springboot怎麼整合JWT實現身分認證

一、什麼是JWT

JSON Web Token (JWT)，它是目前最受歡迎的跨域身份驗證解決方案。現在的專案開發一般都是前端端分離，這就牽涉到跨域和權鑑問題。

二、JWT組成

由三個部分組成：頭部(Header)、載重(Payload)與簽名(signature)

##頭（Header） ：

頭部資訊由兩個部分組成1、令牌的類型，即JWT；2、使用的簽章演算法，例如HMASSHA256或RSA；      

#

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}

這個json中的typ屬性，用來識別整個token字串是一個JWT字串；它的alg屬性，用來說明這個JWT簽發的時候所使用的簽名和摘要算法，typ跟alg屬性的全稱其其實是type algorithm，分別是類型跟演算法的意思。之所以都用三個字母來表示，也是基於JWT最終字符串大小的考慮，同時也是跟JWT這個名稱保持一致，這樣就都是三個字符了…typ跟alg是JWT中標準中規定的屬性名稱。

載荷（Payload）：

payload用來承載要傳遞的數據，它的json結構實際上是對JWT要傳遞的數據的一組聲明，這些聲明被JWT標準稱為claims，它的一個「屬性值對」其實就是一個claim(要求)， 每一個claim的都代表特定的意義和作用。

我們可以在claim放一些業務資訊。

簽章（signature）：

簽章是把header和payload對應的json結構進行base64url編碼之後得到的兩個串用'英文句點號' 拼接起來，然後根據header裡面alg指定的簽章演算法產生出來的。

演算法不同，簽章結果不同。以alg: HS256為例來說明前面的簽章如何來得到。

依照前面alg可用值的說明，HS256其實包含的是兩種演算法：HMAC演算法和SHA256演算法，前者用來產生摘要，後者用來對摘要進行數位簽章。這兩個演算法也可以用HMACSHA256來統稱    

jwt資料結構圖：

三、JWT運作原理

1.第一次發送登入請求，必然會攜帶使用者資訊uname和pwd

2.透過使用者資訊uname和pwd登入成功，會將使用者資訊透過jwt工具類別產生一個加密的字串

3.加密字串會以response header 回應頭的形式對應到前端

4.前端伺服器會有回應攔截器攔截，截取到回應頭承載的jwt串，又會放到Vuex中

5.當第二次請求，前端伺服器中有一個請求攔截器，會將Vuex中的jwt串放入request header 請求當中

6.當請求通過跨域的方式到達後台伺服器，後台伺服器中又有一個過濾器，會截取到request header 請求當中的jwt字串

7.jwt工具類別會對jwt字串進行解析，解析成使用者訊息，最終進行校驗

四、springboot整合JWT

整體想法：

目前端存取後台登入介面login時，先依照使用者名稱和密碼判斷使用者表是否有該用戶，如果存在該用戶，則產生jwt串，可以在jwt串裡添加些業務資訊(例如用登錄帳號，用戶真實姓名等)，並把jwt串回給前端

當前端拿到jwt字串後放到所有請求的header中，例如token=jwt字串

後端開發一個filter，攔截所有請求(除login請求外，因為login請求還沒有產生jwt)，並從request的header中獲取jwt (即token的值)，對jwt校驗和獲取jwt中的業務信息，在把這些業務信息放到request的header中，這樣方便後端接口直接從header中獲取

如果filter中jwt過期，或校驗失敗，則傳回前端提示，前端返回登入頁面，讓使用者重新登入。

1、在pom.xml引入依賴    

<!--jwt-->
        <dependency>
            <groupId>com.auth0</groupId>
            <artifactId>java-jwt</artifactId>
            <version>3.8.3</version>
        </dependency>

2、開發jwt產生工具類，程式碼如下：

package com.lsl.exam.utils;
 
import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.lsl.exam.entity.TabUser;
 
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
 
public class JwtUtil {
 
    private static final long EXPIRE_TIME = 1000 * 60 * 60 *24;
 
    //设置私钥
    private static final String TOKEN_SECRET = "aa082c-66rt89-29sr3t-y9t7b8";
 
 
    /**
     * 创建携带自定义信息和声明的自定义私钥的jwt
     * @param user  用户信息表
     * @return  jwt串
     */
    public static String creatJwt(TabUser user){
        //构建头部信息
        Map<String,Object> header = new HashMap<>();
        header.put("typ","JWT");
        header.put("alg","HS256");
 
        //根据私钥构建密钥信息
        Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET);
 
        //根据当前用户密码构建密钥信息
//        Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(user.getUserpwd());
 
        //设置过期时间为当前时间一天后
        Date nowDate = new Date();
        Date expireDate = new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRE_TIME);
 
        String jwt = JWT.create().withHeader(header)
                .withClaim("account",user.getAccount())//业务信息:员工号
                .withClaim("username",user.getUsername())//业务信息:员工姓名
                .withClaim("rolename",user.getRoleName())//业务信息:角色
                .withIssuer("SERVICE")//声明,签名是有谁生成 例如 服务器
                .withNotBefore(new Date())//声明,定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的
                .withExpiresAt(expireDate)//声明, 签名过期的时间
                .sign(algorithm);//根据algorithm生成签名
 
        return jwt;
 
    }
}

3、後端login介面邏輯如下：

package com.lsl.exam.controller;
 
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.baomidou.mybatisplus.core.conditions.query.QueryWrapper;
import com.lsl.exam.entity.TabUser;
import com.lsl.exam.entity.backresult.ResultVO;
import com.lsl.exam.service.ITabRoleService;
import com.lsl.exam.service.IUserService;
import com.lsl.exam.utils.Base64Util;
import com.lsl.exam.utils.JwtUtil;
import com.lsl.exam.utils.ResultVoUtil;
import org.slf4j.Logger;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
 
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
 
@RestController
@RequestMapping("/exam")
public class UserController {
    private static final Logger LOG = org.slf4j.LoggerFactory.getLogger("UserController");
 
    @Autowired
    IUserService userService;
 
    @Autowired
    ITabRoleService roleService;
 
    @PostMapping(value = "login",produces = "application/json;charset=UTF-8")
    @ResponseBody
    public ResultVO<?> login(@RequestBody Map params){
        Map reuslt = new HashMap();
 
        String account = params.get("account") == null ? "" : params.get("account").toString();
        String pwd = params.get("pwd") == null ? "" : params.get("pwd").toString();
 
        if ("".equals(account) || "".equals(pwd)){
            return ResultVoUtil.error(30000,"用户名或者密码不能为空!");
        }
 
        //pwd解密
        String decodePwd = Base64Util.decode(pwd);
        if ("".contains(decodePwd)){
            return ResultVoUtil.error(30000,"密码错误!");
        }
 
        TabUser user = userService.getOne(new QueryWrapper<TabUser>()
                .eq("account",account)
                .eq("userpwd",decodePwd));
        if (null == user){
            return ResultVoUtil.error(30000,"用户名或者密码错误");
        }
        
        //获取当前用户拥有的角色
        String userId = user.getId();
        Map roleMap = new HashMap();
        roleMap.put("userId",userId);
        List<Map> roleList = roleService.qryRoleInfoByUserId(roleMap);
        List<String> roleNames = new ArrayList<>();
        for(Map role : roleList){
            roleNames.add(role.get("role").toString());
        }
        user.setRoleName(JSON.toJSONString(roleNames));
 
        //生成带有业务信息的jwt串
        String jwt = JwtUtil.creatJwt(user);
        
        //把jwt和当前用户信息返给前端
        reuslt.put("jwt",jwt);
        reuslt.put("roleNames",roleNames);
        reuslt.put("username",user.getUsername());
        reuslt.put("account",user.getAccount());
        
        return ResultVoUtil.success(reuslt);
    }
 
    @PostMapping(value = "qryUser",produces = "application/json;charset=UTF-8")
    @ResponseBody
    public Object qryUser(HttpServletRequest request){
 
        //这里header中的信息是filter中放进去的
        String account = request.getHeader("account");
        String username = request.getHeader("username");
        String rolename = request.getHeader("rolename");
 
        List<TabUser> list = userService.list();
        return ResultVoUtil.success(list);
    }
}

4、開發filter，進行jwt校驗

package com.lsl.exam.filter;
 
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.auth0.jwt.interfaces.DecodedJWT;
import com.lsl.exam.entity.backresult.ResultVO;
import com.lsl.exam.utils.ResultVoUtil;
import org.apache.tomcat.util.http.MimeHeaders;
import org.springframework.stereotype.Component;
 
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.annotation.WebFilter;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
 
/**
 * jwt校验过滤器
 */
@Component
@WebFilter(filterName = "jwtFilter",urlPatterns = {"/*"})
public class AuthJwtFilter implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
 
    }
 
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest) servletRequest;
        String url = httpServletRequest.getRequestURL().toString();
        
        //配置不进行jwt校验的请求路径
        List<String> urlList = new ArrayList<>();
        urlList.add("/exam/login");
 
        boolean flag = false;
        for (String strUrl : urlList){
            if (url.contains(strUrl)){
                flag = true;
            }
        }
 
        try {
            if (!flag){
                String token = httpServletRequest.getHeader("token");
                //校验token,jwt过期有jwt自行校验,如果超时了,会执行catch里代码
                DecodedJWT decodeJwt = JWT.require(Algorithm.HMAC256("aa082c-66rt89-29sr3t-y9t7b8")).build().verify(token);
                
                //获取jwt中的业务信息
                String account = decodeJwt.getClaim("account").asString();
                String username = decodeJwt.getClaim("username").asString();
                String rolename = decodeJwt.getClaim("rolename").asString();
                Map<String, String> headerMap = new HashMap<>();
                headerMap.put("account",account);
                headerMap.put("username",username);
                headerMap.put("rolename",rolename);
                
                //把业务信息添加到request的header
                addHeader(httpServletRequest,headerMap);
 
 
//                Class<?> superclass = servletRequest.getClass().getSuperclass().getSuperclass();
//                Field requestField = superclass.getDeclaredField("request");
//                requestField.setAccessible(true);
//                RequestFacade requestFacadeInstance = (RequestFacade) requestField.get(servletRequest);
                RequestFacade requestFacadeInstance = (RequestFacade)superclass3;
//                Field requestField1 = requestFacadeInstance.getClass().getDeclaredField("request");
//                requestField1.setAccessible(true);
//                Object requestInstance =  requestField1.get(requestFacadeInstance);
//                Field coyoteRequestField = requestInstance.getClass().getDeclaredField("coyoteRequest");
//                coyoteRequestField.setAccessible(true);
//
//                Object coyoRequestInstance =  requestField1.get(requestInstance);
//                Field headersField = coyoRequestInstance.getClass().getDeclaredField("headers");
//                headersField.setAccessible(true);
//
//                MimeHeaders headers = (MimeHeaders) headersField.get(coyoRequestInstance);
//                headers.removeHeader("token");
//                headers.addValue("account").setString(account);
//                headers.addValue("username").setString(username);
//                headers.addValue("roleid").setString(roleid);
//
 
            }
        } catch (Exception e) {
            //jwt校验失败,返给前端的code=1,前端要重定向到登录页面
            PrintWriter writer = null;
            servletResponse.setCharacterEncoding("UTF-8");
            servletResponse.setContentType("text/html; charset=utf-8");
 
            try {
                writer = servletResponse.getWriter();
                ResultVO vo = ResultVoUtil.successLogout();
                String msg = JSON.toJSONString(vo);
                writer.println(msg);
            } catch (IOException ex) {
 
            } finally {
                if (writer != null){
                    writer.close();
                }
                return;
            }
 
        }
 
        filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse);
    }
 
    /**
     * 向request的header中放业务信息
     * @param request
     * @param headerMap
     */
    private void addHeader(HttpServletRequest request, Map<String, String> headerMap) {
        if (headerMap==null||headerMap.isEmpty()){
            return;
        }
 
        Class<? extends HttpServletRequest> c=request.getClass();
        //System.out.println(c.getName());
        System.out.println("request实现类="+c.getName());
        try{
            Field requestField=c.getDeclaredField("request");
            requestField.setAccessible(true);
 
            Object o=requestField.get(request);
            Field coyoteRequest=o.getClass().getDeclaredField("coyoteRequest");
            coyoteRequest.setAccessible(true);
 
            Object o2=coyoteRequest.get(o);
            System.out.println("coyoteRequest实现类="+o2.getClass().getName());
            Field headers=o2.getClass().getDeclaredField("headers");
            headers.setAccessible(true);
 
            MimeHeaders mimeHeaders=(MimeHeaders) headers.get(o2);
            for (Map.Entry<String,String> entry:headerMap.entrySet()){
                mimeHeaders.removeHeader(entry.getKey());
                mimeHeaders.addValue(entry.getKey()).setString(entry.getValue());
            }
 
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
 
    } 
    @Override
    public void destroy() {
 
    }
}

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