JWT 登录认证及 token 自动续期方案解读
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2022-05-28 07:01
来源：juejin.cn/post/6932702419344162823
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：
https://juejin.cn/post/6916150628955717646
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
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
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
<dependency>
<groupId>com.auth0groupId>
<artifactId>java-jwtartifactId>
<version>3.10.3version>
dependency>
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 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 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();
}
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