Flask中session实现原理
前言
flask_session是flask框架实现session功能的一个插件，用来替代flask自带的session实现机制，flask默认的session信息保存在cookie中，不够安全和灵活。
flask的session机制
session是用来干什么的呢？由于http协议是一个无状态的协议，也就是说同一个用户第一次请求和第二次请求是完全没有关系的，但是现在的网站基本上有登录使用的功能，这就要求必须实现有状态，而session机制实现的就是这个功能。
实现的原理:
用户第一次请求后，将产生的状态信息保存在session中，这时可以把session当做一个容器，它保存了正在使用的所有用户的状态信息；这段状态信息分配了一个唯一的标识符用来标识用户的身份，将其保存在响应对象的cookie中；当第二次请求时，解析cookie中的标识符，拿到标识符后去session找到对应的用户的信息。
简单使用
from flask import Flask,session
app = Flask(__name__)
@app.route('/test1/')
def test():
session.setdefault('name', 'xiaoming')
return 'OK'
if __name__ == '__main__':
app.run(host='127.0.0.1', port=80, debug=True)在flask中，如果我们想要获取session信息，直接通过flask的session获取就可以了，这是因为session是一个代理对象，代理当前请求上下文的session属性。
session源码分析
依据上述session的原理，来分析一下flask框架的session机制实现的过程。
Flask对象使用open_session方法和save_session方法打开和保存会话信息,请求在创建请求上下文后会调用open_session方法获取用户的信息，在执行完处理逻辑后会调用save_session方法保存用户的信息。
- open_session和save_session
def open_session(self, request):
# 调用了app的session_interface对象的方法
return self.session_interface.open_session(self, request)
def save_session(self, session, response):
return self.session_interface.save_session(self, session, response)app对象默认的session_interface = SecureCookieSessionInterface(),SecureCookieSessionInterface重写了SessionInterface对象的open_session方法和save_session方法。
class SecureCookieSessionInterface(SessionInterface):
pass
def open_session(self, app, request):
# 检测是否设置了secret_key参数，返回一个签名对象
s = self.get_signing_serializer(app)
if s is None:
return None
# 去cookie中获取session信息
val = request.cookies.get(app.session_cookie_name)
# 如果是第一次请求，返回一个空的SecureCookieSession对象，会被交给请求上下文的session属性管理
if not val:
return self.session_class()
# 获取session的失效时间
max_age = total_seconds(app.permanent_session_lifetime)
try:
# 对session信息进行解码得到用户信息
data = s.loads(val, max_age=max_age)
# 返回有用户信息的session对象
return self.session_class(data)
except BadSignature:
return self.session_class()
def save_session(self, app, session, response):
# 获取cookie设置的域
domain = self.get_cookie_domain(app)
# 获取cookie设置的路径
path = self.get_cookie_path(app)
...
# 检测SESSION_REFRESH_EACH_REQUEST参数配置
if not self.should_set_cookie(app, session):
return
# 返回SESSION_COOKIE_HTTPONLY参数配置
httponly = self.get_cookie_httponly(app)
# 返回SESSION_COOKIE_SECURE参数配置
secure = self.get_cookie_secure(app)
# 返回失效的时间点
expires = self.get_expiration_time(app, session)
#将用户的数据加密
val = self.get_signing_serializer(app).dumps(dict(session))
# 设置cookie
response.set_cookie(app.session_cookie_name, val,
expires=expires, httponly=httponly,
domain=domain, path=path, secure=secure)请求上下文RequestContext的session属性是一个SecureCookieSession对象，可以将其看做一个字典；
相关的配置参数
SESSION_COOKIE_NAME:设置返回给客户端的cookie的名称，默认是“session”;放置在response的头部；
SESSION_COOKIE_DOMAIN:设置会话的域，默认是当前的服务器，因为Session是一个全局的变量，可能应用在多个app中；
SESSION_COOKIE_PATH:设置会话的路径，即哪些路由下应该设置cookie，如果不设置，那么默认为‘/’，所有的路由都会设置cookie；这个参数和SESSION_COOKIE_DOMAIN是互斥的
SERVER_NAME:设置服务器的名字，一般不用；
SESSION_COOKIE_SECURE：如果 cookie 标记为“ secure ”，那么浏览器只会使用基于 HTTPS 的请求发 送 cookie，应用必须使用 HTTPS 服务来启用本变量，默认False
APPLICATION_ROOT：设置应用的根路径；
SESSION_REFRESH_EACH_REQUEST:是否应该为每一个请求设置cookie，默认为True，如果为False则必须显性调用set_cookie函数；
SESSION_COOKIE_HTTPONLY：cookie应该和httponly标志一起设置，默认为True，这个一般采用默认。
PERMANENT_SESSION_LIFETIME：设置session的有效期，即cookie的失效时间，单位是s。这个参数很重要，因为默认会话是永久性的。
SESSION_COOKIE_HTTPONLY：默认为true，表示允许js脚本访问cookie；小结
flask默认通过SecureCookieSessionInterface对象管理session，其重写了SessionInterface对象的open_session方法和save_session方法，将用户的数据加密后存储在cookie中。
自定义session存储
通过分析flask的session实现机制，一般认为将session信息放在cookie中不够保险，那么我们可以实现自己的session机制，思路是创建一个类继承SessionInterface，然后重写open_session方法和save_session方法，再使用我们的类替换app的session_interface属性即可。
比如我要将session信息保存在一个session.json中。
第一步：设置必要的配置参数
# 配置session存放的路径
MY_SESSION_PATH = '\session.json'
'SESSION_TYPE' = 'file'
# 配置默认的seesion的配置参数
SECRET_KEY = '123'
SESSION_USE_SIGNER = True
# session的有效期，单位：秒
PERMANENT_SESSION_LIFETIME = 7200 第二步：创建自己的SessionInterface的子类
from flask.sessions import *
try:
import cPickle as pickle
except ImportError:
import pickle
import json
from uuid import uuid4
import time
# 我们需要自定义一个Session对象用来存储用户的信息，它使用一个唯一的id标识，模仿SecureCookieSession的实现方法
class SecureFileSession(CallbackDict, SessionMixin):
def __init__(self, initial=None, sid=None, permanent=None):
def on_update(self):
self.modified = True
CallbackDict.__init__(self, initial, on_update)
self.sid = sid # session的标识
if permanent:
self.permanent = permanent # 失效时间
self.modified = False
# 我们使用uuid作为签名，省略校验过程
class NewSessionInterface(SessionInterface):
def _generate_sid(self):
return str(uuid4())
class JsonFileSessionInterface(NewSessionInterface):
# 用来序列化的包
serializer = pickle
session_class = SecureFileSession
def __init__(self, app=None):
self.app = app
if app is not None:
self.init_app(app)
def init_app(self, app):
"""
替换app的session_interface属性
:param app:
:return:
"""
app.session_interface = self._get_interface(app)
def _get_interface(self, app):
"""
加载配置参数返回本身,必须配置'SESSION_TYPE'和'MY_SESSION_PATH'参数，否则使用默认的session
:param app:
:return:
"""
config = app.config.copy()
if config['SESSION_TYPE'] == 'file':
if not config['MY_SESSION_PATH']:
return SecureCookieSessionInterface()
self.path = app.static_folder + config['MY_SESSION_PATH'] # session文件路径
self.permanent = total_seconds(app.permanent_session_lifetime) # 失效时间
return self
return SecureCookieSessionInterface()
def open_session(self, app, request):
"""
从文件中获取session数据
:param app:
:param request:
:return:
"""
# 获取session签名
sid = request.cookies.get(app.session_cookie_name)
permanent = int(time.time()) + self.permanent
# 如果没有说明是第一次访问，返回空session对象
if not sid:
# 获取一个uuid
sid = self._generate_sid()
return self.session_class(sid=sid, permanent=permanent)
with open(self.path, 'r', encoding='utf-8') as f:
v = f.read()
# 如果session为空，返回空session对象
if not v:
return self.session_class(sid=sid, permanent=permanent)
try:
val = json.loads(v)
except ValueError as e:
print('配置参数错误：{}'.format(e))
return self.session_class(sid=sid, permanent=permanent)
else:
self.val = val
# 通过sid获取信息
data = val.get(sid)
if not data:
return self.session_class(sid=sid, permanent=permanent)
# 判断以前的信息是否超时
if permanent - int(data['permanent']) > self.permanent:
return self.session_class(sid=sid, permanent=permanent)
return self.session_class(data, sid=sid)
def save_session(self, app, session, response):
"""
保存session信息
:param app:
:param session:
:param response:
:return:
"""
# 前面借鉴flask默认的实现方式
domain = self.get_cookie_domain(app)
path = self.get_cookie_path(app)
if not session:
if session.modified:
response.delete_cookie(app.session_cookie_name,
domain=domain, path=path)
return
if not self.should_set_cookie(app, session):
return
httponly = self.get_cookie_httponly(app)
secure = self.get_cookie_secure(app)
expires = self.get_expiration_time(app, session)
# 将session信息保存在文件中
session.update({'permanent': int(time.time()) + self.permanent})
if hasattr(self, 'val') and isinstance(self.val, dict):
self.val.update({session.sid: dict(session)})
else:
self.val = {session.sid: dict(session)}
with open(self.path, 'w', encoding='utf-8') as f:
result = json.dumps(self.val)
f.write(result)
response.set_cookie(app.session_cookie_name, session.sid,
expires=expires, httponly=httponly,
domain=domain, path=path, secure=secure)第三步：初始化替换app的session_interface
app = Flask(__name__,template_folder='static/html')
app.config.update({
'SECRET_KEY':'123',
'SESSION_USE_SIGNER':True,
'SESSION_TYPE':'file',
'MY_SESSION_PATH':'\session.json'})
from session_file import JsonFileSessionInterface
se = JsonFileSessionInterface(app=app)
if __name__ == '__main__':
app.run(host='127.0.0.1', port=80, debug=True)小结
经过上面的三步，我们就可以将自己实现的session对象运用到flask项目中，我们采用的是文件存储session，实际项目中有redis,memcached,mysql等都可以存储session，将它们整合起来，于是flask_session插件就应运而生了。
flask_session扩展
flask_session插件就是官方推荐的session实现插件，整合了redis,memcached,mysql，file,mongodb等多种第三方存储session信息,它的实现原理就是我上面自定义session所做的工作。
安装
pip install Flask-Session配置参数详解
flask_session初始化后，会从app的配置中读取参数，比较重要的有：
设置session保存的位置，可以有多种配置，
SESSION_TYPE = ‘null’ : 采用flask默认的保存在cookie中；
SESSION_TYPE = ‘redis’ : 保存在redis中
SESSION_TYPE = ‘memcached’ : 保存在memcache
SESSION_TYPE = 'filesystem' : 保存在文件
SESSION_TYPE = 'mongodb' : 保存在MongoDB
SESSION_TYPE = 'sqlalchemy' : 保存在关系型数据库
SESSION_KEY_PREFIX = 'session:' :session存储时的键的前缀
SESSION_USE_SIGNER：是否为cookie设置签名来保护数据不被更改，默认是False；如果设置True,那么必须设置flask的secret_key参数；
SESSION_PERMANENT：是否使用永久会话，默认True，但是如果设置了PERMANENT_SESSION_LIFETIME，则这个失效；
SESSION_REDIS：
如果SESSION_TYPE = ‘redis’，那么设置该参数连接哪个redis，其是一个连接对象；如果不设置的话，默认连接127.0.0.1:6379/0
for example:
SESSION_REDIS = redis.StrictRedis(host="127.0.0.1", port=6390, db=4)关于其他的保存中间人参考：https://pythonhosted.org/Flask-Session/
一份常用的flask_session的配置
# 指明对session数据进行保护
SECRET_KEY = '123'
SESSION_USE_SIGNER = True
# 指明保存到redis中
SESSION_TYPE = "redis"
SESSION_REDIS = redis.StrictRedis(host="127.0.0.1", port=6390, db=4)
# session的有效期，单位：秒
PERMANENT_SESSION_LIFETIME = 7200 flask_session的使用流程
# extensions.py
# 创建一个session对象
from flask_session import Session
# 创建一个Session的实例
session = Session()
# 在app初始化时初始化session对象，即加载配置
# __init__.py
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
session.init_app(app=app)
# task.py
from Flask import session
@app.route('/test', methods=['POST'])
def test():
session.get('user',None)
return ""
宁可清贫自乐，不可浊富多忧
