JWT 实现登录认证 + Token 自动续期方案！

秒速五厘米 2023-09-23 14:09 142阅读 0赞

> 过去这段时间主要负责了项目中的用户管理模块，用户管理模块会涉及到加密及认证流程，加密已经在前面的文章中介绍了，可以阅读用户管理模块：如何保证用户数据安全。今天就来讲讲认证功能的技术选型及实现。技术上没啥难度当然也没啥挑战，但是对一个原先没写过认证功能的菜鸡甜来说也是一种锻炼吧

### 技术选型 ###

要实现认证功能，很容易就会想到JWT或者session，但是两者有啥区别？各自的优缺点？应该Pick谁？夺命三连

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区别

基于session和基于JWT的方式的主要区别就是用户的状态保存的位置，**session是保存在服务端**的，而**JWT是保存在客户端**的

认证流程

基于session的认证流程

*  用户在浏览器中输入用户名和密码，服务器通过密码校验后生成一个session并保存到数据库
 *  服务器为用户生成一个sessionId，并将具有sesssionId的cookie放置在用户浏览器中，在后续的请求中都将带有这个cookie信息进行访问
 *  服务器获取cookie，通过获取cookie中的sessionId查找数据库判断当前请求是否有效

基于JWT的认证流程

*  用户在浏览器中输入用户名和密码，服务器通过密码校验后生成一个token并保存到数据库
 *  前端获取到token，存储到cookie或者local storage中，在后续的请求中都将带有这个token信息进行访问
 *  服务器获取token值，通过查找数据库判断当前token是否有效

优缺点

*  JWT保存在客户端，在分布式环境下不需要做额外工作。而session因为保存在服务端，分布式环境下需要实现多机数据共享
 *  session一般需要结合Cookie实现认证，所以需要浏览器支持cookie，因此移动端无法使用session认证方案

安全性

*  JWT的payload使用的是base64编码的，因此在**JWT中不能存储敏感数据**。而session的信息是存在服务端的，相对来说更安全

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如果在JWT中存储了敏感信息，可以解码出来非常的不安全

性能

*  经过编码之后JWT将非常长，cookie的限制大小一般是4k，cookie很可能放不下，所以JWT一般放在local storage里面。并且用户在系统中的每一次http请求都会把JWT携带在Header里面，HTTP请求的Header可能比Body还要大。而sessionId只是很短的一个字符串，因此使用JWT的HTTP请求比使用session的开销大得多

一次性

无状态是JWT的特点，但也导致了这个问题，JWT是一次性的。想修改里面的内容，就必须签发一个新的JWT

*  无法废弃 一旦签发一个JWT，在到期之前就会始终有效，无法中途废弃。若想废弃，一种常用的处理手段是结合redis
 *  续签 如果使用JWT做会话管理，传统的cookie续签方案一般都是框架自带的，session有效期30分钟，30分钟内如果有访问，有效期被刷新至30分钟。一样的道理，要改变JWT的有效时间，就要签发新的JWT。最简单的一种方式是每次请求刷新JWT，即每个HTTP请求都返回一个新的JWT。这个方法不仅暴力不优雅，而且每次请求都要做JWT的加密解密，会带来性能问题。另一种方法是在redis中单独为每个JWT设置过期时间，每次访问时刷新JWT的过期时间

选择JWT或session

我投JWT一票，JWT有很多缺点，但是在分布式环境下不需要像session一样额外实现多机数据共享，虽然seesion的多机数据共享可以通过**粘性session**、**session共享**、**session复制**、**持久化session**、**terracoa实现seesion复制**等多种成熟的方案来解决这个问题。但是JWT不需要额外的工作，使用JWT不香吗？且JWT一次性的缺点可以结合redis进行弥补。扬长补短，因此在实际项目中选择的是使用JWT来进行认证

### 功能实现 ###

JWT所需依赖

JWT工具类

public class JWTUtil {
        private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(JWTUtil.class);
    
        //私钥
        private static final String TOKEN_SECRET = "123456";
    
        /**
         * 生成token，自定义过期时间 毫秒
         *
         * @param userTokenDTO
         * @return
         */
        public static String generateToken(UserTokenDTO userTokenDTO) {
            try {
                // 私钥和加密算法
                Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET);
                // 设置头部信息
                Map<String, Object> header = new HashMap<>(2);
                header.put("Type", "Jwt");
                header.put("alg", "HS256");
    
                return JWT.create()
                        .withHeader(header)
                        .withClaim("token", JSONObject.toJSONString(userTokenDTO))
                        //.withExpiresAt(date)
                        .sign(algorithm);
            } catch (Exception e) {
                logger.error("generate token occur error, error is:{}", e);
                return null;
            }
        }
    
        /**
         * 检验token是否正确
         *
         * @param token
         * @return
         */
        public static UserTokenDTO parseToken(String token) {
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET);
            JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm).build();
            DecodedJWT jwt = verifier.verify(token);
            String tokenInfo = jwt.getClaim("token").asString();
            return JSON.parseObject(tokenInfo, UserTokenDTO.class);
        }
    }

说明：

*  生成的token中不带有过期时间，token的过期时间由redis进行管理
 *  UserTokenDTO中不带有敏感信息，如password字段不会出现在token中

Redis工具类

public final class RedisServiceImpl implements RedisService {
        /**
         * 过期时长
         */
        private final Long DURATION = 1 * 24 * 60 * 60 * 1000L;
    
        @Resource
        private RedisTemplate redisTemplate;
    
        private ValueOperations<String, String> valueOperations;
    
        @PostConstruct
        public void init() {
            RedisSerializer redisSerializer = new StringRedisSerializer();
            redisTemplate.setKeySerializer(redisSerializer);
            redisTemplate.setValueSerializer(redisSerializer);
            redisTemplate.setHashKeySerializer(redisSerializer);
            redisTemplate.setHashValueSerializer(redisSerializer);
            valueOperations = redisTemplate.opsForValue();
        }
    
        @Override
        public void set(String key, String value) {
            valueOperations.set(key, value, DURATION, TimeUnit.MILLISECONDS);
            log.info("key={}, value is: {} into redis cache", key, value);
        }
    
        @Override
        public String get(String key) {
            String redisValue = valueOperations.get(key);
            log.info("get from redis, value is: {}", redisValue);
            return redisValue;
        }
    
        @Override
        public boolean delete(String key) {
            boolean result = redisTemplate.delete(key);
            log.info("delete from redis, key is: {}", key);
            return result;
        }
    
        @Override
        public Long getExpireTime(String key) {
            return valueOperations.getOperations().getExpire(key);
        }
    }

RedisTemplate简单封装

业务实现

登陆功能

public String login(LoginUserVO loginUserVO) {
        //1.判断用户名密码是否正确
        UserPO userPO = userMapper.getByUsername(loginUserVO.getUsername());
        if (userPO == null) {
            throw new UserException(ErrorCodeEnum.TNP1001001);
        }
        if (!loginUserVO.getPassword().equals(userPO.getPassword())) {
            throw new UserException(ErrorCodeEnum.TNP1001002);
        }
    
        //2.用户名密码正确生成token
        UserTokenDTO userTokenDTO = new UserTokenDTO();
        PropertiesUtil.copyProperties(userTokenDTO, loginUserVO);
        userTokenDTO.setId(userPO.getId());
        userTokenDTO.setGmtCreate(System.currentTimeMillis());
        String token = JWTUtil.generateToken(userTokenDTO);
    
        //3.存入token至redis
        redisService.set(userPO.getId(), token);
        return token;
    }

说明：

*  判断用户名密码是否正确
 *  用户名密码正确则生成token
 *  将生成的token保存至redis

登出功能

public boolean loginOut(String id) {
         boolean result = redisService.delete(id);
         if (!redisService.delete(id)) {
            throw new UserException(ErrorCodeEnum.TNP1001003);
         }
    
         return result;
    }

将对应的key删除即可

更新密码功能

public String updatePassword(UpdatePasswordUserVO updatePasswordUserVO) {
        //1.修改密码
        UserPO userPO = UserPO.builder().password(updatePasswordUserVO.getPassword())
                .id(updatePasswordUserVO.getId())
                .build();
        UserPO user = userMapper.getById(updatePasswordUserVO.getId());
        if (user == null) {
            throw new UserException(ErrorCodeEnum.TNP1001001);
        }
    
        if (userMapper.updatePassword(userPO) != 1) {
            throw new UserException(ErrorCodeEnum.TNP1001005);
        }
        //2.生成新的token
        UserTokenDTO userTokenDTO = UserTokenDTO.builder()
                .id(updatePasswordUserVO.getId())
                .username(user.getUsername())
                .gmtCreate(System.currentTimeMillis()).build();
        String token = JWTUtil.generateToken(userTokenDTO);
        //3.更新token
        redisService.set(user.getId(), token);
        return token;
    }

说明：更新用户密码时需要重新生成新的token，并将新的token返回给前端，由前端更新保存在local storage中的token，同时更新存储在redis中的token，这样实现可以避免用户重新登陆，用户体验感不至于太差。

其他说明

*  在实际项目中，用户分为普通用户和管理员用户，只有管理员用户拥有删除用户的权限，这一块功能也是涉及token操作的，但是我太懒了，demo工程就不写了
 *  在实际项目中，密码传输是加密过的

拦截器类

public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
                                 Object handler) throws Exception {
        String authToken = request.getHeader("Authorization");
        String token = authToken.substring("Bearer".length() + 1).trim();
        UserTokenDTO userTokenDTO = JWTUtil.parseToken(token);
        //1.判断请求是否有效
        if (redisService.get(userTokenDTO.getId()) == null 
                || !redisService.get(userTokenDTO.getId()).equals(token)) {
            return false;
        }
    
        //2.判断是否需要续期
        if (redisService.getExpireTime(userTokenDTO.getId()) < 1 * 60 * 30) {
            redisService.set(userTokenDTO.getId(), token);
            log.error("update token info, id is:{}, user info is:{}", userTokenDTO.getId(), token);
        }
        return true;
    }

说明：拦截器中主要做两件事，一是对token进行校验，二是判断token是否需要进行续期 token校验：

*  判断id对应的token是否不存在，不存在则token过期
 *  若token存在则比较token是否一致，保证同一时间只有一个用户操作

token自动续期： 为了不频繁操作redis，只有当离过期时间只有30分钟时才更新过期时间

拦截器配置类

@Configuration
    public class InterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {
        @Override
        public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
            registry.addInterceptor(authenticateInterceptor())
                    .excludePathPatterns("/logout/**")
                    .excludePathPatterns("/login/**")
                    .addPathPatterns("/**");
        }
    
        @Bean
        public AuthenticateInterceptor authenticateInterceptor() {
            return new AuthenticateInterceptor();
        }
    }

写在最后

若有纰漏不足，欢迎指出

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