        {
            strName = value;
        }
    }
}

现在看看后台代码，我们需要两个按钮，一个保存session数据，一个返回session数据。

protected void btnSubmit_Click(object sender, EventArgs e)
{

    StudentInfo _objStudentInfo = new StudentInfo(Int32.Parse( txtRoll.Text) ,txtUserName.Text);
    Session["objStudentInfo"] = _objStudentInfo;
    ResetField();
}
protected void btnRestore_Click(object sender, EventArgs e)
{
    StudentInfo _objStudentInfo = (StudentInfo) Session["objStudentInfo"];
    txtRoll.Text = _objStudentInfo.Roll.ToString();
    txtUserName.Text = _objStudentInfo.Name;

}

步骤 3 : 配置state server.确保aspnet_state.exe在指定的服务器上被启动.

步骤 4 : 运行程序

输入数据，提交。

测试

现在我们做下面的测试，以打消你的关于StateServer的疑惑。

首先 :删除studentinfo类前面的[ Serializable ]关键字。如果提交会出现下面错误。它说明存在数据前，对象需要被序列化的。

接着: 运行应用程序，点击提交按钮，保存数据。重启iis.如果在InProc下，session数据已经丢失。但在StateServer模式下，点击Restore按钮，你仍然可以得到原始session数据。因为State server存储数据不依赖于当前的iis,它独立保存。

最后 : 在Windows Services MMC中，停止aspnet_state.exe， 提交数据. 你将得到下面错误：

因为State Server进程没有运行。

优缺点

优点 : 

    *      保存数据独立于iis, 任何iis的问题不会影响Session数据.
    *      在负载均衡，web农场和web园场景，它很有用. 

缺点 :

    *      处理慢，由于序列化和反序列化。
    *      State Server需要一直运行。

参考更多的信息：

    *  State Server Session Mode 
    * Asp.Net Session State

SQL Server Session 模式

概述

这种sesion模式更安全，更可靠。在这种模式下session数据被序列化存储在SQL Server数据库中。主要缺点还是跟数据的序列化和反序列化的开销有关。这是web农场场景里最好的模式

什么时候该用SQL Server Session模式? 

    * 这种模式更安全，更可靠。
    * 它集中保存数据于数据库.
    * 如果发生连续重启服务器，应该使用这种模式。
    * 在web园，web农场中，最完美的模式。
    * 当在不用的应用程序之间需要共享session数据，可以使用这种模式

配置SQL Server Session 模式：

在这种模式, 我们存储session数据在SQL Server中, 我们首先需要在web.config提供一个database连接串。可以在web.config中sqlConnectionString 属性提供这个连接串。
然后安装，配置SQL Server.我解释怎么使用aspnet_regsql命令配置SQL server。


步骤 1: 在命令行，定位到Framework 版本的文件目录

例如 :c:windowsmicrosoft.netframework<version>.

步骤 2 : 使用下列参数运行aspnet_regsql命令：

参数	描述
-ssadd	添加SQLServer session 模式支持
-sstype p	P代表持久，把session数据持久化到SQL Server
-S	指定服务器名
-U	指定用户名
-P	指定密码

运行后，将得到下列信息：

步骤 3 : 打开 SQL Server Management Studio,一个新的数据库ASPState被创建，里边包含两张表。  
    * ASPStateTempApplications 
    * ASPStateTempSessions

现在我们只需要改变State Server例子中的web.config连接串。运行应用程序。

存储 Roll 和 User Name， 点击提交按钮。 and 在SQL Server Management Studio，打开ASPStateTempSessions表会看到我们的session数据。

测试：
我们做下列测试，同State Server模式一样.

   1. 删除StydentInfo类上的Serialize关键字
   2. 重启IIS，点击Restore
   3. 停止SQL Server服务。 

优缺点： 

优点 :

    * 重启IIS，session数据不受影响.
    * 最可靠，最安全的session模式.
    * 集中保存数据，易于其它应用程序访问。
    * 在web农场，web园模式中很有用。

缺点 : 

    * 处理很慢
    * 对象的序列化，和反序列化开销大
    * 由于session数据被不同的服务器操作，所以要小心对待SQL Server, 它要一直运行

参考更多的信息： Read SQL Server Mode

自定义Session模式 

 概述: 
一般我们都使用InProc, StateServer 或 SQL Server模式，但我们也需要知道自定义session模式基本原理。这种模式很有趣，因为它让我们完全控制每件事甚至session ID.你可以自己写产生session ID的算法。

可以通过继承SessionStateStoreProviderBase类实现自定义Provide(保存session数据的机制)。通过实现ISessionIDManager产生新session ID.

自定义Session实现期间，下列方法被调用：

在初始化方法中，设置自定义提供者。它将用指定的提供者初始化连接。SetItemExpireCallback用来设置SessionTimeOut，我们能注册任何方法，以在session过期时被调用。InitializeRequest在每次请求时被调用。CreateNewStoreData用来产生一个新的SessionStateStoreData实例。

什么时候使用自定义Session模式?

    *      不想在SQL Server存储session数据.
    *      想用一些存在的表存储session数据.
    *      需要产生自己的session ID. 

怎么配置?  

配置web.config如下： 

<system.web>
  <sessionState  mode ="Custom" customProvider ="AccessProvider">
    <providers >
      <add name ="AccessProvider" type ="CustomDataType"/>
    </providers>
  </sessionState>
</system.web>

优缺点：

优点 :

    *      我们能在已经存在的表中存储session数据。当我们不想用SQL Server数据库，想使用老数据库时，特别有用。
    *      不依赖IIS.重启web服务器，不会影响session数据。
    *      自定义产生Session ID的算法. 

缺点:

    *      处理很慢.
    *      产生自定义state provider,是个很底层的任务，必须小心操作，确保安全。

建议使用第三方的Provide，而不是自定义。

参考更多的信息：Custom Mode  

如果你想知道更多关于session模式的信息，请读这篇MSDN文章

Session 和 Cookies 的关系

客户端需要cookies配合session工作。因为客户端需要使用一个适当的session id代表每个请求。

我们可以按照下面操作它：

使用cookies:当session被使用时，ASP.NET自动生成一个叫ASP.NET_SessionId的特殊cookies.这是缺省的，Session ID通过这个cookies传递。

不使用Cookies:一些老的浏览器不支持Cookies，或者用户在浏览器中禁止Cookies.这是ASP.NET通过特殊标记的URL传输Session ID.

无cookies Session怎么工作?  

当用户请求一个页面时，服务器编码session ID，把它加到每一页面链接上。当用户点击链接，ASP.NET解码session ID,传送到用户请求的页面。这样在请求页面就可以得到session数据了。如果ASP.NET检测到用户的浏览器不支持Cookies,这一切就自动发生了。

怎么实现无cookies Session?

<system.web>
  <sessionState  cookieless ="true"></sessionState>
</system.web>

从Session变量中删除Session

方法	描述
Session.Remove(strSessionName);	在session集合中删除某项
Session.RemoveAll()	删除session集合中所有项
Session.Clear()	删除session集合中所有项，注意Clear和RemoveAll没有什么不同，内部是RemoveAll()调用Clear()
Session.Abandon()	销毁当前的session

启动或禁用Session

为了性能优化，我们可以启用或禁用session.因为每页读些session都有很大的开销。所以最好的方式是根据需要禁止或启用session。而不是一直启动session.禁止或启用session有两种方式

    * 页面级 
    * 应用程序级  

页面级:
我们能在Page指令中使用EnableSessionState属性，在页面级禁止session.

<%@ Page Language="C#"  EnableSessionState="False"

这将在特定的页面禁止session活动。
同样我们可以设置session只读，这将容许访问数据，不许写session数据。

<%@ Page Language="C#"  EnableSessionState="ReadOnly"

应用程序级 : 

在web.config中使用EnableSessionState 属性禁止整个web应用程序的sesson.

<system.web>
  <!-- Disable Session Applicateion Level -->
  <pages enableSessionState ="false"/>
</system.web>

通常我们使用页面级别。因为某些页面不需要session，或只读session.

参考更多的信息 : How To Disable ASP.Net Session State in ASP.NET