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Java中JWT令牌實(shí)現(xiàn)登錄驗(yàn)證

更新時(shí)間：2024年12月30日 10:12:09 作者：水冠7

本文主要介紹了JWT令牌在Java中實(shí)現(xiàn)登錄驗(yàn)證的方法,JWT是一種自我包含的、無(wú)狀態(tài)的認(rèn)證機(jī)制,可以用來(lái)在客戶端和服務(wù)器之間傳遞安全可靠的信息,感興趣的可以了解一下

1.實(shí)現(xiàn)登錄驗(yàn)證的引出

傳統(tǒng)思路下：

登錄頁(yè)面把用戶名和密碼交給服務(wù)器。
服務(wù)器驗(yàn)證用戶名和密碼是否正確，并返回校驗(yàn)結(jié)果給后端。
如果密碼正確，就會(huì)在服務(wù)器創(chuàng)建Session，通過(guò)Cookie把sessionId返回給客戶端。

原因

但是在集群環(huán)境下，無(wú)法直接使用Session。因?yàn)槿绻徊渴鹪谝慌_(tái)機(jī)器時(shí)，容易發(fā)生單點(diǎn)故障（一旦這臺(tái)服務(wù)器掛了，整個(gè)應(yīng)用就無(wú)法訪問(wèn)），所以通常情況下，一個(gè)Web應(yīng)用會(huì)部署在多個(gè)服務(wù)器上，通過(guò)Nginx等進(jìn)行負(fù)載均衡。此時(shí)，來(lái)自一個(gè)用戶的請(qǐng)求就會(huì)分發(fā)到不同的服務(wù)器上。

在這里插入圖片描述

使用Session時(shí)：
用戶登錄：用戶登錄請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡發(fā)送給服務(wù)器1，服務(wù)器1進(jìn)行用戶名和密碼驗(yàn)證，驗(yàn)證成功后，把Session存在了服務(wù)器1上。

查詢(xún)操作：用戶登錄之后，攜帶Cookie（里面帶有SessionId）繼續(xù)執(zhí)行查詢(xún)操作，假如進(jìn)行查詢(xún)博客列表，此時(shí)請(qǐng)求經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡發(fā)到服務(wù)器2上，服務(wù)器2會(huì)先通過(guò)SessionId驗(yàn)證用戶是否登錄，此時(shí)第二臺(tái)機(jī)器上沒(méi)有該用戶的Session，即出現(xiàn)查詢(xún)不了的問(wèn)題。

在這里插入圖片描述

2.JWT令牌

JWT全稱(chēng)：JSON Web Token,用于客戶端和服務(wù)器之間傳遞安全可靠的信息，本質(zhì)是一個(gè)token，也叫token，令牌的本質(zhì)就是一個(gè)字符串。相當(dāng)于現(xiàn)在人們的身份證，出門(mén)在外驗(yàn)證身份的時(shí)候，拿出身份證即可。

2.1 使用JWT令牌時(shí)

用戶登錄：用戶登錄請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡，把請(qǐng)求發(fā)給服務(wù)器1，服務(wù)器1進(jìn)行賬號(hào)密碼驗(yàn)證，驗(yàn)證成功之后，生成一個(gè)令牌，并返回給客戶端。
客戶端收到令牌時(shí)，把令牌存儲(chǔ)起來(lái)，可以存儲(chǔ)在Cookie中，也可以存儲(chǔ)在其它的存儲(chǔ)空間，典型的如（localStorage）
查詢(xún)操作用戶登錄之后，攜帶令牌繼續(xù)執(zhí)行查詢(xún)操作，假如查詢(xún)博客列表，此時(shí)請(qǐng)求經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡發(fā)到服務(wù)器2，服務(wù)器2先進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證操作。服務(wù)器驗(yàn)證令牌是否有效，如果有效，說(shuō)明用戶已經(jīng)執(zhí)行了登錄操作，如果無(wú)效，說(shuō)明用戶之前未執(zhí)行登錄操作。

在這里插入圖片描述

2.2 令牌的組成

令牌官網(wǎng)所示，token，本質(zhì)上一個(gè)字符串中間使用符號(hào) 點(diǎn) . 來(lái)分割，令牌由三部分組成，header、payload和verify signature。

在這里插入圖片描述

第一部分：Header（頭），令牌的類(lèi)型和使用的簽名算法，如"alg": “HS256（哈希算法）”, “typ”: “JWT”。
第二部分：Payload（負(fù)載），存放一些有效的信息（自定義信息，默認(rèn)信息）如{“id”:“1”,“username”:“zhangsan”}，還存在JWT提供的現(xiàn)場(chǎng)字段，如過(guò)期時(shí)間戳等。

第三部分：Signature（簽名），防止token被篡改，確保安全性。

簽名的目的就是為了防止token被篡改，而正因?yàn)閠oken最后一個(gè)部分簽名存在，
所以整個(gè)token是非常安全可靠的，一旦token當(dāng)中的任何一部分被修改，
整個(gè)token在校驗(yàn)的時(shí)候都會(huì)失敗。

3. JWT令牌（token）生成和校驗(yàn)

3.1 引入JWT令牌的依賴(lài)

在pom.xml文件中引入依賴(lài)

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/io.jsonwebtoken/jjwt-api -->
		<dependency>
			<groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
			<artifactId>jjwt-api</artifactId>
			<version>0.11.5</version>
		</dependency>
		<!-- https://mvnrepository.com/artifact/io.jsonwebtoken/jjwt-impl -->
		<dependency>
			<groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
			<artifactId>jjwt-impl</artifactId>
			<version>0.11.5</version>
			<scope>runtime</scope>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
			<artifactId>jjwt-jackson</artifactId> <!-- or jjwt-gson if Gson is
preferred -->
			<version>0.11.5</version>
			<scope>runtime</scope>
		</dependency>

3.2 使用Jar包中提供的API來(lái)實(shí)現(xiàn)JWT令牌的生成和校驗(yàn)

生成token之后，獲取token進(jìn)行解析，創(chuàng)建解釋器，設(shè)置簽名密鑰，如果解析token的claims內(nèi)容不為null，說(shuō)明校驗(yàn)成功，否則失敗。

package com.example.blog.utils;

import com.example.blog.constant.Constants;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.JwtParser;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import io.jsonwebtoken.io.Decoders;
import io.jsonwebtoken.io.Encoders;
import io.jsonwebtoken.security.Keys;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import javax.crypto.SecretKey;
import java.security.Key;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@Slf4j
public class JwtUtils {
    // JWT過(guò)期時(shí)間
    public static final long JWT_EXPIRATION = 60*60*60*1000;
    // 生成key
    private static final String secretStr = "DuJXRS2W3AJHqyFhAplBmsPNawnEdFYFNmlNdMbyU9w=";
    private static final Key key = Keys.hmacShaKeyFor(Decoders.BASE64.decode(secretStr));

    /**
     *  生成token
     */
    public static String genJwtToken(Map<String,Object> claim) {
        String token = Jwts.builder().setClaims(claim)
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis()+JWT_EXPIRATION))
                .signWith(key)
                .compact();
        return token;
    }


    /**
     *  校驗(yàn)token
     *  Claims 為空，表示jwt校驗(yàn)失敗
     *
     */
    public static Claims parseToken(String token) {
        // 創(chuàng)建解析器，設(shè)置簽名密鑰
        JwtParser build = Jwts.parserBuilder().setSigningKey(key).build();
        Claims claims = null;
        try {
            // 解析token
            claims = build.parseClaimsJws(token).getBody();
        }catch (Exception e){
            log.error("解析token失敗，token:{}",token);
            return null;
        }
        return claims;
    }
}