springboot项目集成JWT实现身份认证(权鉴)

一、什么是JWT

JSON Web Token (JWT)，它是目前最流行的跨域身份验证解决方案。现在的项目开发一般都是前端端分离，这就涉及到跨域和权鉴问题。

二、JWT组成

由三部分组成：头部(Header)、载荷(Payload)与签名(signature)

头部（Header）：

头部信息由两部分组成1、令牌的类型，即JWT；2、使用的签名算法，例如HMASSHA256或RSA；

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

这个json中的typ属性，用来标识整个token字符串是一个JWT字符串；它的alg属性，用来说明这个JWT签发的时候所使用的签名和摘要算法，typ跟alg属性的全称其实是type algorithm，分别是类型跟算法的意思。之所以都用三个字母来表示，也是基于JWT最终字串大小的考虑，同时也是跟JWT这个名称保持一致，这样就都是三个字符了…typ跟alg是JWT中标准中规定的属性名称。

载荷（Payload）：

payload用来承载要传递的数据，它的json结构实际上是对JWT要传递的数据的一组声明，这些声明被JWT标准称为claims，它的一个“属性值对”其实就是一个claim(要求)，每一个claim的都代表特定的含义和作用。

我们可以在claim里放一些业务信息。

签名（signature）：

        签名是把header和payload对应的json结构进行base64url编码之后得到的两个串用 '英文句点号' 拼接起来，然后根据header里面alg指定的签名算法生成出来的。
算法不同，签名结果不同。以alg: HS256为例来说明前面的签名如何来得到。

        按照前面alg可用值的说明，HS256其实包含的是两种算法：HMAC算法和SHA256算法，前者用于生成摘要，后者用于对摘要进行数字签名。这两个算法也可以用HMACSHA256来统称

jwt数据结构图：

三、JWT运行原理

1.第一次发送登录请求，必然会携带用户信息uname和pwd

2.通过用户信息uname和pwd登录成功，会将用户信息通过jwt工具类生成一个加密的字符串

3.加密字符串会以response header 响应头的形式相应到前端

4.前端服务器会有响应拦截器拦截，截取到响应头承载的jwt串，又会放到Vuex中

5.当第二次请求，前端服务器中有一个请求拦截器，会将Vuex中的jwt串放入request header 请求当中

6.当请求通过跨域的方式到达后台服务器，后台服务器中又有一个过滤器，会截取到 request header 请求当中的jwt串

7.jwt工具类会对jwt串进行解析，解析成用户信息，最终进行校验

四、springboot集成JWT

整体思路：

当前端访问后台登录接口login时，先根据用户名和密码判断用户表是否存在该用户，如果存在该用户，则生成jwt串，可以在jwt串里添加些业务信息(比如用登录账号，用户真实姓名等)，并把jwt串返给前端

当前端拿到jwt串后放到所有请求的header中，比如token=jwt串

后端开发一个filter，拦截所有请求(除login请求外，因为login请求还没有生成jwt)，并从request的header中获取jwt(即token的值)，对jwt校验和获取jwt中的业务信息，在把这些业务信息放到request的header中，这样方便后端接口直接从header中获取

如果filter中jwt过期，或者校验失败，则返回给前端提示，前端返回登录页面，让用户重新登录。

1、在pom.xml引入依赖

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

2、开发jwt生成工具类，代码如下：

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、后端login接口逻辑如下：

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、开发filter，进行jwt校验

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() {

    }
}