超越Cookie：当今的客户端数据存储技术

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当 cookie 被首次引入时，它是浏览器保存数据的唯一方式。之后又有了很多新的选择：Web Storage API、IndexedDB 和 Cache API。那么 cookie 死了吗？我们来看看这些在浏览器中存储数据的技术。

Cookies

Cookie 是由服务器发送或在客户端上设置的信息单位，保存在用户的本地浏览器上。它们会自动附加到每个请求上。由于 HTTP 是无状态协议，因此 cookie 允许将信息存储在客户端上，以便将其他上下文数据传给该服务器。

Cookie 有一些标志，对于提高数据的安全性非常有用。 HttpOnly 标志阻止用 JavaScript 访问 cookie 的行为，只有附加在 HTTP 请求上时才能访问它们。这非常适合防止通过 XSS（跨站点脚本）攻击造成数据泄露。

此外，Secure 标志确保仅在通过 HTTPS 协议发送请求时才发送 cookie。 SameSite 标志，可以设置为 lax 或 strict（它们的差异看这里），可用于帮助防止 CSRF（跨站点请求伪造）请求。它告诉浏览器只有在请求是与请求者在同一域中的 URL 时才发送 cookie。

什么时候使用 cookies？

那么，在哪些情况下你希望获得 Cookie？最常见的应用场景之一是授权 token 。由于 HttpOnly 标志为 XSS 攻击添加了额外的保护层，SameSite 可以防止 CSRF，而 Secure 可以确保你的 cookie 被加密，这使你的身份验证token 有额外的保护层。

由于 auth token 非常小，因此你无需担心请求过大。此外由于它们会自动附加到每个请求，因此使用 cookie 可以在服务器上确定用户是否经过身份验证。这对于服务器呈现的内容非常有用，例如你希望将未经过身份验证的用户重定向到登录页面。

Cookie 的另一个用途是存储用户的语言代码。由于你可能希望在大多数请求中访问用户的语言，因此你可以利用它自动附加。

如何使用 cookies？

前面经讨论了要使用 cookie 的原因，现在来看看你可以如何使用 cookie。要从服务器上给客户端设置 cookie，需要在 HTTP 响应中添加 Set-Cookie 标头。 Cookie 应采用 key=value 的格式。如果你要在 Node.js 程序中设置 cookie，你的代码可能像下面这样：

response.setHeader('Set-Cookie', ['user_lang=en-us', 'user_theme=dark_mode']); 

这将会设置两个 cookie：它将 user_lang 设置为 en-us，将 user_theme 设置为 dark_mode。

Cookie 也可以由客户端操纵。要设置 cookie，可以用 key=value 的格式为 document.cookie 赋值。如果 key 已存在，则会被覆盖掉。

document.cookie = 'user_lang=es-es'; 

如果已经定义了 user_lang，它现在等于es-es。

你可以通过访问 document.cookie 值来查看所有的 cookie。这将返回一串以分号做分隔的键值对。

document.cookie = 'user_lang=en-us';  
document.cookie = 'user_theme=light_mode';  
console.log(document.cookie); // 'user_lang=en-us; user_theme=light_mode;' 

要增加键值对的可访问性，可以使用以下函数将此字符串解析为对象：

const parseCookies = x => x  
  .split(';')  
  .map(e => e.trim().split('='))  
  .reduce((obj, [key, value]) => ({...obj, [key]: value}), {}); 

If you need to set one of the flags onto your cookie, you can add them after a semicolon. For example, if you’d like to set the Secure and SameSite flags onto your cookie, you would do the following:

如果你需要将其中一个标志设置到 cookie 上，可以在分号后添加它们。例如你想在 Cookie 上设置 Secure 和 SameSite 标志，则可以执行以下操作：

document.cookie = 'product_ids=123,321;secure;samesite=lax' 

由于 HTTPOnly 的作用是使 cookie 只能在服务器上访问，因此它只能由服务器添加。

除了这些安全标志之外，你还可以设置 Max-Age（ cookie 应该保存的秒数）或 Expires（Cookie应该过期的日期）。如果这些都未设置，则 cookie 将跟随浏览器会话的持续时间。如果用户使用隐身模式，则会在用户会话关闭时删除 Cookie。

由于处理 cookie 的接口不是很友好，所以你可以使用诸如 js-cookie 之类的库来方便对其的操作。

Web Storage API

Web Storage API 是一种在本地存储数据的新选项。它在 HTML5 中中添加，Web Storage API 包括localStorage 和 sessionStorage。虽然 cookie 通常处理 server/client 通信，但 Web Storage API 最适用于保存客户端数据。

我们已经将 cookie 作为在本地存储数据的选项，为什么还需要 Web 存储？其中一个原因是：由于 cookie 会自动添加到每个 HTTP 请求中，因此请求大小会变得臃肿。所以你可以用 Web Storage API 存储比 cookie 更大量的数据。

另一个优点是更直观的 API。如果使用 cookie，你需要手动解析 cookie 字符串来访问各个键。 Web Storage 使这更加容易。如果要设置或获取值，可以使用 setItem 或 getItem。

localStorage.setItem('selected_tab', 'FAQ');  
localSTorage.getItem('selected_tab'); // 'FAQ' 

键和值都必须是字符串。如果你想保存一个对象或数组，可以在保存时调用 JSON.stringify() 并在读取时调用 JSON.parse() 来实现。

const product = {  
  id: '123',  
  name: 'Coffee Beans',  
};  
localStorage.setItem('cached_product', JSON.stringify(product));  
JSON.parse(localStorage.getItem('cached_product')); 

local storage 的另一个用例是在多个选项卡之间同步数据。通过为 'storage' 事件添加侦听器，你可以在另一个选项卡或窗口中更新数据。

window.addEventListener('storage', () => {  
  console.log('local storage has been updated');  
}); 

仅当在另一个文档中修改本地或会话存储时才会触发此事件。也就是说，你无法在当前浏览器选项卡中侦听 storage 的更改。不幸的是，截至撰写本文时，存储事件监听器尚未在 Chrome 上得到支持。

那么localStorage 和 sessionStorage 之间有什么区别呢？与 cookie 不同，Web Storage API 没有过期或最大期限功能。如果使用 localStorage，除非手动删除，否则数据将无限期保留。你可以通过运行 localStorage.removeItem('key') 来删除单个键的值，或者通过运行 localStorage.clear() 清除所有数据。

如果使用 sessionStorage，则数据将仅持续到当前会话结束。如果你没有设置最大时间或过期，它将被视为与 cookie 保持的方式相似。在任何一种情况下，如果用户使用隐身，本地存储都不会在会话之间保留数据。

IndexedDB

如果 cookie 和 localStorage 都不符合你的要求，还有另一种选择：IndexedDB，一个浏览器内置的数据库系统。

当 localStorage 同步执行所有方法时，IndexedDB 会异步调用它们。这将会允许访问数据而不会阻塞其余代码。当你处理大量可能访问代价高昂的代码时，这非常有用。

IndexedDB 在其存储的数据类型方面也具有更大的灵活性。虽然 cookies 和 localStorage 仅限于存储字符串，但 IndexedDB 可以存储可以通过“结构化克隆算法”复制的任何类型的数据。这包括 Object、 Date、 File、 Blob、 RegEx 以及更多类型。

性能和灵活性增加的缺点是 IndexedDB 的 API 更低级且更复杂。幸运的是有许多库可以解决这个问题。

localForage 为 IndexedDB 提供了一个更简单的类似 localStorage 的 API。 PouchDB 提供了一个可以离线的存储 API，可以与在线 CouchDB 数据库同步。 idb 是一个小型库，具有更简单的基于 promise 的 API。 Dexie 添加了更强大的查询 API，同时保持了良好的性能。根据你的使用情况还有许多选择。

Cache API

另一种用于持久数据的专用工具是 Cache API。虽然它最初是为 service workers 创建的，但它可用于缓存任何网络请求。 Cache API 公开了 Window.caches，它提供了保存和检索响应的方法，允许你保存可永远以后访问的 Requests 和 Responses 对。

例如，如果你想在从 API 请求响应之前检查浏览器的缓存以获取响应，则可以执行以下操作：

const apiRequest = new Request('https://www.example.com/items');  
caches.open('exampleCache') // opens the cache  
  .then(cache => {  
    cache.match(apiRequest) // checks if the request is cached  
      .then(cachedResponse =>   
        cachedResponse || // return cachedReponse if available  
        fetch(apiRequest) // otherwise, make new request  
          .then(response => {  
            cache.put(apiRequest, response); // cache the response  
            return response;  
          })  
        })  
    .then(res => console.log(res))  
}) 

第一次运行代码时，它将缓存响应。随后每次都会缓存请求，并且不会发出网络请求。

总结

在浏览器上存储数据的每种方法都有其自己的用途。如果信息很小，很敏感，并且可能在服务器上使用，那么 cookie 就是最佳选择。如果要保存更大且更不敏感的数据，Web Storage API 可能是更好的选择。

如果你打算存储大量结构化数据，IndexedDB 非常棒。 Cache API 用于存储来自 HTTP 请求的响应。根据你的需要，有很多工具可供使用。