深入了解浏览器存储

￡神魔★判官ぃ 2022-02-14 08:15 252阅读 0赞

# 前言 #

随着移动网络的发展与演化，我们手机上现在除了有原生 App，还能跑“WebApp”——它即开即用，用完即走。一个优秀的 WebApp 甚至可以拥有和原生 App 媲美的功能和体验。WebApp 优异的性能表现，有一部分原因要归功于浏览器存储技术的提升。cookie存储数据的功能已经很难满足开发所需，逐渐被WebStorage、IndexedDB所取代，本文将介绍这几种存储方式的差异和优缺点。

# 一.Cookie #

##### 1.Cookie的来源 #####

**Cookie 的本职工作并非本地存储，而是“维持状态”。 因为HTTP协议是无状态的，HTTP协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存**，通俗来说，服务器不知道用户上一次做了什么，这严重阻碍了交互式Web应用程序的实现。在典型的网上购物场景中，用户浏览了几个页面，买了一盒饼干和两瓶饮料。最后结帐时，由于HTTP的无状态性，不通过额外的手段，服务器并不知道用户到底买了什么，于是就诞生了Cookie。它就是用来绕开HTTP的无状态性的“额外手段”之一。服务器可以设置或读取Cookies中包含信息，借此维护用户跟服务器会话中的状态。

我们可以把Cookie 理解为一个存储在浏览器里的一个小小的文本文件，它附着在 HTTP 请求上，在浏览器和服务器之间“飞来飞去”。它可以携带用户信息，当服务器检查 Cookie 的时候，便可以获取到客户端的状态。

在刚才的购物场景中，当用户选购了第一项商品，服务器在向用户发送网页的同时，还发送了一段Cookie，记录着那项商品的信息。当用户访问另一个页面，浏览器会把Cookie发送给服务器，于是服务器知道他之前选购了什么。用户继续选购饮料，服务器就在原来那段Cookie里追加新的商品信息。结帐时，服务器读取发送来的Cookie就行了。

##### 2.什么是Cookie及应用场景 #####

\*\*Cookie指某些网站为了辨别用户身份而储存在用户本地终端上的数据(通常经过加密)。 cookie是服务端生成，客户端进行维护和存储。\*\*通过cookie,可以让服务器知道请求是来源哪个客户端，就可以进行客户端状态的维护，比如登陆后刷新，请求头就会携带登陆时response header中的set-cookie,Web服务器接到请求时也能读出cookie的值，根据cookie值的内容就可以判断和恢复一些用户的信息状态。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1X3dlbl9qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
如上图所示，**Cookie 以键值对的形式存在。**

典型的应用场景有：

*  记住密码，下次自动登录。
 *  购物车功能。
 *  记录用户浏览数据，进行商品（广告）推荐。

##### 3.Cookie的原理及生成方式 #####

![在这里插入图片描述][20190426085411759.jpg]  
第一次访问网站的时候，浏览器发出请求，服务器响应请求后，会在响应头里面添加一个Set-Cookie选项，将cookie放入到响应请求中，在浏览器第二次发请求的时候，会通过Cookie请求头部将Cookie信息发送给服务器，服务端会辨别用户身份，另外，Cookie的过期时间、域、路径、有效期、适用站点都可以根据需要来指定。  
Cookie的生成方式主要有两种：

*  生成方式一：http response header中的set-cookie  
    我们可以通过响应头里的 Set-Cookie 指定要存储的 Cookie 值。默认情况下，domain 被设置为设置 Cookie 页面的主机名，我们也可以手动设置 domain 的值。

/** name 必需。规定 cookie 的名称。 value 必需。规定 cookie 的值。 expire 可选。规定 cookie 的有效期。 path 可选。规定 cookie 的服务器路径。 domain 可选。规定 cookie 的域名。 secure 可选。规定是否通过安全的 HTTPS 连接来传输 cookie。 */
    setcookie(name,value,expire,path,domain,secure)

*  生成方式二：js中可以通过document.cookie可以读写cookie，以键值对的形式展示  
    例如我们在掘金社区控制台输入以下三句代码，便可以在Chrome 的 Application 面板查看生成的cookie:

document.cookie =  "userName=hello"
    
    document.cookie =  "gender=male"
    
    document.cookie =  "age=20;domain=.baidu.com"

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1X3dlbl9qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
从上图中我们可以得出：

Domain 标识指定了哪些域名可以接受Cookie。如果没有设置domain，就会自动绑定到执行语句的当前域。 如果设置为”.baidu.com”,则所有以”[baidu.com][]”结尾的域名都可以访问该Cookie，所以在掘金社区上读取不到第三条代码存储Cookie值。

##### 4.Cookie的缺陷 #####

*  Cookie 不够大  
    Cookie的大小限制在4KB左右，对于复杂的存储需求来说是不够用的。当 Cookie 超过 4KB 时，它将面临被裁切的命运。这样看来，Cookie 只能用来存取少量的信息。此外很多浏览器对一个站点的cookie个数也是有限制的。  
    这里需注意：各浏览器的cookie每一个 name=value的value值大概在4k，所以4k并不是一个域名下所有的cookie共享的,而是一个name的大小。
 *  过多的 Cookie 会带来巨大的性能浪费  
    Cookie 是紧跟域名的。同一个域名下的所有请求，都会携带 Cookie。大家试想，如果我们此刻仅仅是请求一张图片或者一个 CSS 文件，我们也要携带一个 Cookie 跑来跑去（关键是 Cookie 里存储的信息并不需要），这是一件多么劳民伤财的事情。Cookie 虽然小，请求却可以有很多，随着请求的叠加，这样的不必要的 Cookie 带来的开销将是无法想象的。  
    cookie是用来维护用户信息的，而域名(domain)下所有请求都会携带cookie，但对于静态文件的请求，携带cookie信息根本没有用，此时可以通过cdn（存储静态文件的）的域名和主站的域名分开来解决。
 *  由于在HTTP请求中的Cookie是明文传递的，所以安全性成问题，除非用HTTPS。

##### 5.Cookie与安全 #####

对于 cookie 来说，我们还需要注意安全性。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1X3dlbl9qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
HttpOnly 不支持读写，浏览器不允许脚本操作document.cookie去更改cookie， 所以为避免跨域脚本 (XSS) 攻击，通过JavaScript的 Document.cookie API无法访问带有 HttpOnly 标记的Cookie，它们只应该发送给服务端。如果包含服务端 Session 信息的 Cookie 不想被客户端 JavaScript 脚本调用，那么就应该为其设置 HttpOnly 标记。

Set-Cookie: id=a3fWa;  Expires=Wed,  21 Oct 2018 07:28:00 GMT; Secure; HttpOnly

标记为 Secure 的Cookie只应通过被HTTPS协议加密过的请求发送给服务端。但即便设置了 Secure 标记，敏感信息也不应该通过Cookie传输，因为Cookie有其固有的不安全性，Secure 标记也无法提供确实的安全保障。

为了弥补 Cookie 的局限性，让“专业的人做专业的事情”，Web Storage 出现了。

\*\*HTML5中新增了本地存储的解决方案----Web Storage，它分成两类：sessionStorage和localStorage。\*\*这样有了WebStorage后，cookie能只做它应该做的事情了——作为客户端与服务器交互的通道，保持客户端状态。

# 二.LocalStorage #

##### 1.LocalStorage的特点 #####

*  保存的数据长期存在，下一次访问该网站的时候，网页可以直接读取以前保存的数据。
 *  大小为5M左右
 *  仅在客户端使用，不和服务端进行通信
 *  接口封装较好  
    基于上面的特点，LocalStorage可以作为浏览器本地缓存方案，用来提升网页首屏渲染速度(根据第一请求返回时，将一些不变信息直接存储在本地)。

##### 2.存入/读取数据 #####

localStorage保存的数据，以“键值对”的形式存在。也就是说，每一项数据都有一个键名和对应的值。所有的数据都是以文本格式保存。 存入数据使用setItem方法。它接受两个参数，第一个是键名，第二个是保存的数据。`localStorage.setItem("key","value");`读取数据使用getItem方法。它只有一个参数，就是键名。 `varvalueLocal=localStorage.getItem("key");`

##### 3.使用场景 #####

LocalStorage在存储方面没有什么特别的限制，理论上 Cookie 无法胜任的、可以用简单的键值对来存取的数据存储任务，都可以交给 LocalStorage 来做。

这里给大家举个例子，考虑到 LocalStorage 的特点之一是持久，有时我们更倾向于用它来存储一些内容稳定的资源。比如图片内容丰富的电商网站会用它来存储 Base64 格式的图片字符串：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1X3dlbl9qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

# 三.sessionStorage #

sessionStorage保存的数据用于浏览器的一次会话，当会话结束（通常是该窗口关闭），数据被清空；sessionStorage 特别的一点在于，**即便是相同域名下的两个页面，只要它们不在同一个浏览器窗口中打开，那么它们的 sessionStorage 内容便无法共享；** localStorage 在所有同源窗口中都是共享的；cookie也是在所有同源窗口中都是共享的。除了保存期限的长短不同，SessionStorage的属性和方法与LocalStorage完全一样。

##### 1.sessionStorage的特点 #####

*  会话级别的浏览器存储
 *  大小为5M左右
 *  仅在客户端使用，不和服务端进行通信
 *  接口封装较好  
    基于上面的特点，sessionStorage 可以有效对表单信息进行维护，比如刷新时，表单信息不丢失。

##### 2.使用场景 #####

sessionStorage 更适合用来存储生命周期和它同步的会话级别的信息。这些信息只适用于当前会话，当你开启新的会话时，它也需要相应的更新或释放。比如微博的 sessionStorage就主要是存储你本次会话的浏览足迹：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1X3dlbl9qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
lasturl 对应的就是你上一次访问的 URL 地址，这个地址是即时的。当你切换 URL 时，它随之更新，当你关闭页面时，留着它也确实没有什么意义了，干脆释放吧。这样的数据用 sessionStorage 来处理再合适不过。

##### 3.sessionStorage 、localStorage 和 cookie 之间的区别 #####

*  共同点：都是保存在浏览器端，且都遵循同源策略。
 *  不同点：在于生命周期与作用域的不同  
    **作用域：localStorage只要在相同的协议、相同的主机名、相同的端口下，就能读取/修改到同一份localStorage数据。sessionStorage比localStorage更严苛一点，除了协议、主机名、端口外，还要求在同一窗口（也就是浏览器的标签页）下**  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1X3dlbl9qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
    **生命周期：localStorage 是持久化的本地存储，存储在其中的数据是永远不会过期的，使其消失的唯一办法是手动删除；而 sessionStorage 是临时性的本地存储，它是会话级别的存储，当会话结束（页面被关闭）时，存储内容也随之被释放。**
    
    **Web Storage 是一个从定义到使用都非常简单的东西。它使用键值对的形式进行存储，这种模式有点类似于对象，却甚至连对象都不是——它只能存储字符串，要想得到对象，我们还需要先对字符串进行一轮解析。**  
    说到底，Web Storage 是对 Cookie 的拓展，它只能用于存储少量的简单数据。当遇到大规模的、结构复杂的数据时，Web Storage 也爱莫能助了。这时候我们就要清楚我们的终极大 boss——IndexedDB！

# 四.IndexedDB #

IndexedDB 是一种低级API，**用于客户端存储大量结构化数据(包括文件和blobs)**。该API使用索引来实现对该数据的高性能搜索。IndexedDB 是一个运行在浏览器上的非关系型数据库。既然是数据库了，那就不是 5M、10M 这样小打小闹级别了。理论上来说，IndexedDB 是没有存储上限的（一般来说不会小于 250M）。它不仅可以存储字符串，还可以存储二进制数据。

##### 1.IndexedDB的特点 #####

*  键值对储存。  
    IndexedDB 内部采用对象仓库（object store）存放数据。所有类型的数据都可以直接存入，包括 JavaScript 对象。对象仓库中，数据以"键值对"的形式保存，每一个数据记录都有对应的主键，主键是独一无二的，不能有重复，否则会抛出一个错误。
 *  异步  
    IndexedDB 操作时不会锁死浏览器，用户依然可以进行其他操作，这与 LocalStorage 形成对比，后者的操作是同步的。异步设计是为了防止大量数据的读写，拖慢网页的表现。
 *  支持事务。  
    IndexedDB 支持事务（transaction），这意味着一系列操作步骤之中，只要有一步失败，整个事务就都取消，数据库回滚到事务发生之前的状态，不存在只改写一部分数据的情况。
 *  同源限制  
    IndexedDB 受到同源限制，每一个数据库对应创建它的域名。网页只能访问自身域名下的数据库，而不能访问跨域的数据库。
 *  储存空间大  
    IndexedDB 的储存空间比 LocalStorage 大得多，一般来说不少于 250MB，甚至没有上限。
 *  支持二进制储存。  
    IndexedDB 不仅可以储存字符串，还可以储存二进制数据（ArrayBuffer 对象和 Blob 对象）。

##### 2.IndexedDB的常见操作 #####

在IndexedDB大部分操作并不是我们常用的调用方法，返回结果的模式，而是请求——响应的模式。

*  建立打开`IndexedDB ---- window.indexedDB.open("testDB")`  
    这条指令并不会返回一个DB对象的句柄，我们得到的是一个 IDBOpenDBRequest对象，而我们希望得到的DB对象在其result属性中  
    ![在这里插入图片描述][20190426091529590.jpg]  
    除了result，IDBOpenDBRequest接口定义了几个重要属性:  
    onerror: 请求失败的回调函数句柄  
    onsuccess:请求成功的回调函数句柄  
    onupgradeneeded:请求数据库版本变化句柄  
    控制台得到一个 IDBDatabase对象，这就是IndexedDB对象  
    ![在这里插入图片描述][20190426091646216.jpg]
 *  关闭`IndexedDB---- indexdb.close()`

function closeDB(db){ 
    	db.close();
    }

*  删除`IndexedDB---- window.indexedDB.deleteDatabase(indexdb)`

function deleteDB(name){ 
    	indexDB.deleteDatabase(name);
    }

##### 3.WebStorage、cookie 和 IndexedDB之间的区别 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1X3dlbl9qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
从上表可以看到，cookie 已经不建议用于存储。如果没有大量数据存储需求的话，可以使用 localStorage 和 sessionStorage 。对于不怎么改变的数据尽量使用 localStorage 存储，否则可以用 sessionStorage 存储。

# 总结 #

正是浏览器存储、缓存技术的出现和发展，为我们的前端应用带来了无限的转机。近年来基于存储、缓存技术的第三方库层出不绝，此外还衍生出了 PWA 这样优秀的 Web 应用模型。总结下本文几个核心观点：

*  Cookie 的本职工作并非本地存储，而是“维持状态”
 *  Web Storage 是 HTML5 专门为浏览器存储而提供的数据存储机制，不与服务端发生通信
 *  IndexedDB 用于客户端存储大量结构化数据

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[baidu.com]: http://baidu.com
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