京东购物小程序cookie方案实践(附Demo)

一、前言

早期为了解决“会话保持”的需求,社区中出现了「cookie 方案」并最终成为 W3C 标准:当某个网站登录成功后,客户端(浏览器)收到一个 cookie 标识(文本)并保存下来,在后续请求中会自动带上这个字段,由此 Web 后台可以判断是否同一个用户,从而使“会话”得以延续。

微信小程序没有像浏览器一样内置实现了 cookie 方案,需要开发者自行模拟,而原先京东购物小程序及京喜小程序(现微信一级购物入口)是从微信及手 Q 购物入口 H5 中迁移迭代出来的,也就是说我们不仅要在小程序中模拟一套 cookie 方案,并且要保持和原业务对 cookie 处理逻辑的一致,为此我们将实现方向确定为“基于小程序开放能力,和浏览器保持一致”。

微信小程序开放了 数据缓存 Storage [1]网络 Network [2] 这两种能力,通过这两套 API,我们可以自行 DIY 一个 cookie 方案。

PS:本文所有代码及使用示例都可以 在这里 [3] 找到,阅读本文时配合实践,效果更佳。

二、浏览器中的 cookie

为了保持后端对 cookie 的处理逻辑和原来的 H5 一致,小程序的实现需要往浏览器看齐。

所以模拟小程序的 cookie 前,先看看浏览器的 cookie 机制,主要有以下几个部分:

  • 本地存储:浏览器会在本地分配一块空间,存储 cookie

  • 请求携带:每次发起请求,都会从本地取出 cookie 并追加在请求头上

  • 响应设置:当响应头有 Set-Cookie 字段时,需要解析并更新

  • 过期时间:每个 cookie 字段有单独的过期时间,并且到期会自动清除

  • 读写操作:暴露 API 给前端 JS 调用,可进行增删改查操作

  • 作用域:路径 path、域名 domin

  • 编码:cookie 值,在网络传输需要 encode,建议存储也一样

  • 其它:HttpOnly、Secure、SameSite

在浏览器的 DevTools 中,可以看到当前站点下的 Cookie 明细:

三、小程序中的 cookie 实现

方案设计

在小程序中模拟 Cookie,主要涉及五个部分: 其中我们会重点关注 「Cookie 基础库」 的实现,另外也会给出「Request 基础库」的封装示例。

本地存储

小程序提供了 「数据缓存 Storage API」(可以理解为 Web 规范中的 LocalStorage ),支持存储“原生类型、Date、及能够通过 JSON.stringify 序列化的对象”。

我们可以利用这些 API,在 Storage 中新开一个 cookies 字段进行存储:

// 存:
wx.setStorageSync('cookies', cookies)
// 取:
wx.getStorageSync('cookies')

其中 cookies 的「存储结构」如下:

// cookies =
{
    cookie1: { // “最小 cookie 单元” ==> cookieItem
        name: 'cookie1', // cookie 名
        value: 'xxx',    // cookie 值
        expires: 'Fri, 17 Jan 2020 08:49:41 GMT' // 过期时间,使用 GMT(格林威治标准时间)格式
    }
},

上面的 cookie1 便是一个“最小 cookie 单元 cookieItem ”,包含了 3 个字段(name、value、expires),是本文中定义的「标准 cookie 格式」,也是 cookie 操作的基本单元。

打开【微信开发工具】的 Storage 选项卡,可以查看本地存储的情况:

读写操作

这部分主要作为“公共基础库“的角色,为外部业务提供增删改查 cookie 的 API。

1. 获取 cookie———— getCookie()

步骤:从 Storage 中取出完整 cookies ==> 取出指定 name 的 cookie 项 ==> 校验有效期 ==> 返回值 value

实现如下:

function getCookie(name = '') {
    let cookies = wx.getStorageSync('cookies') // try/catch 略过
    let { value, expires } = cookies[name] || {}

    return (name && expires && !isExpired(expires)) ? decodeURIComponent(cookieItem.value) : ''
}

2. 设置 cookie———— setCookie()

步骤:从 Storage 中取出完整 cookies ==> 解析入参 ==> 覆盖更新 ==> 同步到本地 Storage

首先看下本 API 设计需求:

  • 设置单个/多个 cookie

  • 直接传值/传 cookieItem(Object)

  • 时间格式 maxAge/expires

调用示例如下:

setCookie({
    cookie1: 12345,
    cookie2: '12345'
})

setCookie({
    cookie1: {
        value: 12345,
        maxAge: 3600 * 24  // 自定义有效期(这里示例是24小时)
    },
    cookie2: {
        value: '12345',
        expires: 'Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT' // 标准 GMT 格式
    }
})

这里可对入参遍历,而 cookie 子项无论直接传值 value 还是传了详细 object,都尽量的获取 name/value/expires/maxAge ,传给格式化函数转为标准的 cookieItem

function setCookie(cookiesParam) {
    let oldCookies = wx.getStorageSync('cookies') // try/catch 略过
    let newCookies = {} // 由 cookiesParam 转化为标准格式后的 cookies

    for (let name in cookiesParam) {
        if (isObject(cookiesParam[name])) { // 传入是 Object 格式
            let { value, expires, maxAge } = cookiesParam[name]
            // 转换为标准 cookie 格式(cookieItem)
            newCookies[name] = getStandardCookieItem({ name, value, expires, maxAge })
        } else {
            newCookies[name] = getStandardCookieItem({ name, value: cookiesParam[name] })
        }
    }

    // 同步到本地 Storage
    saveCookiesToStorage(Object.assign({}, oldCookies, newCookies))
}

3. 删除 cookie———— removeCookie()

步骤:从 Storage 中取出完整 cookies ==> 删除指定的 cookie 项 ==> 同步到本地 Storage

function removeCookie(cookieName) {
    let cookies = wx.getStorageSync('cookies') // try/catch 略过

    delete cookies[cookieName]

    saveCookiesToStorage(Object.assign({}, cookies))
}

四、Cookie 在网络中的传递

本节主要简单实现设计图中的【Request 基础库】部分

如上图所示,Cookie 在网络中的传输主要有四个过程:

  • 客户端发起 HTTP 请求

  • 服务端响应,并在响应头加上 Set-Cookie ,客户端接受并解析保存
  • 下一次客户端发起 HTTP 请求,在请求头加上 Cookie
  • 服务端识别出请求头的 Cookie ,作出相应处理

以下是对一个请求的抓包示例:

在小程序中,请求发起有两种方式: HTTPWebSocket ,这里以 HTTP 为例,先对请求 api 进行「封装」:

function requestPro({ url, data, header, method = 'GET' }) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        wx.request({
            url,
            data,
            header: Object.assign({}, { 'Cookie': CookieLib.getCookiesStr() }, header), // 请求头————带上 Cookie
            success (res) {
              let { data : resData, header, statusCode } = res
              let setCookieStr = header['Set-Cookie'] || header['set-cookie'] || ''

              CookieLib.setCookieFromHeader(setCookieStr) // 响应头————解析 Set-Cookie
              resolve(resData)
            },
            fail (err) {
                reject(err)
            }
          })
    })
}

如上代码所示,Cookie 在前端侧请求模块中的处理主要有 3 点:

1. 请求携带

步骤:(每次发请求前)从 Storage 中取出完整 cookies ==> 转化为 HTTP 规范的请求头 Cookie 格式 ==> 设置到 Request Header

上面代码中的 getCookiesStr() 直接取 cookies 拼接即可,返回示例: cookie1=xxx;cookie2=yyy

2. 响应设置

步骤:(每次收到响应后)解析 Response HeaderSet-Cookie 字段 ==> 转为标准 Cookie 格式 ==> setCookie()

这里处理 Set-Cookie 内容时,有几个点需要留意:- 最基本的格式: Set-Cookie: <cookie-name>=<cookie-value> - 可能同时包含多个 cookie 字段,以,分割(但需要排除时间值里的,) - 时间格式:Max-Age/Expires (不区分大小写)

具体实现可在文末 Demo 中找到。

3. 编码问题

「Cookie 值编码方式」是容易产生困惑的地方,目前看到的广泛做法都是使用「URL 编码」。

但笔者翻阅 RFC6265 [4] 发现,原始规范中并没有对编码进行指定,比如在第四章 Server Requirements (服务端)中是这样描述:

To maximize compatibility with user agents, servers that wish to store arbitrary data in a cookie-value SHOULD encode that data, for example, using Base64 [RFC4648].

“为了最好的兼容效果,服务端应该对 cookie 值进行编码,例如使用 Base64。”

而在第五章 User Agent Requirements (客户端,也就是浏览器),则是“建议以第四章服务端的实现为准”。

总之规范并没有指定使用「URL 编码」,但基于该编码方案已经深入人心,也就顺其自然成了“默认选择”。那这里也不做例外,浏览器怎么做,咱们小程序也保持一致。

在浏览器中,推荐 cookie 值经过 encode 编码后保存下来,所以直接取到的也是 encode 后的值,所以追加在请求头 Cookie 字段,就不需要 decode 解码了,直接拼接即可(但基础库 API 的 get 操作最终需要进行 decode 解码)。

而对于响应头 Set-Cookie 的值,我们认为后端已经做了 encode 编码,所以前端不需要处理,直接存进 Storage 即可。

五、性能优化(高频读写)

前面实现中每次读写 cookie 都会调用小程序 Storage API(而且是同步的),小程序框架会读写到本地 Storage。对于高频场景,可以将 cookie 在内存中维护一份,读写都直接走「内存层」,有更新才同步到「Storage 层」。

1. 初始化

首先需要在内存中声明一个 _COOKIES (命名自行 diy),建议在 cookie 基础库中声明,便于统一维护。

2. 读

前面初始化时已经从 Storage 读取一次 cookies,后续 getCookie 就直接读内存的 _COOKIES 即可。

3. 写

写操作直接更新内存,间接更新 Storage。如果有高频写场景,可以考虑做个任务队列进行节流。

六、单元测试

微信官方在 2019 年 5 月推出了「小程序自动化 SDK」 miniprogram-automator ,经过半年多的迭代,目前已基本稳定下来。

在购物小程序场景试用了一下,cookie 相关的用例很快就完成了,简直是开发者的福音:真香!!!

实际项目中,对 cookie 的单元测试可以分为两类:

  • 小程序全局范围的 cookie 验证(比如初始化小程序后,有没有种下版本号、访问行为等关键 cookie)

  • cookie 基础库 API 验证(比如 get/set/remove 等各个 API 是否正常工作)

以验证 setCookie() API 为例:

it('API 验证:setCookie()', async () => {
    await miniProgram.evaluate(() => {
        wx.CookieLib.setCookie({ // 调用 API
            cookie1: 12345,
        })
    })

    let { cookies } = await miniProgram.callWxMethod('getStorageSync', 'cookies')
    expect(cookies['cookie1'].value).toBe(12345) // 期望成功设置 cookie1为12345
})

这里为了方便测试用例调用基础库 API,在小程序启动前,把 Cookie 基础库(CookieLib)挂到了 wx 对象上,实现方式是使用 node 读写文件的 API 去【植入代码】:

fs.appendFileSync('./your_project/app.js', ''\n wx.CookieUtil = require(\'./lib/cookie.js\');\n'')

七、Cookie 安全

Cookie 安全是一个比较大的话题,这里只简单列出和小程序相关的几个点。

path、domin、HttpOnly、Secure、SameSite

小程序中已经做了一些安全措施,比如只能走 HTTPS、合法域名需要管理员到微信后台进行配置、Storage 只能由写入它的小程序中访问,等等。因此 path、domin、HttpOnly、Secure、SameSite 这些字段在小程序环境下的价值没有浏览器环境大,本例中没有使用(懒..),而实际业务场景可以按自身情况决定是否要使用。

白名单机制

1 前端维护(大小/数量)

通常浏览器保持的 Cookie 数据不超过 4k,部分浏览器限制同一站点最多 cookie 数为 20 个。

如果业务庞大的话,建议在 Cookie 基础库做一套「白名单」机制,在白名单内才可以写入,以此防止“非法写入”或“内容超大导致信息丢失”的问题。

2 后台维护(网关白名单)

同样的,建议从网关层面,建立一个“可信 cookie”白名单,自动过滤请求中的“非法 cookie”字段。

前端防篡改

小程序前端更多是防“误改”————即在操作 Cookie 过程中,发生了意料之外的修改。通常发生在 JS “引用拷贝”特性上,比如前面提到的内存维护一个 _Cookies ,如果有一个 API getAllCookies() 直接将这份内存版 cookies 暴露出去,对象引用容易被连带修改。所以 cookie 基础库需要控制暴露 API 的能力范围,并对取值进行“深拷贝”。

Session

Session 机制将用户状态放在了服务端维护,具备更好的安全性,而且目前各种后端对于 session 的存储和同步都有很成熟的技术方案,有条件的业务应以 Session 为主做会话保持。

指纹上报

用户访问时生成设备指纹并上报(通常是登录/结算等环节),业务后台配合风控系统,遇到异常请求时下发验证环节。

八、完整小程序实现 Demo

代码片段:https://developers.weixin.qq.com/s/x4sFASmh7xdq

九、小结

本文先解析了浏览器的 Cookie 机制 运作原理,然后使用「数据缓存」和「网络」能力,以 公共基础库 的形式,在小程序中实现了一套 Cookie 方案。希望对大家有所帮助。

十、相关链接

  • RFC6265(HTTP 状态管理机制规范) [5]

  • HTTP Cookies Explained [6]

  • 小程序数据缓存 Storage API [7]

  • 小程序网络 Network API [8]

  • 小程序自动化 SDK [9]

  • 小程序实现 Demo [10]

参考资料

[1]

数据缓存 Storage: https://developers.weixin.qq.com/miniprogram/dev/api/storage/wx.setStorageSync.html

[2]

网络 Network: https://developers.weixin.qq.com/miniprogram/dev/api/network/request/wx.request.html

[3]

在这里: https://developers.weixin.qq.com/s/x4sFASmh7xdq

[4]

RFC6265: https://tools.ietf.org/html/rfc6265

[5]

RFC6265(HTTP 状态管理机制规范): https://tools.ietf.org/html/rfc6265

[6]

HTTP Cookies Explained: https://humanwhocodes.com/blog/2009/05/05/http-cookies-explained/

[7]

小程序数据缓存 Storage API: https://developers.weixin.qq.com/miniprogram/dev/api/storage/wx.setStorageSync.html

[8]

小程序网络 Network API: https://developers.weixin.qq.com/miniprogram/dev/api/network/request/wx.request.html

[9]

小程序自动化 SDK: https://developers.weixin.qq.com/miniprogram/dev/devtools/auto/

[10]

小程序实现 Demo: https://developers.weixin.qq.com/s/x4sFASmh7xdq

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