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JAVA后端實現(xiàn)JWT令牌的示例

 更新時間：2024年12月30日 10:51:49   作者：JKQingNing  
本文主要介紹了JAVA后端實現(xiàn)JWT令牌的示例,文中通過示例代碼介紹的非常詳細,對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

首先解釋一下JWT，在此之前，我們需要明確為什么需要JWT

登陸校驗

其實最常見的應用場景就是登陸校驗，我們希望某個用戶在初次打開網(wǎng)址時，首先應該進行登陸操作，而不是直接訪問某個功能，并且在登陸之后，訪問其他功能時不需要再次登陸。在此前提下，應運而生三種登陸校驗方式，下面我們一一講解。

會話跟蹤

什么是會話，我們摒棄其他科普詞條繁雜的專業(yè)詞匯介紹，我們就這樣認為：你去買東西，從你走進了一家商店開始，你就開始了你和“商店”的會話，你買完東西走出商店，此次會話結束。在這里面，“你”就是瀏覽器，“商店”就是服務器。我們買東西，不可能每買一個，都需要重新進入商店（登錄），也不可能不進入商店，就可以買東西（舉例，以線下商店為例）。

接下來我們正式講解什么是會話跟蹤，詞條解釋是這樣的：一種維護瀏覽器狀態(tài)的方法，服務器需要識別多次請求是否來自于同一瀏覽器，以便在同一次會話的多次請求間共享數(shù)據(jù)。

為什么我們需要會話跟蹤，這是因為HTTP協(xié)議是一種無狀態(tài)的協(xié)議。所謂無狀態(tài)，指的是每一次請求都是獨立的，下一次請求并不會攜帶上一次請求的數(shù)據(jù)。而瀏覽器與服務器之間進行交互，基于HTTP協(xié)議也就意味著現(xiàn)在我們通過瀏覽器來訪問了登陸這個接口，實現(xiàn)了登陸的操作，接下來我們在執(zhí)行其他業(yè)務操作時，服務器也并不知道這個員工到底登陸了沒有。因為HTTP協(xié)議是無狀態(tài)的，兩次請求之間是獨立的，所以是無法判斷這個員工到底登陸了沒有。因此我們需要會話跟蹤，去“記錄”交互操作。

我們有三種會話跟蹤技術，分別是：cookie、session、令牌（只需了解jwt的可以跳過前兩項介紹）

cookie

cookie 是客戶端會話跟蹤技術，它是存儲在客戶端瀏覽器的，我們使用 cookie 來跟蹤會話，我們就可以在瀏覽器第一次發(fā)起請求來請求服務器的時候，我們在服務器端來設置一個cookie。

比如第一次請求了登錄接口，登錄接口執(zhí)行完成之后，我們就可以設置一個cookie，在 cookie 當中我們就可以來存儲用戶相關的一些數(shù)據(jù)信息。比如我可以在 cookie 當中來存儲當前登錄用戶的用戶名，用戶的ID。

服務器端在給客戶端在響應數(shù)據(jù)的時候，會自動的將 cookie 響應給瀏覽器，瀏覽器接收到響應回來的 cookie 之后，會自動的將 cookie 的值存儲在瀏覽器本地。接下來在后續(xù)的每一次請求當中，都會將瀏覽器本地所存儲的 cookie 自動地攜帶到服務端。

切記，以上三步都是自動進行。那么為什么會自動進行？

因為 cookie 它是 HTP 協(xié)議當中所支持的技術，而各大瀏覽器廠商都支持了這一標準。在 HTTP 協(xié)議官方給我們提供了一個響應頭和請求頭：

  • 響應頭 Set-Cookie ：設置Cookie數(shù)據(jù)的

  • 請求頭 Cookie：攜帶Cookie數(shù)據(jù)的

接下來在服務端我們就可以獲取到 cookie 的值。我們可以去判斷一下這個 cookie 的值是否存在，如果不存在這個cookie，就說明客戶端之前是沒有訪問登錄接口的；如果存在 cookie 的值，就說明客戶端之前已經(jīng)登錄完成了。這樣我們就可以基于 cookie 在同一次會話的不同請求之間來共享數(shù)據(jù)。

我們使用代碼實現(xiàn)：

@Slf4j
@RestController
public class SessionController {

    //設置Cookie
    @GetMapping("/c1")
    public Result cookie1(HttpServletResponse response){
        response.addCookie(new Cookie("login_username","itheima")); //設置Cookie/響應Cookie
        return Result.success();
    }
	
    //獲取Cookie
    @GetMapping("/c2")
    public Result cookie2(HttpServletRequest request){
        Cookie[] cookies = request.getCookies();
        for (Cookie cookie : cookies) {
            if(cookie.getName().equals("login_username")){
                System.out.println("login_username: "+cookie.getValue()); //輸出name為login_username的cookie
            }
        }
        return Result.success();
    }
}

訪問c1接口，設置Cookie，http://localhost:8080/c1

我們可以看到，設置的cookie，通過響應頭Set-Cookie響應給瀏覽器，并且瀏覽器會將Cookie，存儲在瀏覽器端。

訪問c2接口 http://localhost:8080/c2，此時瀏覽器會自動的將Cookie攜帶到服務端。

  • 優(yōu)點：HTTP協(xié)議中支持的技術（像Set-Cookie 響應頭的解析以及 Cookie 請求頭數(shù)據(jù)的攜帶，都是瀏覽器自動進行的，是無需我們手動操作的）

  • 缺點：

session

其實session的底層就是基于我們剛才所介紹的 Cookie 來實現(xiàn)的。

  • 獲取Session

  • 如果我們現(xiàn)在要基于 Session 來進行會話跟蹤，瀏覽器在第一次請求服務器的時候，我們就可以直接在服務器當中來獲取到會話對象Session。如果是第一次請求Session ，會話對象是不存在的，這個時候服務器會自動的創(chuàng)建一個會話對象Session 。而每一個會話對象Session ，它都有一個ID（示意圖中Session后面括號中的1，就表示ID），我們稱之為 Session 的ID。

  • 響應Cookie (JSESSIONID)

    接下來，服務器端在給瀏覽器響應數(shù)據(jù)的時候，它會將 Session 的 ID 通過 Cookie 響應給瀏覽器。其實在響應頭當中增加了一個 Set-Cookie 響應頭。這個 Set-Cookie 響應頭對應的值是不是cookie？ cookie 的名字是固定的 JSESSIONID 代表的服務器端會話對象 Session 的 ID。瀏覽器會自動識別這個響應頭，然后自動將Cookie存儲在瀏覽器本地。

  • 查找Session

    接下來，在后續(xù)的每一次請求當中，都會將 Cookie 的數(shù)據(jù)獲取出來，并且攜帶到服務端。接下來服務器拿到JSESSIONID這個 Cookie 的值，也就是 Session 的ID。拿到 ID 之后，就會從眾多的 Session 當中來找到當前請求對應的會話對象Session。

    這樣我們是不是就可以通過 Session 會話對象在同一次會話的多次請求之間來共享數(shù)據(jù)了？好，這就是基于 Session 進行會話跟蹤的流程。

我們使用代碼實現(xiàn)：

@Slf4j
@RestController
public class SessionController {

    @GetMapping("/s1")
    public Result session1(HttpSession session){
        log.info("HttpSession-s1: {}", session.hashCode());

        session.setAttribute("loginUser", "tom"); //往session中存儲數(shù)據(jù)
        return Result.success();
    }

    @GetMapping("/s2")
    public Result session2(HttpServletRequest request){
        HttpSession session = request.getSession();
        log.info("HttpSession-s2: {}", session.hashCode());

        Object loginUser = session.getAttribute("loginUser"); //從session中獲取數(shù)據(jù)
        log.info("loginUser: {}", loginUser);
        return Result.success(loginUser);
    }
}

訪問 s1 接口，http://localhost:8080/s1

請求完成之后，在響應頭中，就會看到有一個Set-Cookie的響應頭，里面響應回來了一個Cookie，就是JSESSIONID，這個就是服務端會話對象 Session 的ID。

訪問 s2 接口，http://localhost:8080/s2

接下來，在后續(xù)的每次請求時，都會將Cookie的值，攜帶到服務端，那服務端呢，接收到Cookie之后，會自動的根據(jù)JSESSIONID的值，找到對應的會話對象Session。 兩次請求，獲取到的Session會話對象的hashcode是一樣的，就說明是同一個會話對象。而且，第一次請求時，往Session會話對象中存儲的值，第二次請求時，也獲取到了。 那這樣，我們就可以通過Session會話對象，在同一個會話的多次請求之間來進行數(shù)據(jù)共享了。

優(yōu)缺點

  • 優(yōu)點：Session是存儲在服務端的，安全

  • 缺點：

    • 服務器集群環(huán)境下無法直接使用Session

    • 移動端APP(Android、IOS)中無法使用Cookie

    • 用戶可以自己禁用Cookie

    • Cookie不能跨域

是的，想必你們也發(fā)現(xiàn)了，cookie的缺點，session也有，畢竟session就是基于cookie實現(xiàn)的。

下面我們開始本文目標：JWT

令牌

這里我們所提到的令牌，其實它就是一個用戶身份的標識，看似很高大上，很神秘，其實本質(zhì)就是一個字符串。想必很多90后都曾經(jīng)擁有過一個實體的QQ令牌，并且現(xiàn)在Steam也有登錄的令牌。實質(zhì)上他們的功能作用是一樣的。其實它就是一個用戶身份的標識，本質(zhì)就是一個字符串。

如果通過令牌技術來跟蹤會話，我們就可以在瀏覽器發(fā)起請求。在請求登錄接口的時候，如果登錄成功，我就可以生成一個令牌，令牌就是用戶的合法身份憑證。接下來我在響應數(shù)據(jù)的時候，我就可以直接將令牌響應給前端。

接下來我們在前端程序當中接收到令牌之后，就需要將這個令牌存儲起來。這個存儲可以存儲在 cookie 當中，也可以存儲在其他的存儲空間(比如：localStorage)當中。

接下來，在后續(xù)的每一次請求當中，都需要將令牌攜帶到服務端。攜帶到服務端之后，接下來我們就需要來校驗令牌的有效性。如果令牌是有效的，就說明用戶已經(jīng)執(zhí)行了登錄操作，如果令牌是無效的，就說明用戶之前并未執(zhí)行登錄操作。

此時，如果是在同一次會話的多次請求之間，我們想共享數(shù)據(jù)，我們就可以將共享的數(shù)據(jù)存儲在令牌當中就可以了。

優(yōu)缺點

  • 優(yōu)點：

    • 支持PC端、移動端

    • 解決集群環(huán)境下的認證問題

    • 減輕服務器的存儲壓力（無需在服務器端存儲）

  • 缺點：需要自己實現(xiàn)（包括令牌的生成、令牌的傳遞、令牌的校驗）

針對于這三種方案，現(xiàn)在企業(yè)開發(fā)當中使用的最多的就是第三種令牌技術進行會話跟蹤。而前面的這兩種傳統(tǒng)的方案，現(xiàn)在企業(yè)項目開發(fā)當中已經(jīng)很少使用了。所以在我們的課程當中，我們也將會采用令牌技術來解決案例項目當中的會話跟蹤問題。

JWT

JWT全稱：JSON Web Token （官網(wǎng)：JSON Web Tokens - jwt.io）

  • 定義了一種簡潔的、自包含的格式，用于在通信雙方以json數(shù)據(jù)格式安全的傳輸信息。由于數(shù)字簽名的存在，這些信息是可靠的。

    簡潔：是指jwt就是一個簡單的字符串?？梢栽谡埱髤?shù)或者是請求頭當中直接傳遞。

    自包含：指的是jwt令牌，看似是一個隨機的字符串，但是我們是可以根據(jù)自身的需求在jwt令牌中存儲自定義的數(shù)據(jù)內(nèi)容。如：可以直接在jwt令牌中存儲用戶的相關信息。

    簡單來講，jwt就是將原始的json數(shù)據(jù)格式進行了安全的封裝，這樣就可以直接基于jwt在通信雙方安全的進行信息傳輸了。

JWT的組成： （JWT令牌由三個部分組成，三個部分之間使用英文的點來分割）

  • 第一部分：Header(頭）， 記錄令牌類型、簽名算法等。 例如：{"alg":"HS256","type":"JWT"}

  • 第二部分：Payload(有效載荷），攜帶一些自定義信息、默認信息等。 例如：{"id":"1","username":"Tom"}

  • 第三部分：Signature(簽名），防止Token被篡改、確保安全性。將header、payload，并加入指定秘鑰，通過指定簽名算法計算而來。

    簽名的目的就是為了防jwt令牌被篡改，而正是因為jwt令牌最后一個部分數(shù)字簽名的存在，所以整個jwt 令牌是非常安全可靠的。一旦jwt令牌當中任何一個部分、任何一個字符被篡改了，整個令牌在校驗的時候都會失敗，所以它是非常安全可靠的。

JWT是如何將原始的JSON格式數(shù)據(jù)，轉變?yōu)樽址哪兀?/p>

其實在生成JWT令牌時，會對JSON格式的數(shù)據(jù)進行一次編碼：進行base64編碼

Base64：是一種基于64個可打印的字符來表示二進制數(shù)據(jù)的編碼方式。既然能編碼，那也就意味著也能解碼。所使用的64個字符分別是A到Z、a到z、 0- 9，一個加號，一個斜杠，加起來就是64個字符。任何數(shù)據(jù)經(jīng)過base64編碼之后，最終就會通過這64個字符來表示。當然還有一個符號，那就是等號。等號它是一個補位的符號

需要注意的是Base64是編碼方式，而不是加密方式。

JWT令牌最典型的應用場景就是登錄認證：

1. 在瀏覽器發(fā)起請求來執(zhí)行登錄操作，此時會訪問登錄的接口，如果登錄成功之后，我們需要生成一個jwt令牌，將生成的 jwt令牌返回給前端。
2. 前端拿到jwt令牌之后，會將jwt令牌存儲起來。在后續(xù)的每一次請求中都會將jwt令牌攜帶到服務端。
3. 服務端統(tǒng)一攔截請求之后，先來判斷一下這次請求有沒有把令牌帶過來，如果沒有帶過來，直接拒絕訪問，如果帶過來了，還要校驗一下令牌是否是有效。如果有效，就直接放行進行請求的處理。

在JWT登錄認證的場景中我們發(fā)現(xiàn)，整個流程當中涉及到兩步操作：

1. 在登錄成功之后，要生成令牌。
2. 每一次請求當中，要接收令牌并對令牌進行校驗。

簡單介紹了JWT令牌以及JWT令牌的組成之后，接下來我們就來學習基于Java代碼如何生成和校驗JWT令牌。

首先我們先來實現(xiàn)JWT令牌的生成。要想使用JWT令牌，需要先引入JWT的依賴：

<!-- JWT依賴-->
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.1</version>
</dependency>

 接下來我們生成算法：

@Test
public void genJwt(){
    Map<String,Object> claims = new HashMap<>();
    claims.put("id",1);
    claims.put("username","HongKongDoll");
    
    String jwt = Jwts.builder()
        .setClaims(claims) //自定義內(nèi)容(載荷)          
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "bug,start") //簽名算法        
        .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + 24*3600*1000)) //有效期   
        .compact();
    
    System.out.println(jwt);
}

走你：

這時我們使用utools上的插件進行解碼（或者找任一在線解碼網(wǎng)站都可）

第一部分解析出來，看到JSON格式的原始數(shù)據(jù)，所使用的簽名算法為HS256。

第二個部分是我們自定義的數(shù)據(jù)，之前我們自定義的數(shù)據(jù)就是id，還有一個exp代表的是我們所設置的過期時間。

由于前兩個部分是base64編碼，所以是可以直接解碼出來。但最后一個部分并不是base64編碼，是經(jīng)過簽名算法計算出來的，所以最后一個部分是不會解析的。

實現(xiàn)了JWT令牌的生成，下面我們接著使用Java代碼來校驗JWT令牌(解析生成的令牌)：

 @Test
 public void parseJwt(){
     Claims claims = Jwts.parser()
                .setSigningKey("bug,start")//指定簽名密鑰（必須保證和生成令牌時使用相同的簽名密鑰）
                .parseClaimsJws("eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6MSwiZXhwIjoxNzA0ODU1NTk5LCJ1c2VybmFtZSI6IkhvbmdLb25nRG9sbCJ9.JLg62R07Zr_IEZtaZ4oAQNkGoNIdGKrLbcy-OUCTTPU")
                .getBody();

        System.out.println(claims);
    }

走我：

令牌解析后，我們可以看到id和過期時間，如果在解析的過程當中沒有報錯，就說明解析成功了。

接下來，為了驗證JWT的可靠性，我們修改JWT中其中任一字母，重新進行解析：

走他：

我只是把第一位的e換成了E，結果就報錯：JWT解析異常。說明解析JWT只要修改其中任一字符，就會解析失敗。

這時候又有一位未來首付要問了，那么還有其他的解析失敗因素嗎？當然有啦，那就是過期時間，我們在上面設置了過期時間，那么我們現(xiàn)在把生成策略中過期時間換成1秒過期：

我們重新解析一下：

這次報的是JWT過期異常。

通過以上測試，我們在使用JWT令牌時需要注意：

  • JWT校驗時使用的簽名秘鑰，必須和生成JWT令牌時使用的秘鑰是配套的。

  • 如果JWT令牌解析校驗時報錯，則說明 JWT令牌被篡改 或 過期失效了，令牌非法。

接下來，我們進入實戰(zhàn)部分：

JWT令牌的生成和校驗的基本操作我們已經(jīng)學習完了，接下來我們就需要在案例當中通過JWT令牌技術來跟蹤會話。具體的思路我們前面已經(jīng)分析過了，主要就是兩步操作：

  • 生成令牌

    在登錄成功之后來生成一個JWT令牌，并且把這個令牌直接返回給前端

  • 校驗令牌

    攔截前端請求，從請求中獲取到令牌，對令牌進行解析校驗

那我們首先來完成：登錄成功之后生成JWT令牌，并且把令牌返回給前端。

 在controller同級下，建一個包，用來放我們的工具類，然后新建一個class：

/**
 * @Description JWT工具類
 * @Author QingNing
 * @Date 2024/1/9
 */
package com.ycg.vue.utils;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import java.util.Date;
import java.util.Map;

public class JwtUtils {

    private static final String signKey = "bug,start";//簽名密鑰
    private static final Long expire = 3600000L; //有效時間

    /**
     * 生成JWT令牌
     * @param claims JWT第二部分負載 payload 中存儲的內(nèi)容
     * @return
     */
    public static String generateJwt(Map<String, Object> claims){
        String jwt = Jwts.builder()
                .addClaims(claims)//自定義信息（有效載荷）
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, signKey)//簽名算法（頭部）
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + expire))//過期時間
                .compact();
        return jwt;
    }

    /**
     * 解析JWT令牌
     * @param jwt JWT令牌
     * @return JWT第二部分負載 payload 中存儲的內(nèi)容
     */
    public static Claims parseJWT(String jwt){
        Claims claims = Jwts.parser()
                .setSigningKey(signKey)//指定簽名密鑰
                .parseClaimsJws(jwt)//指定令牌Token
                .getBody();
        return claims;
    }
}

 然后在登陸功能中添加JWT生成策略：

以下是本人的登陸代碼，僅做參考

 @ApiOperation(value = "用戶登錄")
    @PostMapping("/login")
    public result user(@RequestBody UserVo userVo){
        User user = userService.login(userVo);
        //非空判斷
        if(!Objects.isNull(user)){
            //生成
            Map<String , Object> claims = new HashMap<>();
            claims.put("id", user.getId());
            claims.put("username",user.getUsername());

            //使用JWT工具類，生成身份令牌
            String token = JwtUtils.generateJwt(claims);
            return result.success(token);
        }
        return result.error("用戶名或密碼錯誤，請重新輸入");
    }

我們打開swagger進行查看是否成功。

我們發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)返回了token，后續(xù)的每一次請求當中，都會將這個令牌攜帶到服務端。 

此時我們只需要在前端的返回方法中，添加回調(diào)方法：

即可將jwt令牌存到請求頭中，在進行其他操作時就會攜帶jwt令牌，直至本次會話結束。后續(xù)可以使用攔截器進行判斷。

至此，我們就完成了JWT令牌的實現(xiàn)。

到此這篇關于JAVA后端實現(xiàn)JWT令牌的示例的文章就介紹到這了,更多相關JAVA JWT令牌內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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