【项目系列】乐优商城项目（十二）：授权中心

0.学习目标

• 了解什么是无状态登录
• 了解JWT原理
• 实现登录授权功能
• 实现首页登录状态判断
• 实现Zuul的网关鉴权

1.无状态登录原理

1.1.什么是有状态？

有状态服务，即服务端需要记录每次会话的客户端信息，从而识别客户端身份，根据用户身份进行请求的处理，典型的设计如tomcat中的session。

例如登录：用户登录后，我们把登录者的信息保存在服务端session中，并且给用户一个cookie值，记录对应的session。然后下次请求，用户携带cookie值来，我们就能识别到对应session，从而找到用户的信息。

缺点是什么？

• 服务端保存大量数据，增加服务端压力
• 服务端保存用户状态，无法进行水平扩展
• 客户端请求依赖服务端，多次请求必须访问同一台服务器

1.2.什么是无状态

微服务集群中的每个服务，对外提供的都是Rest风格的接口。而Rest风格的一个最重要的规范就是：服务的无状态性，即：

• 服务端不保存任何客户端请求者信息
• 客户端的每次请求必须具备自描述信息，通过这些信息识别客户端身份

带来的好处是什么呢？

• 客户端请求不依赖服务端的信息，任何多次请求不需要必须访问到同一台服务
• 服务端的集群和状态对客户端透明
• 服务端可以任意的迁移和伸缩
• 减小服务端存储压力

1.3.如何实现无状态

无状态登录的流程：

• 当客户端第一次请求服务时，服务端对用户进行信息认证（登录）
• 认证通过，将用户信息进行加密形成token，返回给客户端，作为登录凭证
• 以后每次请求，客户端都携带认证的token
• 服务端对token进行解密，判断是否有效。

流程图：

 ![1527300483893](assets/1527300483893.png)

整个登录过程中，最关键的点是什么？

token的安全性

token是识别客户端身份的唯一标示，如果加密不够严密，被人伪造那就完蛋了。

采用何种方式加密才是安全可靠的呢？

我们将采用JWT + RSA非对称加密

1.4.JWT

1.4.1.简介

JWT，全称是Json Web Token， 是JSON风格轻量级的授权和身份认证规范，可实现无状态、分布式的Web应用授权；官网：https://jwt.io

GitHub上jwt的java客户端：https://github.com/jwtk/jjwt

1.4.2.数据格式

JWT包含三部分数据：

• Header：头部，通常头部有两部分内容：

  • 声明类型，这里是JWT
  • 签名算法，自定义

  我们会对头部进行base64加密（可解密），得到第一部分数据

• Payload：载荷，就是有效数据，一般包含下面信息：

  • 用户身份信息（注意，这里因为采用base64加密，可解密，因此不要存放敏感信息）
  • tokenID：当前这个JWT的唯一标示
  • 注册声明：如token的签发时间，过期时间，签发人等

  这部分也会采用base64加密，得到第二部分数据

• Signature：签名，是整个数据的认证信息。一般根据前两步的数据，再加上服务的的密钥（secret）（不要泄漏，最好周期性更换），通过加密算法生成。用于验证整个数据完整和可靠性

生成的数据格式：

可以看到分为3段，每段就是上面的一部分数据

1.4.3.JWT交互流程

流程图：

• 授权流程：
  • 1、用户请求登录，携带用户名密码到授权中心
  • 2、授权中心携带用户名密码，到用户中心查询用户
  • 3、查询如果正确，生成JWT凭证
  • 4、返回JWT给用户
• 鉴权流程：
  • 1、用户请求某微服务功能，携带JWT
  • 2、微服务将jwt交给授权中心校验
  • 3、授权中心返回校验结果到微服务
  • 4、微服务判断校验结果，成功或失败
  • 5、失败则直接返回401
  • 6、成功则处理业务并返回

因为JWT签发的token中已经包含了用户的身份信息，并且每次请求都会携带，这样服务的就无需保存用户信息，甚至无需去数据库查询，完全符合了Rest的无状态规范。

不过，这个过程是不是就完美了呢？

可以发现，用户访问我们的网站，一次授权后，以后访问微服务都需要鉴权，那么每次鉴权都需要访问授权中心，一个用户请求，被分解为2次请求才能完成，效率比较低。

能不能直接在微服务的完成鉴权，不去找授权中心呢？

如果这样，就可以减少一次网络请求，效率提高了一倍。但是，**微服务并没有鉴定JWT的能力**，因为鉴定需要通过密钥来完成。我们不能把密钥交给其它微服务，存在安全风险。

怎么办？

这就要用到RSA非对称加密技术了。

1.5.非对称加密验签

1.5.1.加密技术的类型

加密技术是对信息进行编码和解码的技术，编码是把原来可读信息（又称明文）译成代码形式（又称密文），其逆过程就是解码（解密），加密技术的要点是加密算法，加密算法可以分为三类：

• 对称加密，如AES
  • 基本原理：将明文分成N个组，然后使用密钥对各个组进行加密，形成各自的密文，最后把所有的分组密文进行合并，形成最终的密文。
  • 优势：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高
  • 缺陷：双方都使用同样密钥，安全性得不到保证
• 非对称加密，如RSA
  • 基本原理：同时生成两把密钥：私钥和公钥，私钥隐秘保存，公钥可以下发给信任客户端
    • 私钥加密，持有私钥或公钥才可以解密
    • 公钥加密，持有私钥才可解密
  • 优点：安全，难以破解
  • 缺点：算法比较耗时
• 不可逆加密，如MD5，SHA
  • 基本原理：加密过程中不需要使用密钥，输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文，这种加密后的数据是无法被解密的，无法根据密文推算出明文。

RSA算法历史：

1977年，三位数学家Rivest、Shamir 和 Adleman 设计了一种算法，可以实现非对称加密。这种算法用他们三个人的名字缩写：RSA

1.5.2.非对称加密验签

有了非对称加密，我们就可以改变签名和验签的方式了：

• 生成RSA密钥对，私钥存放在授权中心，公钥下发给微服务

• 在授权中心利用私钥对JWT签名

• 在微服务利用公钥验证签名有效性

因为非对称加密的特性，不用担心公钥泄漏问题，因为公钥是无法伪造签名的，但要确保私钥的安全和隐秘。

非对称加密后的授权和鉴权流程：

鉴权部分简化了非常多：

用户只需要与微服务交互，不用访问授权中心，效率大大提高！

接下来让我们撸起袖子，开始写代码吧！

2.编写JWT工具

因为生成jwt，解析jwt这样的行为以后在其它微服务中也会用到，因此我们会抽取成工具，放到ly-comon中。

2.1.RSA工具类：

RSA工具类负责对RSA密钥的创建、读取功能：

package com.leyou.common.auth.utils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.security.*;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;


public class RsaUtils {

    private static final int DEFAULT_KEY_SIZE = 2048;
    /**
     * 从文件中读取公钥
     *
     * @param filename 公钥保存路径，相对于classpath
     * @return 公钥对象
     * @throws Exception
     */
    public static PublicKey getPublicKey(String filename) throws Exception {
        byte[] bytes = readFile(filename);
        return getPublicKey(bytes);
    }

    /**
     * 从文件中读取密钥
     *
     * @param filename 私钥保存路径，相对于classpath
     * @return 私钥对象
     * @throws Exception
     */
    public static PrivateKey getPrivateKey(String filename) throws Exception {
        byte[] bytes = readFile(filename);
        return getPrivateKey(bytes);
    }

    /**
     * 获取公钥
     *
     * @param bytes 公钥的字节形式
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private static PublicKey getPublicKey(byte[] bytes) throws Exception {
        bytes = Base64.getDecoder().decode(bytes);
        X509EncodedKeySpec spec = new X509EncodedKeySpec(bytes);
        KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        return factory.generatePublic(spec);
    }

    /**
     * 获取密钥
     *
     * @param bytes 私钥的字节形式
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private static PrivateKey getPrivateKey(byte[] bytes) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
        bytes = Base64.getDecoder().decode(bytes);
        PKCS8EncodedKeySpec spec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes);
        KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        return factory.generatePrivate(spec);
    }

    /**
     * 根据密文，生存rsa公钥和私钥,并写入指定文件
     *
     * @param publicKeyFilename  公钥文件路径
     * @param privateKeyFilename 私钥文件路径
     * @param secret             生成密钥的密文
     */
    public static void generateKey(String publicKeyFilename, String privateKeyFilename, String secret, int keySize) throws Exception {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom(secret.getBytes());
        keyPairGenerator.initialize(Math.max(keySize, DEFAULT_KEY_SIZE), secureRandom);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.genKeyPair();
        // 获取公钥并写出
        byte[] publicKeyBytes = keyPair.getPublic().getEncoded();
        publicKeyBytes = Base64.getEncoder().encode(publicKeyBytes);
        writeFile(publicKeyFilename, publicKeyBytes);
        // 获取私钥并写出
        byte[] privateKeyBytes = keyPair.getPrivate().getEncoded();
        privateKeyBytes = Base64.getEncoder().encode(privateKeyBytes);
        writeFile(privateKeyFilename, privateKeyBytes);
    }

    private static byte[] readFile(String fileName) throws Exception {
        return Files.readAllBytes(new File(fileName).toPath());
    }

    private static void writeFile(String destPath, byte[] bytes) throws IOException {
        File dest = new File(destPath);
        if (!dest.exists()) {
            dest.createNewFile();
        }
        Files.write(dest.toPath(), bytes);
    }
}

2.2.JWT工具类

2.2.1依赖

我们需要先在ly-common中引入JWT依赖：

<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-api</artifactId>
    <version>0.10.5</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-impl</artifactId>
    <version>0.10.5</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-jackson</artifactId>
    <version>0.10.5</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

2.2.2.载荷对象：

JWT中，会保存载荷数据，我们计划存储3部分：

• id：jwt的id
• 用户信息：用户数据，不确定，可以是任意类型
• 过期时间：Date

为了方便后期获取，我们定义一个类来封装：

package com.leyou.common.auth.entity;

import lombok.Data;

import java.util.Date;


@Data
public class Payload<T> {
    private String id;
    private T info;
    private Date expiration;
}

2.2.3.工具：

package com.leyou.common.auth.utils;

import com.leyou.common.auth.entity.Payload;
import com.leyou.common.utils.JsonUtils;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import org.joda.time.DateTime;

import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.util.Base64;
import java.util.UUID;


public class JwtUtils {

    private static final String JWT_PAYLOAD_USER_KEY = "user";

    /**
     * 私钥加密token
     *
     * @param userInfo   载荷中的数据
     * @param privateKey 私钥
     * @param expire     过期时间，单位分钟
     * @return JWT
     */
    public static String generateTokenExpireInMinutes(Object userInfo, PrivateKey privateKey, int expire) {
        return Jwts.builder()
                .claim(JWT_PAYLOAD_USER_KEY, JsonUtils.toString(userInfo))
                .setId(createJTI())
                .setExpiration(DateTime.now().plusMinutes(expire).toDate())
                .signWith(privateKey, SignatureAlgorithm.RS256)
                .compact();
    }

    /**
     * 私钥加密token
     *
     * @param userInfo   载荷中的数据
     * @param privateKey 私钥
     * @param expire     过期时间，单位秒
     * @return JWT
     */
    public static String generateTokenExpireInSeconds(Object userInfo, PrivateKey privateKey, int expire) {
        return Jwts.builder()
                .claim(JWT_PAYLOAD_USER_KEY, JsonUtils.toString(userInfo))
                .setId(createJTI())
                .setExpiration(DateTime.now().plusSeconds(expire).toDate())
                .signWith(privateKey, SignatureAlgorithm.RS256)
                .compact();
    }

    /**
     * 公钥解析token
     *
     * @param token     用户请求中的token
     * @param publicKey 公钥
     * @return Jws<Claims>
     */
    private static Jws<Claims> parserToken(String token, PublicKey publicKey) {
        return Jwts.parser().setSigningKey(publicKey).parseClaimsJws(token);
    }

    private static String createJTI() {
        return new String(Base64.getEncoder().encode(UUID.randomUUID().toString().getBytes()));
    }

    /**
     * 获取token中的用户信息
     *
     * @param token     用户请求中的令牌
     * @param publicKey 公钥
     * @return 用户信息
     */
    public static <T> Payload<T> getInfoFromToken(String token, PublicKey publicKey, Class<T> userType) {
        Jws<Claims> claimsJws = parserToken(token, publicKey);
        Claims body = claimsJws.getBody();
        Payload<T> claims = new Payload<>();
        claims.setId(body.getId());
        claims.setInfo(JsonUtils.toBean(body.get(JWT_PAYLOAD_USER_KEY).toString(), userType));
        claims.setExpiration(body.getExpiration());
        return claims;
    }

    /**
     * 获取token中的载荷信息
     *
     * @param token     用户请求中的令牌
     * @param publicKey 公钥
     * @return 用户信息
     */
    public static <T> Payload<T> getInfoFromToken(String token, PublicKey publicKey) {
        Jws<Claims> claimsJws = parserToken(token, publicKey);
        Claims body = claimsJws.getBody();
        Payload<T> claims = new Payload<>();
        claims.setId(body.getId());
        claims.setExpiration(body.getExpiration());
        return claims;
    }
}

2.3.测试

2.3.1.用户信息

这里我们假设用户信息包含3部分：

• id：用户id
• username：用户名
• role：角色（权限中会使用）

载荷:UserInfo

package com.leyou.common.auth.entity;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class UserInfo {

    private Long id;

    private String username;
    
    private String role;
}

2.3.2.测试类

我们在ly-common中编写测试类：

package com.leyou.common;

import com.leyou.common.auth.entity.Payload;
import com.leyou.common.auth.entity.UserInfo;
import com.leyou.common.auth.utils.JwtUtils;
import com.leyou.common.auth.utils.RsaUtils;
import org.junit.Test;

import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;


public class AuthTest {

    private String privateFilePath = "D:/heima/rsa/id_rsa";
    private String publicFilePath = "D:/heima/rsa/id_rsa.pub";

    @Test
    public void testRSA() throws Exception {
        // 生成密钥对
        RsaUtils.generateKey(publicFilePath, privateFilePath, "hello", 2048);

        // 获取私钥
        PrivateKey privateKey = RsaUtils.getPrivateKey(privateFilePath);
        System.out.println("privateKey = " + privateKey);
        // 获取公钥
        PublicKey publicKey = RsaUtils.getPublicKey(publicFilePath);
        System.out.println("publicKey = " + publicKey);
    }

    @Test
    public void testJWT() throws Exception {
        // 获取私钥
        PrivateKey privateKey = RsaUtils.getPrivateKey(privateFilePath);
        // 生成token
        String token = JwtUtils.generateTokenExpireInMinutes(new UserInfo(1L, "Jack", "guest"), privateKey, 5);
        System.out.println("token = " + token);

        // 获取公钥
        PublicKey publicKey = RsaUtils.getPublicKey(publicFilePath);
        // 解析token
        Payload<UserInfo> info = JwtUtils.getInfoFromToken(token, publicKey, UserInfo.class);

        System.out.println("info.getExpiration() = " + info.getExpiration());
        System.out.println("info.getInfo() = " + info.getInfo());
        System.out.println("info.getId() = " + info.getId());
    }
}

2.3.3.测试生成公钥和私钥

我们运行testRSA()，然后到指定的目录中查看：

打开公钥看看：

公钥和私钥已经生成了！

2.3.4.测试生成token

运行testJWT()方法，查看控制台：

token = eyJhbGciOiJSUzI1NiJ9.eyJ1c2VyIjoie1wiaWRcIjoxLFwidXNlcm5hbWVcIjpcIkphY2tcIixcInJvbGVcIjpcImd1ZXN0XCJ9IiwianRpIjoiTkRnMlpUUXhaall0TUdNMFl5MDBNREU0TFdGaFpUWXRZVEUzT1Rjelpqa3hOVFEzIiwiZXhwIjoxNTU0NjEwNTMxfQ.FH_b4uBqgEYBTfLFaTnFNTrKNrm4n8e6clvBr1FiVMZirEinpjJdWUZc8NDNuJdSVA_FXd3G0aPAYgbTqPUXQ0QF3DC6BWB05lbXC2KGeJKHaKUSVw1KdIC2xjg5gOv-5QohjjVgXDRg3_p_s6zZeU6IMoao-6L5dZdYt4j60QP-4fp8uKn40HAiWh7KtKTQGbVn6w0sJNV17r2V5vmm1NplDUCJkDbfL7cEAkrszauB6qGEiw_vPe7sDydYAPUvIWkz85pJIUUs1ZbcZj4uw6xDjpiXKen3Xu8erV30buCFuJPbxg3pSHl5f-mvjyY7zF90TQOkA-Co580tlpUOhQ

info.getExpiration() = Sun Apr 07 12:15:31 CST 2019
info.getUserInfo() = UserInfo(id=1, username=Jack, role=guest)
info.getId() = NDg2ZTQxZjYtMGM0Yy00MDE4LWFhZTYtYTE3OTczZjkxNTQ3

Process finished with exit code 0

3.授权中心

授权中心的主要职责：

• 用户登录鉴权：
  • 接收用户的登录请求，
  • 通过用户中心的接口校验用户名密码
  • 使用私钥生成JWT并返回
• 用户登录状态校验
  • 判断用户是否登录，其实就是token的校验
• 用户登出
  • 用户选择退出登录后，要让token失效
• 用户登录状态刷新
  • 用户登录一段时间后，JWT可能过期，需要刷新有效期

接下来，我们逐一完成上述功能

3.1.创建授权中心

3.1.1.搭建项目

创建maven工程：

选择目录：

3.1.2.引入依赖

pom文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>leyou</artifactId>
        <groupId>com.leyou</groupId>
        <version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>ly-auth</artifactId>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.leyou</groupId>
            <artifactId>ly-user-interface</artifactId>
            <version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.leyou</groupId>
            <artifactId>ly-common</artifactId>
            <version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

创建启动类：

@SpringBootApplication(exclude = DataSourceAutoConfiguration.class)
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients
public class LyAuthApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(LyAuthApplication.class, args);
    }
}

3.1.3.配置

application.yml

server:
  port: 8087
spring:
  application:
    name: auth-service
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
  instance:
    ip-address: 127.0.0.1
    prefer-ip-address: true

添加路由规则：

在api-gateway中添加路由规则：

zuul:
  prefix: /api
  routes:
    auth-service: /auth/**

项目结构：

3.2.登录功能

接下来，我们需要在ly-auth编写一个接口，对外提供登录授权服务。

登录授权流程我们上面已经分析过，基本流程如下：：

• 1、用户请求登录，携带用户名密码到授权中心
• 2、授权中心携带用户名密码，到用户中心查询用户
• 3、查询如果正确，生成JWT凭证，查询错误则返回400,
• 4、返回JWT给用户

上面的步骤有几个步骤需要我们去解决：

• 校验用户名密码必须到用户中心去做，因此用户中心必须对外提供的接口，根据用户名和密码查询用户。
• 生成JWT的过程需要私钥，验证签名需要公钥，因此需要在授权中心启动时加载公钥和私钥
• 返回JWT给用户，需要在以后的请求中携带jwt，那么客户端该把这个JWT保存在哪里呢？

3.2.1.读取公钥和私钥

1）编写配置

我们需要在授权中心完成授权，肯定要用到公钥、私钥、还有JWT工具，必须知道公钥、私钥文件的位置，另外生成token的有效期等信息，这些可以配置到application.yml中：

ly:
  jwt:
    pubKeyPath: D:/heima/rsa/id_rsa.pub # 公钥地址
    priKeyPath: D:/heima/rsa/id_rsa # 私钥地址

2）属性读取

然后编写属性类，加载这些数据：

package com.leyou.auth.config;

import com.leyou.common.auth.utils.RsaUtils;
import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;

import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;

@Data
@Slf4j
@ConfigurationProperties(prefix = "ly.jwt")
public class JwtProperties implements InitializingBean {

    private String pubKeyPath;
    private String priKeyPath;
}

为了让属性类生效，在启动类上添加注解，启用这个属性：

3）加载公钥和私钥

思考一下：这个属性类只帮我们读取了公钥和私钥的地址，那么每次使用公钥我们都需要从硬盘读取，效率是不是太低了，能不能在这个类中，直接读取公钥和私钥，保存起来，供以后使用呢？

我们来试一下。

那么问题来了，加载公钥和私钥的代码应该写在哪里呢？构造函数可以吗？

显然不行，因为构造函数执行时，Spring还没有完成属性注入，此时pubKeyPath和priKeyPath都没有值，我们**必须在Spring完成属性初始化后再加载密钥**。

那么，我们如何知道Spring完成了属性初始化呢？

这就必须要知道Spring的Bean初始化生命周期了，如图：

Spring Bean在Spring Bean Factory Container中完成其整个生命周期：以下是完成其生命周期所需的各种内容：

1. Spring容器从XML文件或@Configuration中bean的定义中实例化bean。
2. Spring依据配置中指定的属性，为bean填充所有属性。
3. 如果bean实现BeanNameAware接口，spring调用setBeanName()方法，并传递bean的id。
4. 如果bean实现BeanFactoryAware接口，spring将调用setBeanFactory()方法，并把自己作为参数。
5. 如果bean实现ApplicationContextAware接口，spring将调用setApplicationContext()方法，并把ApplicationContext实例作为参数。
6. 如果存在与bean关联的任何BeanPreProcessors（前置处理器），则调用preProcessBeforeInitialization()方法。比如Autowired等依赖注入功能是在此时完成。
7. 如果Bean实现了InitializingBean接口，则调用bean的afterPropertiesSet()方法。
8. 如果为bean指定了init-method，那么将调用bean的init方法。
9. 最后，如果存在与bean关联的任何BeanPostProcessors，则将调用postProcessAfterInitialization（）方法。

因此，我们加载公钥、私钥可以再7或8的两个位置来完成。比如我们在7的位置，需要两步：

• 实现InitializingBean接口
• 实现afterPropertiesSet方法，并在方法内加载密钥

示例：

package com.leyou.auth.config;

import com.leyou.common.auth.utils.RsaUtils;
import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;

import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;


@Data
@Slf4j
@ConfigurationProperties(prefix = "ly.jwt")
public class JwtProperties implements InitializingBean {
    /**
     * 公钥地址
     */
    private String pubKeyPath;
    /**
     * 私钥地址
     */
    private String priKeyPath;

    private PublicKey publicKey;
    private PrivateKey privateKey;

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        try {
            // 获取公钥和私钥
            this.publicKey = RsaUtils.getPublicKey(pubKeyPath);
            this.privateKey = RsaUtils.getPrivateKey(priKeyPath);
        } catch (Exception e) {
            log.error("初始化公钥和私钥失败！", e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

3.2.2.查询用户接口

用户中心必须对外提供查询接口，方便ly-auth做用户名密码校验。

首先在ly-user-interface定义接口：

引入Feign依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-openfeign-core</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.leyou</groupId>
    <artifactId>ly-user-pojo</artifactId>
    <version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
    <scope>compile</scope>
</dependency>

声明接口：

package com.leyou.user.client;

import com.leyou.user.dto.UserDTO;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;


@FeignClient("user-service")
public interface UserClient {
    /**
     * 根据用户名和密码查询用户
     * @param username 用户名
     * @param password 密码
     * @return 用户信息
     */
    @GetMapping("query")
    UserDTO queryUserByUsernameAndPassword(@RequestParam("username") String username, @RequestParam("password") String password);
}

3.3.3.JWT客户端存储方案

我们把jwt返回到客户端，客户端保存到哪里呢？

目前有两种解决方案：

• 方案一：存入web存储如：LocalStorage或SessionStorage中
  • 优点：
    • 不用担心cookie禁用问题
    • 不会随着浏览器自动发送，可以减少不必要的请求头大小
  • 缺点：
    • 不会随着浏览器自动发送，需要前端额外代码，携带jwt
    • 会遭到XSS（跨站脚本）攻击
• 方案二：存入cookie
  • 优点：
    • 会随着浏览器自动发送，客户端不用任何额外代码
    • 使用httponly，避免XSS攻击风险
  • 缺点：
    • 会随着浏览器自动发送，某些时候有些多余
    • 可能遭到CSRF（跨站资源访问）攻击

这里我们采用哪一种呢？

我们采用cookie方案，cookie方案的两个缺陷我们也可以解决：

• 问题1：会随着浏览器自动发送，某些时候有些多余
  • 解决：后端服务与其它服务资源（如静态资源）采用不同域名，浏览器的同源策略会限制cookie
• 问题2：可能遭到CSRF（跨站资源访问）攻击
  • 解决：避免get请求操作服务器资源，遵循Rest风格，必要时在token中存入随机码

我们在ly-common中编写的CookieUtils可以帮我们快捷实现cookie的读写问题：

3.3.4.登录代码实现

接下来我们就在ly-auth编写授权接口，接收用户名和密码，校验成功后，写入cookie中。

controller

• 请求方式：post
• 请求路径：/login
• 请求参数：username和password
• 返回结果：无，直接写入cookie

代码：

package com.leyou.auth.web;

import com.leyou.auth.service.AuthService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

@RestController
public class AuthController {

    @Autowired
    private AuthService authService;

    /**
     * 登录授权
     *
     * @param username 用户名
     * @param password 密码
     * @return 无
     */
    @PostMapping("login")
    public ResponseEntity<Void> login(
            @RequestParam("username") String username,
            @RequestParam("password") String password,
            HttpServletResponse response) {
        // 登录
        authService.login(username, password, response);
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.NO_CONTENT).build();
    }
}

service

service的基本流程：

• 查询用户
• 生成token
• 写入cookie

这里还有几个属性要配置，包括：

• token有效期
• cookie名称
• cookie的domain属性，决定cookie在哪些域名下生效

这三个属性我们也配置到配置文件，不过我们做下特殊标记，这些虽然与JWT有关，但却是用户登录相关属性，因此这样来配置：

ly:
  jwt:
    pubKeyPath: D:/heima/rsa/id_rsa.pub # D:/heima/rsa/id_rsa.pub # 公钥地址
    priKeyPath: D:/heima/rsa/id_rsa # D:/heima/rsa/id_rsa # 私钥地址
    user:
      expire: 30 # 过期时间,单位分钟
      cookieName: LY_TOKEN # cookie名称
      cookieDomain: leyou.com # cookie的域

注意：cookie的domain决定了cookie作用的域名，写成”leyou.com“可以让leyou.com下的所有二级域名共享cookie

然后在JwtProperties中添加属性：

package com.leyou.auth.config;

import com.leyou.common.auth.utils.RsaUtils;
import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;

import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;

@Data
@Slf4j
@ConfigurationProperties(prefix = "ly.jwt")
public class JwtProperties implements InitializingBean {

    /**
     * 公钥地址
     */
    private String pubKeyPath;
    /**
     * 私钥地址
     */
    private String priKeyPath;

    /**
     * 用户token相关属性
     */
    private UserTokenProperties user = new UserTokenProperties();

    private PublicKey publicKey;
    private PrivateKey privateKey;

    @Data
    public class UserTokenProperties {
        /**
         * token过期时长
         */
        private int expire;
        /**
         * 存放token的cookie名称
         */
        private String cookieName;
        /**
         * 存放token的cookie的domain
         */
        private String cookieDomain;
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        try {
            // 获取公钥和私钥
            this.publicKey = RsaUtils.getPublicKey(pubKeyPath);
            this.privateKey = RsaUtils.getPrivateKey(priKeyPath);
        } catch (Exception e) {
            log.error("初始化公钥和私钥失败！", e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

完整的service代码：

package com.leyou.auth.service;

import com.leyou.auth.config.JwtProperties;
import com.leyou.common.auth.entity.UserInfo;
import com.leyou.common.auth.utils.JwtUtils;
import com.leyou.common.enums.ExceptionEnum;
import com.leyou.common.exceptions.LyException;
import com.leyou.common.utils.CookieUtils;
import com.leyou.user.client.UserClient;
import com.leyou.user.dto.UserDTO;
import org.joda.time.DateTime;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.util.Date;

@Service
public class AuthService {
    @Autowired
    private JwtProperties prop;

    @Autowired
    private UserClient userClient;

    private static final String USER_ROLE = "role_user";

    public void login(String username, String password, HttpServletResponse response) {
        try {
            // 查询用户
            UserDTO user = userClient.queryUserByUsernameAndPassword(username, password);
            // 生成userInfo, 没写权限功能，暂时都用guest
            UserInfo userInfo = new UserInfo(user.getId(), user.getUsername(), USER_ROLE);
            // 生成token
            String token = JwtUtils.generateTokenExpireInMinutes(userInfo, prop.getPrivateKey(), prop.getUser().getExpire());
            // 写入cookie
            CookieUtils.newBuilder()
                    .response(response) // response,用于写cookie
                    .httpOnly(true) // 保证安全防止XSS攻击，不允许JS操作cookie
                    .domain(prop.getUser().getCookieDomain()) // 设置domain
                    .name(prop.getUser().getCookieName()).value(token) // 设置cookie名称和值
                    .build();// 写cookie
        } catch (Exception e) {
            throw new LyException(ExceptionEnum.INVALID_USERNAME_PASSWORD);
        }
    }
}

3.3.5.项目结构：

3.3.6.测试

响应：

3.3.解决cookie写入问题

接下来，我们看看登录页面，是否能够正确的发出请求。

我们在页面输入登录信息，然后点击登录：

成功跳转到了首页：

接下来我们查看首页cookie：

什么都没有，为什么？

3.3.1.问题分析

我们在客户端工具与页面访问的区别是什么呢？

• 客户端工具访问的是：localhost:8087/login
• 页面访问的是：api.leyou.com/api/auth/login

难道URL路径不同，导致了cookie问题？

那么，为了验证这件事情，我们在客户端工具中访问一下api.leyou.com/api/auth/login试试：

果然，虽然请求返回200，但是我们并没有在头中看到cookie，这是怎么回事呢？

两种访问的区别在哪里呢？仅仅是url地址不同吗？？

你应该能想到了：

• localhost:8087直接访问的是微服务
• api.leyou.com/api/则会先把请求发送到网关Zuul

那么，会不会是Zuul把cookie给弄丢了呢？

3.3.2.Zuul的敏感头过滤

Zuul内部有默认的过滤器，会对请求和响应头信息进行重组，过滤掉敏感的头信息：

会发现，这里会通过一个名为SensitiveHeaders的属性，来获取敏感头列表，然后添加到IgnoredHeaders中，这些头信息就会被忽略。

而这个SensitiveHeaders来自于一个名为ZuulProperties的类，默认值就包含了set-cookie、Cookie、Authorization：

因此解决方案就是覆盖这个属性，我们查看ZuulProperties这个类：

发现其属性前缀是：zuul，因此我们可以通过修改application.yml文件，覆盖默认配置。

有两种覆盖方式：

全局设置：

• zuul.sensitive-headers=

会作用于所有路径。

指定路由设置：

• zuul.routes.<routeName>.sensitive-headers=
• zuul.routes.<routeName>.custom-sensitive-headers=true

此处我们采用全局配置：

3.3.3.最后的测试

再次重启后测试，发现token成功写入了：

3.4.首页判断登录状态

虽然cookie已经成功写入，但是我们首页的顶部，登录状态依然没能判断出用户信息：

我们思考一下，应该如何判断用户是否登录呢？

3.4.1.步骤分析

传统登录校验的步骤：

• 1）用户请求到达服务端，会自动携带cookie
• 2）cookie中包含sessionId，tomcat根据sessionId获取session
• 3）从session中读取用户信息，判断是否存在
• 4）存在，证明已经登录；不存在，证明登录超时或未登录

我们现在使用的是无状态登录，不存在session，而是把用户身份写入了token，是否需要发请求到服务端进行校验呢？

肯定需要的，因为token需要通过公钥解析才知道是否有效。

分析一下步骤：

• 1）页面向后台发起请求，携带cookie
• 2）后台获取cookie中的LY_TOKEN
• 3）校验token是否有效
  • 无效：登录失效
  • 有效：解析出里面的用户信息，返回到页面

接下来，我们就分步实现上述功能。

3.4.2.页面JS代码

首先是页面发起请求，校验cookie。

页面的顶部已经被我们封装为一个独立的Vue组件，在/js/pages/shortcut.js中

打开js，发现里面已经定义好了Vue组件，并且在created函数中，查询用户信息：

查看网络控制台，发现发起了请求：

因为token在cookie中，因此本次请求肯定会携带token信息在头中。

3.4.3.校验用户登录状态

我们在ly-auth中定义用户的校验接口，通过cookie获取token，然后校验通过返回用户信息。

• 请求方式：GET
• 请求路径：/verify
• 请求参数：无，不过我们需要从cookie中获取token信息
• 返回结果：UserInfo，校验成功返回用户信息；校验失败，则返回401

controller代码：

/**
     * 验证用户信息
     *
     * @return 用户信息
     */
@GetMapping("verify")
public ResponseEntity<UserInfo> verifyUser(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
    // 成功后直接返回
    return ResponseEntity.ok(authService.verifyUser(request, response));
}

service代码：

public UserInfo verifyUser(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
    try {
        // 读取cookie
        String token = CookieUtils.getCookieValue(request, prop.getUser().getCookieName());
        // 获取token信息
        Payload<UserInfo> payLoad = JwtUtils.getInfoFromToken(token, prop.getPublicKey(), UserInfo.class);
        return payLoad.getUserInfo();
    } catch (Exception e) {
        // 抛出异常，证明token无效，直接返回401
        throw new LyException(ExceptionEnum.UNAUTHORIZED);
    }
}

3.4.4.测试

页面效果：

3.5.刷新token

JWT内部设置了token的有效期，默认是30分钟，30分钟后用户的登录信息就无效了，用户需要重新登录，用户体验不好，怎么解决呢？

JWT的缺点就凸显出来了：

• JWT是生成后无法更改，因此我们无法修改token中的有效期，也就是无法续签。

怎么办？

3种解决方案：

• 方案1：每次用户访问网站，都重新生成token。操作简单粗暴，但是token写入频率过高，效率实在不好。
• 方案2：登录时，除了生成jwt，还另外生成一个刷新token，每当token过期，如果用户持有刷新token，则为其重新生成一个token。这种方式比较麻烦，而且会增加header大小。
• 方案3：cookie即将到期时，重新生成一个token。比如token有效期为30分钟，当用户请求我们时，我们可以判断如果用户的token有效期还剩下15分钟，那么就重新生成token，可以看做上面两种的折中方案。

我们采用方案3，在验证登录的逻辑中，加入一段时间判断逻辑，如果距离有效期不足15分钟，则生成一个新token：

public UserInfo verifyUser(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
    try {
        // 读取cookie
        String token = CookieUtils.getCookieValue(request, prop.getUser().getCookieName());
        // 获取token信息
        Payload<UserInfo> payLoad = JwtUtils.getInfoFromToken(token, prop.getPublicKey(), UserInfo.class);
        // 获取过期时间
        Date expiration = payLoad.getExpiration();
        // 获取刷新时间
        DateTime refreshTime = new DateTime(expiration.getTime()).minusMinutes(prop.getUser().getMinRefreshInterval());
        // 判断是否已经过了刷新时间
        if (refreshTime.isBefore(System.currentTimeMillis())) {
            // 如果过了刷新时间，则生成新token
            token = JwtUtils.generateTokenExpireInMinutes(payLoad.getUserInfo(), prop.getPrivateKey(), prop.getUser().getExpire());
            // 写入cookie
            CookieUtils.newBuilder()
                // response,用于写cookie
                .response(response)
                // 保证安全防止XSS攻击，不允许JS操作cookie
                .httpOnly(true)
                // 设置domain
                .domain(prop.getUser().getCookieDomain())
                // 设置cookie名称和值
                .name(prop.getUser().getCookieName()).value(token)
                // 写cookie
                .build();
        }
        return payLoad.getUserInfo();
    } catch (Exception e) {
        log.error("用户信息认证失败",e);
        // 抛出异常，证明token无效，直接返回401
        throw new LyException(ExceptionEnum.UNAUTHORIZED);
    }
}

代码中有用到token的刷新周期：getMinRefreshInterval()，这个刷新周期也配置到配置文件中：

然后在属性类中读取：

3.6.注销登录

首页左上角，登录后除了显示用户名，还有一个注销登录按钮：

点击这个按钮，该如何实现退出登录呢？

3.6.1.思路分析

回想下以前怎么实现的：

• 用户点击退出，发起请求到服务端
• 服务端删除用户session即可

我们现在登录是无状态的，也就没有session，那该怎么办呢？

有同学会想，太简单了，直接删除cookie就可以了。

别忘了，我们设置了httponly，JS无法操作cookie。因此，删除cookie也必须发起请求到服务端，由服务端来删除cookie。

那么，是不是删除了cookie，用户就完成了退出登录呢？

设想一下，删除了cookie，只是让用户在当前浏览器上的token删除了，但是这个token依然是有效的！这就是JWT的另外一个缺点了，无法控制TOKEN让其失效。如果用户提前备份了token，那么重新填写到cookie后，登录状态依然有效。

所以，我们不仅仅要让浏览器端清除cookie，而且要让这个cookie中的token失效！

3.6.2.失效token黑名单

怎样才能实现这样的效果呢？

大家肯定能想到很多办法，但是无论哪种思路，都绕不可一点：JWT的无法修改特性。因此我们不能修改token来标记token无效，而是在服务端记录token状态，于是就违背了无状态性的特性。

如果要记录每一个token状态，会造成极大的服务端压力，我提供一种思路，可以在轻量级数据量下，解决这个问题：

• 用户进行注销类型操作时（比如退出、修改密码），校验token有效性，并解析token信息
• 把token的id存入redis，并设置有效期为token的剩余有效期
• 校验用户登录状态的接口，除了要正常逻辑外，还必须判断token的id是否存在于redis
• 如果存在，则证明token无效；如果不存在，则证明有效

等于是在Redis中记录失效token的黑名单，黑名单的时间不用太长，最长也就是token的有效期：30分钟，因此服务端数据存储压力会减少。

3.6.3.代码实现

步骤梳理：

• 前端页面发起请求到服务端
• 服务端校验token是否有效，并解析token
• 将token的id存入redis，并设置有效期为token的剩余有效期
• 设置cookie有效期为0，即可删除cookie

这里要用到Redis，所以先在ly-auth引入Redis依赖和配置：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

在application.yml中编写配置：

spring:
  redis:
    host: 192.168.206.66

1）发起请求

点击页面，发现请求已经发出：

2）业务接口

controller分析：

• 请求方式：POST
• 请求路径：/logout
• 请求参数：无，但要cookie中的token，因此需要request和response
• 返回值：无，但要删除cookie

/**
     * 退出登录
     */
@PostMapping("logout")
public ResponseEntity<Void> logout(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response){
    authService.logout(request, response);
    return ResponseEntity.status(HttpStatus.NO_CONTENT).build();
}

service代码：

@Autowired
private StringRedisTemplate redisTemplate;

public void logout(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
    // 获取token
    String token = CookieUtils.getCookieValue(request, prop.getUser().getCookieName());
    // 解析token
    Payload<UserInfo> payload = JwtUtils.getInfoFromToken(token, prop.getPublicKey());
    // 获取id和有效期剩余时长
    String id = payload.getId();
    long time = payload.getExpiration().getTime() - System.currentTimeMillis();
    // 写入redis, 剩余时间超过5秒以上才写
    if (time > 5000) {
        redisTemplate.opsForValue().set(id, "", time, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
    // 删除cookie
    CookieUtils.deleteCookie(prop.getUser().getCookieName(), prop.getUser().getCookieDomain(), response);
}

3.6.4.修改登录校验逻辑

登录校验不仅仅要看JWT是否有效，还要检查redis中是否已经存在

完整代码：

public UserInfo verifyUser(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
    try {
        // 读取cookie
        String token = CookieUtils.getCookieValue(request, prop.getUser().getCookieName());
        // 获取token信息
        Payload<UserInfo> payLoad = JwtUtils.getInfoFromToken(token, prop.getPublicKey(), UserInfo.class);
        // 获取token的id，校验黑名单
        String id = payLoad.getId();
        Boolean boo = redisTemplate.hasKey(id);
        if (boo != null && boo) {
            // 抛出异常，证明token无效，直接返回401
            throw new LyException(ExceptionEnum.UNAUTHORIZED);
        }
        // 获取过期时间
        Date expiration = payLoad.getExpiration();
        // 获取刷新时间
        DateTime refreshTime = new DateTime(expiration.getTime()).plusMinutes(prop.getUser().getMinRefreshInterval());
        // 判断是否已经过了刷新时间
        if (refreshTime.isBefore(System.currentTimeMillis())) {
            // 如果过了刷新时间，则生成新token
            token = JwtUtils.generateTokenExpireInMinutes(payLoad.getUserInfo(), prop.getPrivateKey(), prop.getUser().getExpire());
            // 写入cookie
            CookieUtils.newBuilder()
                // response,用于写cookie
                .response(response)
                // 保证安全防止XSS攻击，不允许JS操作cookie
                .httpOnly(true)
                // 设置domain
                .domain(prop.getUser().getCookieDomain())
                // 设置cookie名称和值
                .name(prop.getUser().getCookieName()).value(token)
                // 写cookie
                .build();
        }
        return payLoad.getUserInfo();
    } catch (Exception e) {
        log.error("用户信息认证失败",e);
        // 抛出异常，证明token无效，直接返回401
        throw new LyException(ExceptionEnum.UNAUTHORIZED);
    }
}