SpringBoot集成JWT如何實現token驗證

這篇文章主要介紹SpringBoot集成JWT如何實現token驗證，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

什么是JWT

Json web token (JWT), 是為了在網絡應用環境間傳遞聲明而執行的一種基于JSON的開放標準（(RFC 7519).定義了一種簡潔的，自包含的方法用于通信雙方之間以JSON對象的形式安全的傳遞信息。因為數字簽名的存在，這些信息是可信的，JWT可以使用HMAC算法或者是RSA的公私秘鑰對進行簽名。

JWT請求流程

1. 用戶使用賬號和面發出post請求； 2. 服務器使用私鑰創建一個jwt； 3. 服務器返回這個jwt給瀏覽器； 4. 瀏覽器將該jwt串在請求頭中像服務器發送請求； 5. 服務器驗證該jwt； 6. 返回響應的資源給瀏覽器。

JWT的主要應用場景

身份認證在這種場景下，一旦用戶完成了登陸，在接下來的每個請求中包含JWT，可以用來驗證用戶身份以及對路由，服務和資源的訪問權限進行驗證。由于它的開銷非常小，可以輕松的在不同域名的系統中傳遞，所有目前在單點登錄（SSO）中比較廣泛的使用了該技術。 信息交換在通信的雙方之間使用JWT對數據進行編碼是一種非常安全的方式，由于它的信息是經過簽名的，可以確保發送者發送的信息是沒有經過偽造的。

優點

1.簡潔(Compact): 可以通過URL，POST參數或者在HTTP header發送，因為數據量小，傳輸速度也很快 2.自包含(Self-contained)：負載中包含了所有用戶所需要的信息，避免了多次查詢數據庫 3.因為Token是以JSON加密的形式保存在客戶端的，所以JWT是跨語言的，原則上任何web形式都支持。 4.不需要在服務端保存會話信息，特別適用于分布式微服務。

`

JWT的結構

JWT是由三段信息構成的，將這三段信息文本用.連接一起就構成了JWT字符串。就像這樣:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

JWT包含了三部分： Header 頭部(標題包含了令牌的元數據，并且包含簽名和/或加密算法的類型) Payload 負載 (類似于飛機上承載的物品) Signature 簽名/簽證

Header

JWT的頭部承載兩部分信息：token類型和采用的加密算法。

{ 
 "alg": "HS256",
 "typ": "JWT"
}

聲明類型:這里是jwt

聲明加密的算法:通常直接使用 HMAC SHA256

加密算法是單向函數散列算法，常見的有MD5、SHA、HAMC。 MD5(message-digest algorithm 5) （信息-摘要算法）縮寫，廣泛用于加密和解密技術，常用于文件校驗。校驗？不管文件多大，經過MD5后都能生成唯一的MD5值 SHA (Secure Hash Algorithm，安全散列算法），數字簽名等密碼學應用中重要的工具，安全性高于MD5 HMAC (Hash Message Authentication Code)，散列消息鑒別碼，基于密鑰的Hash算法的認證協議。用公開函數和密鑰產生一個固定長度的值作為認證標識，用這個標識鑒別消息的完整性。常用于接口簽名驗證

Payload

載荷就是存放有效信息的地方。

有效信息包含三個部分 1.標準中注冊的聲明 2.公共的聲明 3.私有的聲明

標準中注冊的聲明 (建議但不強制使用) ：

iss: jwt簽發者 sub: 面向的用戶(jwt所面向的用戶) aud: 接收jwt的一方 exp: 過期時間戳(jwt的過期時間，這個過期時間必須要大于簽發時間) nbf: 定義在什么時間之前，該jwt都是不可用的. iat: jwt的簽發時間 jti: jwt的唯一身份標識，主要用來作為一次性token,從而回避重放攻擊。

公共的聲明 ：

公共的聲明可以添加任何的信息，一般添加用戶的相關信息或其他業務需要的必要信息.但不建議添加敏感信息，因為該部分在客戶端可解密.

私有的聲明 ：

私有聲明是提供者和消費者所共同定義的聲明，一般不建議存放敏感信息，因為base64是對稱解密的，意味著該部分信息可以歸類為明文信息。

Signature

jwt的第三部分是一個簽證信息這個部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.連接組成的字符串，然后通過header中聲明的加密方式進行加鹽secret組合加密，然后就構成了jwt的第三部分。密鑰secret是保存在服務端的，服務端會根據這個密鑰進行生成token和進行驗證，所以需要保護好。

下面來進行SpringBoot和JWT的集成

引入JWT依賴,由于是基于Java，所以需要的是java-jwt

<dependency>
 <groupId>com.auth0</groupId>
 <artifactId>java-jwt</artifactId>
 <version>3.4.0</version>
 </dependency>

需要自定義兩個注解

用來跳過驗證的PassToken

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface PassToken {
 boolean required() default true;
}

需要登錄才能進行操作的注解UserLoginToken

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface UserLoginToken {
 boolean required() default true;
}

@Target:注解的作用目標

@Target(ElementType.TYPE)——接口、類、枚舉、注解 @Target(ElementType.FIELD)——字段、枚舉的常量 @Target(ElementType.METHOD)——方法 @Target(ElementType.PARAMETER)——方法參數 @Target(ElementType.CONSTRUCTOR) ——構造函數 @Target(ElementType.LOCAL_VARIABLE)——局部變量 @Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)——注解 @Target(ElementType.PACKAGE)——包

@Retention：注解的保留位置

RetentionPolicy.SOURCE:這種類型的Annotations只在源代碼級別保留,編譯時就會被忽略,在class字節碼文件中不包含。 RetentionPolicy.CLASS:這種類型的Annotations編譯時被保留,默認的保留策略,在class文件中存在,但JVM將會忽略,運行時無法獲得。 RetentionPolicy.RUNTIME:這種類型的Annotations將被JVM保留,所以他們能在運行時被JVM或其他使用反射機制的代碼所讀取和使用。 @Document：說明該注解將被包含在javadoc中 @Inherited：說明子類可以繼承父類中的該注解

簡單自定義一個實體類User,使用lombok簡化實體類的編寫

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User {
 String Id;
 String username;
 String password;
}

需要寫token的生成方法

public String getToken(User user) {
 String token="";
 token= JWT.create().withAudience(user.getId())
  .sign(Algorithm.HMAC256(user.getPassword()));
 return token;
 }

Algorithm.HMAC256():使用HS256生成token,密鑰則是用戶的密碼，唯一密鑰的話可以保存在服務端。 withAudience()存入需要保存在token的信息，這里我把用戶ID存入token中

接下來需要寫一個攔截器去獲取token并驗證token

public class AuthenticationInterceptor implements HandlerInterceptor {
 @Autowired
 UserService userService;
 @Override
 public boolean preHandle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object object) throws Exception {
 String token = httpServletRequest.getHeader("token");// 從 http 請求頭中取出 token
 // 如果不是映射到方法直接通過
 if(!(object instanceof HandlerMethod)){
  return true;
 }
 HandlerMethod handlerMethod=(HandlerMethod)object;
 Method method=handlerMethod.getMethod();
 //檢查是否有passtoken注釋，有則跳過認證
 if (method.isAnnotationPresent(PassToken.class)) {
  PassToken passToken = method.getAnnotation(PassToken.class);
  if (passToken.required()) {
  return true;
  }
 }
 //檢查有沒有需要用戶權限的注解
 if (method.isAnnotationPresent(UserLoginToken.class)) {
  UserLoginToken userLoginToken = method.getAnnotation(UserLoginToken.class);
  if (userLoginToken.required()) {
  // 執行認證
  if (token == null) {
   throw new RuntimeException("無token，請重新登錄");
  }
  // 獲取 token 中的 user id
  String userId;
  try {
   userId = JWT.decode(token).getAudience().get(0);
  } catch (JWTDecodeException j) {
   throw new RuntimeException("401");
  }
  User user = userService.findUserById(userId);
  if (user == null) {
   throw new RuntimeException("用戶不存在，請重新登錄");
  }
  // 驗證 token
  JWTVerifier jwtVerifier = JWT.require(Algorithm.HMAC256(user.getPassword())).build();
  try {
   jwtVerifier.verify(token);
  } catch (JWTVerificationException e) {
   throw new RuntimeException("401");
  }
  return true;
  }
 }
 return true;
 }

 @Override
 public void postHandle(HttpServletRequest httpServletRequest, 
     HttpServletResponse httpServletResponse, 
    Object o, ModelAndView modelAndView) throws Exception {

 }
 @Override
 public void afterCompletion(HttpServletRequest httpServletRequest, 
      HttpServletResponse httpServletResponse, 
      Object o, Exception e) throws Exception {
 }

實現一個攔截器就需要實現HandlerInterceptor接口

HandlerInterceptor接口主要定義了三個方法 1.boolean preHandle ()：預處理回調方法,實現處理器的預處理，第三個參數為響應的處理器,自定義Controller,返回值為true表示繼續流程（如調用下一個攔截器或處理器）或者接著執行 postHandle()和afterCompletion()；false表示流程中斷，不會繼續調用其他的攔截器或處理器，中斷執行。

2.void postHandle()：后處理回調方法，實現處理器的后處理（DispatcherServlet進行視圖返回渲染之前進行調用），此時我們可以通過modelAndView（模型和視圖對象）對模型數據進行處理或對視圖進行處理，modelAndView也可能為null。

3.void afterCompletion(): 整個請求處理完畢回調方法,該方法也是需要當前對應的Interceptor的preHandle()的返回值為true時才會執行，也就是在DispatcherServlet渲染了對應的視圖之后執行。用于進行資源清理。整個請求處理完畢回調方法。如性能監控中我們可以在此記錄結束時間并輸出消耗時間，還可以進行一些資源清理，類似于try-catch-finally中的finally，但僅調用處理器執行鏈中

主要流程:

1.從 http 請求頭中取出 token， 2.判斷是否映射到方法 3.檢查是否有passtoken注釋，有則跳過認證 4.檢查有沒有需要用戶登錄的注解，有則需要取出并驗證 5.認證通過則可以訪問，不通過會報相關錯誤信息

配置攔截器

在配置類上添加了注解@Configuration，標明了該類是一個配置類并且會將該類作為一個SpringBean添加到IOC容器內

@Configuration
public class InterceptorConfig extends WebMvcConfigurerAdapter {
 @Override
 public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
 registry.addInterceptor(authenticationInterceptor())
  .addPathPatterns("/**"); // 攔截所有請求，通過判斷是否有 @LoginRequired 注解 決定是否需要登錄
 }
 @Bean
 public AuthenticationInterceptor authenticationInterceptor() {
 return new AuthenticationInterceptor();
 }
}

WebMvcConfigurerAdapter該抽象類其實里面沒有任何的方法實現，只是空實現了接口 WebMvcConfigurer內的全部方法，并沒有給出任何的業務邏輯處理，這一點設計恰到好處的讓我們不必去實現那些我們不用的方法，都交由WebMvcConfigurerAdapter抽象類空實現,如果我們需要針對具體的某一個方法做出邏輯處理,僅僅需要在

WebMvcConfigurerAdapter子類中@Override對應方法就可以了。

注：

在SpringBoot2.0及Spring 5.0中WebMvcConfigurerAdapter已被廢棄網上有說改為繼承WebMvcConfigurationSupport，不過試了下，還是過期的

解決方法:

直接實現WebMvcConfigurer （官方推薦）

@Configuration
public class InterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {
 @Override
 public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
 registry.addInterceptor(authenticationInterceptor())
  .addPathPatterns("/**"); 
 }
 @Bean
 public AuthenticationInterceptor authenticationInterceptor() {
 return new AuthenticationInterceptor();
 }
}

InterceptorRegistry內的addInterceptor需要一個實現HandlerInterceptor接口的攔截器實例，addPathPatterns方法用于設置攔截器的過濾路徑規則。這里我攔截所有請求，通過判斷是否有@LoginRequired注解 決定是否需要登錄

在數據訪問接口中加入登錄操作注解

@RestController
@RequestMapping("api")
public class UserApi {
 @Autowired
 UserService userService;
 @Autowired
 TokenService tokenService;
 //登錄
 @PostMapping("/login")
 public Object login(@RequestBody User user){
 JSONObject jsonObject=new JSONObject();
 User userForBase=userService.findByUsername(user);
 if(userForBase==null){
  jsonObject.put("message","登錄失敗,用戶不存在");
  return jsonObject;
 }else {
  if (!userForBase.getPassword().equals(user.getPassword())){
  jsonObject.put("message","登錄失敗,密碼錯誤");
  return jsonObject;
  }else {
  String token = tokenService.getToken(userForBase);
  jsonObject.put("token", token);
  jsonObject.put("user", userForBase);
  return jsonObject;
  }
 }
 }
 @UserLoginToken
 @GetMapping("/getMessage")
 public String getMessage(){
 return "你已通過驗證";
 }
}

不加注解的話默認不驗證，登錄接口一般是不驗證的。在getMessage()中我加上了登錄注解，說明該接口必須登錄獲取token后，在請求頭中加上token并通過驗證才可以訪問

下面進行測試，啟動項目，使用postman測試接口

在沒token的情況下訪問api/getMessage接口

我這里使用了統一異常處理，所以只看到錯誤message

下面進行登錄，從而獲取token

登錄操作我沒加驗證注解，所以可以直接訪問

把token加在請求頭中，再次訪問api/getMessage接口

注意:這里的key一定不能錯，因為在攔截器中是取關鍵字token的值 String token = httpServletRequest.getHeader("token");

加上token之后就可以順利通過驗證和進行接口訪問了

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