大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。
如果还不知道什么是JWT的同学，可以参考以下文章，传送门如下：
下面以实际项目中的应用分析，首先看一下大致的数据流图：
一、实现思路
1、项目一开始我先封装了一个JWTHelper工具包，主要提供了生成JWT、解析JWT以及校验JWT的方法，其他还有一些加密相关操作，后面我会以代码的形式介绍下代码。工具包写好后我将打包上传到私服，能够随时依赖下载使用；
2、接下来，我在客户端项目中依赖JWTHelper工具包，并添加Interceptor拦截器，拦截需要校验登录的接口。拦截器中校验JWT有效性，并在response中重新设置JWT的新值；
3、最后在JWT服务端，依赖JWT工具包，在登录方法中，需要在登录校验成功后调用生成JWT方法，生成一个JWT令牌并且设置到response的header中。下面部分代码介绍
二、代码实现
1、JwtHelper工具类
/**
* JWT工具类
* @author zhangzhixiang
*/
@Slf4j
@SuppressWarnings("restriction")
public class JwtHelper {
/**
* 生成JWT字符串 格式：A.B.C A-header头信息 B-payload 有效负荷 C-signature 签名信息
* 是将header和payload进行加密生成的
*
* @param userId 用户编号
* @param userName 用户名
* @param identities 客户端信息（变长参数），目前包含浏览器信息，用于客户端拦截器校验，防止跨域非法访问
* @return
*/
public static String generateJWT(String userId, String userName, String... identities) {
// 签名算法，选择SHA-256
SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;
// 获取当前系统时间
long nowTimeMillis = System.currentTimeMillis();
Date now = new Date(nowTimeMillis);
// 将BASE64SECRET常量字符串使用base64解码成字节数组
byte[] apiKeySecretBytes = DatatypeConverter.parseBase64Binary(SecretConstant.BASE64SECRET);
// 使用HmacSHA256签名算法生成一个HS256的签名秘钥Key
Key signingKey = new SecretKeySpec(apiKeySecretBytes, signatureAlgorithm.getJcaName());
// 添加构成JWT的参数
Map<String, Object> headMap = new HashMap<String, Object>();
// Header { "alg": "HS256", "typ": "JWT" }
headMap.put("alg", SignatureAlgorithm.HS256.getValue());
headMap.put("type", "JWT");
JwtBuilder builder = Jwts.builder().setHeader(headMap)
// Payload { "userId": "1234567890", "userName": "vic", }
// 加密后的客户编号
.claim("userId", AESSecretUtil.encryptToStr(userId, SecretConstant.DATAKEY))
// 客户名称
.claim("userName", userName)
// 客户端浏览器信息
.claim("userAgent", identities[0])
// Signature
.signWith(signatureAlgorithm, signingKey);
// 添加Token过期时间
if (SecretConstant.EXPIRESSECOND >= 0) {
long expMillis = nowTimeMillis + SecretConstant.EXPIRESSECOND;
Date expDate = new Date(expMillis);
builder.setExpiration(expDate).setNotBefore(now);
}
return builder.compact();
}
/**
* 解析JWT 返回Claims对象
*
* @param jsonWebToken
* @return
*/
public static Claims parseJWT(String jsonWebToken) {
Claims claims = null;
try {
if (StringUtils.isNotBlank(jsonWebToken)) {
// 解析jwt
claims = Jwts.parser().setSigningKey(DatatypeConverter.parseBase64Binary(SecretConstant.BASE64SECRET))
.parseClaimsJws(jsonWebToken).getBody();
} else {
log.warn("[JWTHelper]-json web token 为空");
}
} catch (Exception e) {
log.error("[JWTHelper]-JWT解析异常：可能因为token已经超时或非法token");
}
return claims;
}
/**
* 校验JWT是否有效 返回json字符串的demo:
* {"freshToken":"A.B.C","userName":"vic","userId":"123", "userAgent":"xxxx"}
* freshToken-刷新后的jwt userName-客户名称 userId-客户编号 userAgent-客户端浏览器信息
*
* @param jsonWebToken
* @return
*/
public static String validateLogin(String jsonWebToken) {
Map<String, Object> retMap = null;
Claims claims = parseJWT(jsonWebToken);
if (claims != null) {
// 解密客户编号
String decryptUserId = AESSecretUtil.decryptToStr((String) claims.get("userId"), SecretConstant.DATAKEY);
retMap = new HashMap<String, Object>();
// 加密后的客户编号
retMap.put("userId", decryptUserId);
// 客户名称
retMap.put("userName", claims.get("userName"));
// 客户端浏览器信息
retMap.put("userAgent", claims.get("userAgent"));
// 刷新JWT
retMap.put("freshToken", generateJWT(decryptUserId, (String) claims.get("userName"),
(String) claims.get("userAgent"), (String) claims.get("domainName")));
} else {
log.warn("[JWTHelper]-JWT解析出claims为空");
}
return retMap != null ? JSONObject.toJSONString(retMap) : null;
}
}
2、AES加密工具类
/**
* AES加密工具类
* @author zhangzhixiang
*/
public class AESSecretUtil {
/**
* 秘钥的大小
*/
private static final int KEYSIZE = 128;
/**
* AES加密
*
* @param data 待加密内容
* @param key 加密秘钥
* @return
*/
public static byte[] encrypt(String data, String key) {
if (StringUtils.isNotBlank(data)) {
try {
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
// 选择一种固定算法，为了避免不同java实现的不同算法，生成不同的密钥，而导致解密失败
SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
random.setSeed(key.getBytes());
keyGenerator.init(KEYSIZE, random);
SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
byte[] byteContent = data.getBytes("utf-8");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);// 初始化
byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
return result; // 加密
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
return null;
}
/**
* AES加密，返回String
*
* @param data 待加密内容
* @param key 加密秘钥
* @return
*/
public static String encryptToStr(String data, String key) {
return StringUtils.isNotBlank(data) ? parseByte2HexStr(encrypt(data, key)) : null;
}
/**
* AES解密
*
* @param data 待解密字节数组
* @param key 秘钥
* @return
*/
public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) {
if (ArrayUtils.isNotEmpty(data)) {
try {
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
// 选择一种固定算法，为了避免不同java实现的不同算法，生成不同的密钥，而导致解密失败
SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
random.setSeed(key.getBytes());
keyGenerator.init(KEYSIZE, random);
SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);// 初始化
byte[] result = cipher.doFinal(data);
return result; // 加密
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
return null;
}
/**
* AES解密，返回String
*
* @param enCryptdata 待解密字节数组
* @param key 秘钥
* @return
*/
public static String decryptToStr(String enCryptdata, String key) {
return StringUtils.isNotBlank(enCryptdata) ? new String(decrypt(parseHexStr2Byte(enCryptdata), key)) : null;
}
/**
* 将二进制转换成16进制
*
* @param buf 二进制数组
*
*/
public static String parseByte2HexStr(byte buf[]) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < buf.length; i++) {
String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);
if (hex.length() == 1) {
hex = '0' + hex;
}
sb.append(hex.toUpperCase());
}
return sb.toString();
}
/**
* 将16进制转换为二进制
*
* @param hexStr 16进制字符串
* @return
*/
public static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
if (hexStr.length() < 1)
return null;
byte[] result = new byte[hexStr.length() / 2];
for (int i = 0; i < hexStr.length() / 2; i++) {
int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);
int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);
result[i] = (byte) (high * 16 + low);
}
return result;
}
}3、常量类
/**
* JWT常量值
* @author zhangzhixiang
*/
public interface SecretConstant {
// 签名秘钥
public static final String BASE64SECRET = "ZW]4l5JH[m6Lm)LaQEjpb!4E0lRaG(";
// 超时毫秒数（默认30分钟）
public static final int EXPIRESSECOND = 1800000;
// 用于JWT加密的密匙
public static final String DATAKEY = "u^3y6SPER41jm*fn";
}4、客户端拦截器
/**
* 校验是否登录拦截器
* @author zhangzhixiang
*/
@Slf4j
public class ValidateLoginInterceptor implements HandlerInterceptor {
public boolean preHandle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object o) throws Exception {
//首先从请求头中获取jwt串，与页面约定好存放jwt值的请求头属性名为User-Token
String jwt = httpServletRequest.getHeader("User-Token");
log.info("[登录校验拦截器]-从header中获取的jwt为:{}", jwt);
//判断jwt是否有效
if(StringUtils.isNotBlank(jwt)){
//校验jwt是否有效,有效则返回json信息，无效则返回空
String retJson = JwtHelper.validateLogin(jwt);
log.info("[登录校验拦截器]-校验JWT有效性返回结果:{}", retJson);
//retJSON为空则说明jwt超时或非法
if(StringUtils.isNotBlank(retJson)){
JSONObject jsonObject = JSONObject.parseObject(retJson);
//校验客户端信息
String userAgent = httpServletRequest.getHeader("User-Agent");
if (userAgent.equals(jsonObject.getString("userAgent"))) {
//获取刷新后的jwt值，设置到响应头中
httpServletResponse.setHeader("User-Token", jsonObject.getString("freshToken"));
//将客户编号设置到session中
httpServletRequest.getSession().setAttribute(GlobalConstant.SESSION_CUSTOMER_NO_KEY, jsonObject.getString("userId"));
return true;
}else{
log.warn("[登录校验拦截器]-客户端浏览器信息与JWT中存的浏览器信息不一致，重新登录。当前浏览器信息:{}", userAgent);
}
}else {
log.warn("[登录校验拦截器]-JWT非法或已超时，重新登录");
}
}
//输出响应流
JSONObject jsonObject = new JSONObject();
jsonObject.put("hmac", "");
jsonObject.put("status", "");
jsonObject.put("code", "100");
jsonObject.put("msg", "未登录");
jsonObject.put("data", "");
httpServletResponse.setCharacterEncoding("UTF-8");
httpServletResponse.setContentType("application/json; charset=utf-8");
httpServletResponse.getOutputStream().write(jsonObject.toJSONString().getBytes("UTF-8"));
return false;
}
public void postHandle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object o, ModelAndView modelAndView) throws Exception {
}
public void afterCompletion(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object o, Exception e) throws Exception {
}
}
到此，后台服务的配置已经完成。
下一步就需要前端页面将JWT令牌从response响应头中取出，然后存入Localstorage或Cookie中。但是遇到跨域场景，处理起来就会比较复杂，因为一旦在浏览器中跨域将获取不到localstorage中的JWT令牌。例如www.a.com域下的JWT，在www.b.com域下是获取不到的，所以我选择了一种页面跨域的方式进行处理，使用iframe+H5的postMessage，具体我使用代码分享的方式来分析，代码如下：
(function(doc,win){
var fn=function(){};
fn.prototype={
/*本地数据存储 t:cookie有效时间，单位s; domain:cookie存储所属的domain域*/
setLocalCookie:function(k,v,t,domain){
//如果当前浏览器不支持localStorage将存储在cookie中
typeof window.localStorage!=="undefined"?localStorage.setItem(k,v):
(function(){
t=t||365*12*60*60;
domain=domain?domain:".jwtserver.com";
document.cookie=k+"="+v+";max-age="+t+";domain="+domain+";path=/";
})()
},
/*获取本地存储数据*/
getLocalCookie:function(k){
k=k||"localDataTemp";
return typeof window.localStorage !== "undefined" ? localStorage.getItem(k) :
(function(){
var all=document.cookie.split(";");
var cookieData={};
for(var i=0,l=all.length;i<l; i++){
var p=all[i].indexOf("=");
var dataName=all[i].substring(0,p).replace(/^[\s\uFEFF\xA0]+|[\s\uFEFF\xA0]+$/g,"");
cookieData[dataName]=all[i].substring(p+1);
}
return cookieData[k]
})();
},
/*删除本地存储数据*/
clearLocalData:function(k){
k=k||"localDataTemp";
typeof window.localStorage!=="undefined"?localStorage.removeItem(k):
(function(){
document.cookie=k+"=temp"+";max-age=0";
})()
},
init:function(){
this.bindEvent();
},
//事件绑定
bindEvent:function(){
var _this=this;
win.addEventListener("message",function(evt){
if(win.parent!=evt.source){return}
var options=JSON.parse(evt.data);
if(options.type=="GET"){
var data=tools.getLocalCookie(options.key);
win.parent.postMessage(data,"*");
}
options.type=="SET"&&_this.setLocalCookie(options.key,options.value);
options.type=="REM"&&_this.clearLocalData(options.key);
},false)
}
};
var tools=new fn();
tools.init();
})(document,window);前端页面js代码（客户端）：
//页面初始化向iframe域名发送消息
window.onload = function() {
console.log('get key value......................')
window.frames[0].postMessage(JSON.stringify({type:"GET",key:"User-Token"}),'*');
}
//监听message信息，接收从iframe域下获取到的token信息，然后存储到localstorage或cookie中
window.addEventListener('message', function(e) {
console.log('listen.....');
var data = e.data;
console.log(data);
if(data != null){
localStorage.setItem("User-Token", data);
}
}, false);总结：
优点：在非跨域环境下使用JWT机制是一个非常不错的选择，实现方式简单，操作方便，能够快速实现。由于服务端不存储用户状态信息，因此大用户量，对后台服务也不会造成压力；
缺点：跨域实现相对比较麻烦，安全性也有待探讨。因为JWT令牌返回到页面中，可以使用js获取到，如果遇到XSS攻击令牌可能会被盗取，在JWT还没超时的情况下，就会被获取到敏感数据信息。
注：JWT 的自包含、防篡改的特点让很多人喜欢，可以省掉最让人烦的集中式的令牌，实现无状态。可是，这是有场景限制的。比如主动吊销 Token 要如何处理、有效时长如何动态控制、密钥如何动态切换。如果没有主动吊销 Token 的业务需求，那自包含的特点确实很有用，只是看大家的业务场景了。
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