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Asp.net ViewState初探

ViewState 用于维护页面的 UI 状态
ViewState（英文）是一种机制，ASP.NET 使用这种机制来跟踪服务器控件状态值，否则这些值将不作为 HTTP 窗体的一部分而回传。例如，由 Label 控件显示的文本默认情况下就保存在 ViewState 中。作为开发人员，您可以绑定数据，或在首次加载该页面时仅对 Label 编程设置一次，在后续的回传中，该标签文本将自动从 ViewState 中重新填充。因此，除了可以减少繁琐的工作和代码外，ViewState 通常还可以减少数据库的往返次数。

ViewState 的工作原理

ViewState 确实没有什么神秘之处，它是由 ASP.NET 页面框架管理的一个隐藏的窗体字段。当 ASP.NET 执行某个页面时，该页面上的 ViewState 值和所有控件将被收集并格式化成一个编码字符串，然后被分配给隐藏窗体字段的值属性（即 <input type=hidden>）。由于隐藏窗体字段是发送到客户端的页面的一部分，所以 ViewState 值被临时存储在客户端的浏览器中。如果客户端选择将该页面回传给服务器，则 ViewState 字符串也将被回传。在上面的图 2 中可以看到 ViewState 窗体字段及其回传的值。

回传后，ASP.NET 页面框架将解析 ViewState 字符串，并为该页面和各个控件填充 ViewState 属性。然后，控件再使用 ViewState 数据将自己重新恢复为以前的状态。

关于 ViewState 还有三个值得注意的小问题。

如果要使用 ViewState，则在 ASPX 页面中必须有一个服务器端窗体标记 (<form runat=server>)。窗体字段是必需的，这样包含 ViewState 信息的隐藏字段才能回传给服务器。而且，该窗体还必须是服务器端的窗体，这样在服务器上执行该页面时，ASP.NET 页面框架才能添加隐藏的字段。
页面本身将 20 字节左右的信息保存在 ViewState 中，用于在回传时将 PostBack 数据和 ViewState 值分发给正确的控件。因此，即使该页面或应用程序禁用了 ViewState，仍可以在 ViewState 中看到少量的剩余字节。
在页面不回传的情况下，可以通过省略服务器端的 <form> 标记来去除页面中的 ViewState。

选择会话状态还是 ViewState？

在某些情况下，将状态值保存在 ViewState 中并不是最佳选择，最常用的替代方法就是会话状态，它通常更适用于：

大量的数据。由于 ViewState 增加了发送到浏览器的页面的大小（HTML 有效负载），同时也增加了回传的窗体的大小，因此不适合存储大量数据。
未在 UI 中显示的安全数据。尽管 ViewState 数据已被编码，并且可以选择对其进行加密，但始终不将数据发送到客户端才是最安全的。因此，会话是更安全的选择。（由于数据库需要额外的凭据进行验证，因此将数据存储在数据库中会更安全。可以添加 SSL 以获得更安全的链接。）但是，如果在 UI 中已经显示了该专用数据，那么您应该已经确认了链接的安全性。在这种情况下，将同样的值放入 ViewState 不会降低安全性。
尚未序列化到 ViewState 中的对象，如 DataSet。ViewState 序列化程序只为一小部分常用的对象类型进行了优化，如下所示。其他可序列化的类型或许可以保留在 ViewState 中，但速度会变慢，并会生成一个非常大的 ViewState。

使用 ViewState 获得最佳性能

使用 ViewState 时，每个对象都必须先序列化到 ViewState 中，然后再通过回传进行反序列化，因此使用 ViewState 并非是没有代价的。但是，如果遵循某些简单的原则对 ViewState 的成本加以控制，则通常不会产生明显的性能影响。

在不需要时禁用 ViewState。下面的“减少使用 ViewState”一节将详细介绍这一问题。
使用优化过的 ViewState 序列化程序。上面列出的类型具有专门的序列化程序，这些程序运行速度很快，并已经过优化，可以生成很小的 ViewState。如果要序列化一个未在上面列出的类型，可以创建一个自定义 TypeConverter 来显著提高它的性能。
尽量减少使用对象，如果可能，尽量减少放入 ViewState 中的对象的数目。例如，不要使用二维字符串数组（名称/值，其对象的数目与数组的长度一样多），而应使用两个字符串数组（只有两个对象）。但是，在将两个已知类型存储在 ViewState 中之前，在这两者之间转换不会获得任何性能提高，因为这样做实际上相当于付出了两次转换的代价。

减少使用 ViewState

默认情况下 ViewState 将被启用，并且是由每个控件（而非页面开发人员）来决定存储在 ViewState 中的内容。有时，这一信息对应用程序并没有什么用处。尽管也没什么害处，但却会明显增加发送到浏览器的页面的大小。因此如果不需要使用 ViewState，最好还是将它关闭，特别是当 ViewState 很大的时候。

可以基于每个控件、每个页面或每个应用程序来关闭 ViewState。在以下情况中将不再需要 ViewState：

页面

页面不回传给自身。

控件

处理的不是控件的事件。
控件没有动态的或数据绑定的属性值（或对于每一个请求它们都设置在代码中）。

DataGrid 控件是 ViewState 的一个重量级用户。默认情况下，在网格中显示的所有数据也都存储在 ViewState 中，当需要一个复杂的操作（如复杂的搜索）来获取数据时，这是非常有用的。但是，DataGrid 的这种行为有时也使得 ViewState 成为累赘。

例如，这里有一个简单的页面就属于上述情况。因为页面不回传给自身，所以它并不需要 ViewState。

启用 ViewState 时，这个小网格会给该页面增加 3000 多字节的 HTML 有效负载！使用 ASP.NET Tracing（英文）或查看发送到浏览器的页面的源代码（如以下代码所示），可以清楚地看到这一点。

<%@ Page Language="C#" %>
<%@ Import Namespace="System.Data" %>
<html>
    <HEAD>
        <title>减少页面的“HTML 有效负载”</title>
    </HEAD>
    <body>
        <form runat="server">
            <H3>
                通过禁用 ViewState 来减少页面的“HTML 有效负载”
            </H3>
            <P>
                <asp:datagrid id="DataGrid1" runat="server" EnableViewState="false"
                BorderStyle="None" BorderWidth="1px" BorderColor="#CCCCCC"
                BackColor="White" CellPadding="5">
                    <HeaderStyle Font-Bold="True" ForeColor="White" BackColor="#006699">
                    </HeaderStyle>
                </asp:datagrid>
            </P>
        </form>
    </body>
</html>
<script runat="server">
    void Page_Load(object sender, EventArgs e) {
        DataSet ds = new DataSet();
        ds.ReadXml(Server.MapPath("TestData.xml"));

        DataGrid1.DataSource = ds;
        DataGrid1.DataBind();
    }
</script>

禁用 ViewState

在上述示例中，我通过将网格的 EnableViewState 属性设置为 False 禁用了 ViewState。可以针对单个控件、整个页面或整个应用程序禁用 ViewState，如下所示：

每个控件（在标记上）：sp:datagrid EnableViewState="false" ?/>

每个页面（在指令中）： <%@ Page EnableViewState="False" ?%>

每个应用程序（在 web.config 中）： <Pages EnableViewState="false" ?/>

使 ViewState 更安全

由于 ViewState 没有被格式化为清晰的文本，某些人有时会认为它被加密了，其实并没有。相反，ViewState 只是进行了 Base64 编码，以确保值在往返过程中不会发生变化，而并不考虑应用程序使用的响应/请求编码。

可以向应用程序中添加两种 ViewState 安全级别：

防篡改
加密

需要注意的是，ViewState 安全性对于处理和呈现 ASP.NET 页面所需的时间有直接的影响。简单地说，安全性越高，速度越慢。因此如果不需要，请不要为 ViewState 添加安全性

防篡改

管散列代码不能确保 ViewState 字段中实际数据的安全，但它能够显著降低有人通过 ViewState 骗过应用程序的可能性，即防止回传应用程序通常禁止用户输入的值。

可以通过设置 EnableViewStateMAC 属性来指示 ASP.NET 向 ViewState 字段中追加一个散列代码：

<%@Page EnableViewStateMAC=true %>

可以在页面级别上设置 EnableViewStateMAC，也可以在应用程序级别上设置。在回传时，ASP.NET 将为 ViewState 数据生成一个散列代码，并将其与存储在回传值中的散列代码进行比较。如果两处的散列代码不匹配，该 ViewState 数据将被丢弃，同时控件将恢复为原来的设置。

默认情况下，ASP.NET 使用 SHA1 算法来生成 ViewState 散列代码。此外，也可以通过在 machine.config 文件中设置 <machineKey> 来选择 MD5 算法，如下所示：

<machineKey validation="MD5" />

加密

可以使用加密来保护 ViewState 字段中的实际数据值。首先，必须如上所述设置 EnableViewStatMAC="true"。然后，将 machineKey validation 类型设置为 3DES。这将指示 ASP.NET 使用 Triple DES 对称加密算法来加密 ViewState 值。

Web 领域中的 ViewState 安全性

默认情况下，ASP.NET 将创建一个随机的验证密钥，并存储在每个服务器的本地安全授权 (LSA) 中。要验证在另一台服务器上创建的 ViewState 字段，两台服务器的 validationKey 必须设置为相同的值。如果要通过上述方式之一，对运行于 Web 领域配置中的应用程序进行 ViewState 安全设置，则需要为所有服务器提供一个唯一的、共享的验证密钥。

验证密钥是一个包含 20 到 64 位密码增强字节的随机字符串，用 40 到 128 个十六进制字符表示。密钥越长越安全，因此建议使用 128 个字符的密钥（如果计算机支持）。例如：

<machineKey validation="SHA1" validationKey="
            F3690E7A3143C185AB1089616A8B4D81FD55DD7A69EEAA3B32A6AE813ECEECD28DEA66A
            23BEE42193729BD48595EBAFE2C2E765BE77E006330BC3B1392D7C73F" />

System.Security.Cryptography 名称空间包括 RNGCryptoServiceProvider 类，使用该类可以生成此字符串，如以下 GenerateCryptoKey.aspx 示例所示：

<%@ Page Language="c#" %>
            <%@ Import Namespace="System.Security.Cryptography" %>
            <HTML>
            <body>
            <form runat="server">
            <H3>生成随机加密密钥</H3>
            <P>
            <asp:RadioButtonList id="RadioButtonList1"
            runat="server" RepeatDirection="Horizontal">
            <asp:ListItem Value="40">40-byte</asp:ListItem>
            <asp:ListItem Value="128" Selected="True">128-byte</asp:ListItem>
            </asp:RadioButtonList>&nbsp;
            <asp:Button id="Button1" runat="server" onclick="GenerateKey"
            Text="生成密钥">
            </asp:Button>
            </P>
            <P>
            <asp:TextBox id="TextBox1" runat="server" TextMode="MultiLine"
            Rows="10" Columns="70" BackColor="#EEEEEE" EnableViewState="False">
            复制并粘贴生成的结果</asp:TextBox>
            </P>
            </form>
            </body>
            </HTML>
            <script runat=server>
            void GenerateKey(object sender, System.EventArgs e)
            {
            int keylength = Int32.Parse(RadioButtonList1.SelectedItem.Value);
            // 在此处放入用于初始化页面的用户代码
            byte[] buff = new Byte[keylength/2];
            RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider();
            // 该数组已使用密码增强的随机字节进行填充
            rng.GetBytes(buff);
            StringBuilder sb = new StringBuilder(keylength);
            int i;
            for (i = 0; i < buff.Length; i++) {
            sb.Append(String.Format("{0:X2}",buff[i]));
            }
            // 粘贴到文本框，用户可从中复制
            TextBox1.Text = sb.ToString();
            }
            </script>
            
            总结
            ASP.NET ViewState 是一种新的状态服务，可供开发人员基于每个用户来跟踪 UI 状态。ViewState 没有什么神秘之处，它只是利用了一个老的 Web 编程技巧：在一个隐藏的窗体字段中来回传递状态，并将它直接应用于页面处理框架中。但效果却非常好 - 在基于 Web 的窗体中只需编写并维护很少的代码。
            用户可能并不总是需要它，但我想您在需要它的时候会发现，ViewState 是提供给页面开发人员的诸多 ASP.NET 新功能中非常令人满意的一种功能。

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