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Spring Boot JWT 快速入门

本章节讨论 jwt 在 spring boot 中的应用。意在快速入门 jwt。

  • java jdk1.8
  • maven 3.2+
  • spring boot 2.0+

JSON Web Token（JWT） 他是一个用于 Web 身份验证的令牌。

1 JWT 概述

1.1 什么是 JWT

直观的理解 JWT 就是一串字符串，如下（来自于 JWT.IO）：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

细心的你可能会发现字符串是有 3 个独立的字符串使用.号组合而成，前两个字符串是 Base64 编码，最后一个字符串是一个加密后的字符串。

序号 字符串
1 eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
2 eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ
3 SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

JWT 使用以上 3 个字符串组成一个字符串，以 xxxxx.yyyyyy.zzzzz 的形式传输给认证服务器

xxxxx.yyyyyy.zzzzz 表示为 Header.Payload.Signature
Header=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
Payload=eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ
Signature=SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

我们使用 JWT Debuger 把信息解码可以看出：

1.1.1 Header

Header 头信息，以 json 字符串实现，并压缩成 Base64URL 编码字符串传输

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

上面代码中，alg 属性表示签名的算法（algorithm），默认是 HMAC SHA256（写成 HS256）；typ 属性表示这个令牌（token）的类型（type），JWT 令牌统一写为 JWT。

1.1.2 Payload

Payload 负载，以 json 字符串实现，并压缩成 Base64 编码字符串传输

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "iat": 1516239022
}

官方对 json 内容节点给出了一些建议，我个人觉得意义不大，况且那个建议字段完全是看不出任何含义的缩写。比如 iss、exp、sub、aud、nbf、iat、jti。当然如果大家都能共同遵守，也不存在这些问题。

iss (issuer)：签发人
exp (expiration time)：过期时间
sub (subject)：主题
aud (audience)：受众
nbf (Not Before)：生效时间
iat (Issued At)：签发时间
jti (JWT ID)：编号

1.1.3 Signature

VERIFY SIGNATURE 签名，在服务端指定一个秘钥，把签名两个 json 字符串使用下面方法加密而成的

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  only-save-in-server-secret)

值得注意的是，使用 JWT 推荐使用 HTTPS 加密协议

1.1.4 Base64URL

BASE64URL 是一种在 BASE64 的基础上编码形成新的加密方式，为了编码能在网络中安全顺畅传输，需要对 BASE64 进行的编码，特别是互联网中。

1.2 JWT 是如何工作的

为了能够支持跨域，通常 JWT 的字符串 xxxxx.yyyyyy.zzzzz 通过 Http 的 Head 发送

Authorization: Bearer <token>

也可以放在 Post 数据体重。

2 Spring Boot JWT 示例

在 JWT 官方可以看到，maven: io.jsonwebtoken / jjwt / 0.9.0 这个库是支持最全的。

2.1 新建 Spring Boot Maven 示例工程项目

  1. File > New > Project，如下图选择 Spring Initializr 然后点击 【Next】下一步
  2. 填写 GroupId（包名）、Artifact（项目名） 即可。点击 下一步
    groupId=com.fishpro
    artifactId=jwt
  3. 选择依赖 Spring Web Starter 前面打钩。
  4. 项目名设置为 spring-boot-study-jwt.

2.2 依赖引入 Pom.xml

<?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">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.1.6.RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.fishpro</groupId>
    <artifactId>jwt</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>jwt</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>

<span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">properties</span>&gt;</span>
    <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">java.version</span>&gt;</span>1.8<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">java.version</span>&gt;</span>
<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">properties</span>&gt;</span>

<span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">dependencies</span>&gt;</span>
    <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">dependency</span>&gt;</span>
        <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">groupId</span>&gt;</span>org.springframework.boot<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">groupId</span>&gt;</span>
        <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">artifactId</span>&gt;</span>spring-boot-starter-web<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">artifactId</span>&gt;</span>
    <span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">dependency</span>&gt;</span>
    <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">dependency</span>&gt;</span>
        <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">groupId</span>&gt;</span>com.auth0<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">groupId</span>&gt;</span>
        <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">artifactId</span>&gt;</span>java-jwt<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">artifactId</span>&gt;</span>
        <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">version</span>&gt;</span>3.4.1<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">version</span>&gt;</span>
    <span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">dependency</span>&gt;</span>
    <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">dependency</span>&gt;</span>
        <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">groupId</span>&gt;</span>org.springframework.boot<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">groupId</span>&gt;</span>
        <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">artifactId</span>&gt;</span>spring-boot-starter-test<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">artifactId</span>&gt;</span>
        <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">scope</span>&gt;</span>test<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">scope</span>&gt;</span>
    <span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">dependency</span>&gt;</span>
<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">dependencies</span>&gt;</span>

<span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">build</span>&gt;</span>
    <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">plugins</span>&gt;</span>
        <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">plugin</span>&gt;</span>
            <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">groupId</span>&gt;</span>org.springframework.boot<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">groupId</span>&gt;</span>
            <span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">artifactId</span>&gt;</span>spring-boot-maven-plugin<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">artifactId</span>&gt;</span>
        <span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">plugin</span>&gt;</span>
    <span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">plugins</span>&gt;</span>
<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">build</span>&gt;</span>



</project>

2.4 编写 JWT 生成与验证代码

本章节知识学习 JWT，不涉及其他知识点，故我们之间在 JwtApplication.java 中来编写代码

package com.fishpro.jwt;

import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.JWTVerifier;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.auth0.jwt.exceptions.JWTCreationException;
import com.auth0.jwt.exceptions.JWTVerificationException;
import com.auth0.jwt.interfaces.Claim;
import com.auth0.jwt.interfaces.DecodedJWT;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;


import java.util.*;


@SpringBootApplication
public class JwtApplication {


<span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">static</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title function_">main</span><span class="hljs-params">(String[] args)</span> {

    SpringApplication.run(JwtApplication.class, args);
    String token=createJWTToken();<span class="hljs-comment">//获取生成的Token</span>
    verifyJWTToken(token);<span class="hljs-comment">//验证生成的Token</span>
}

<span class="hljs-comment">/**
 * 生成 JWT Token
 * */</span>
<span class="hljs-keyword">private</span> <span class="hljs-keyword">static</span> String <span class="hljs-title function_">createJWTToken</span><span class="hljs-params">()</span> <span class="hljs-keyword">throws</span> JWTCreationException {
    String secret=<span class="hljs-string">"secret"</span>;<span class="hljs-comment">//假设服务端秘钥</span>
    <span class="hljs-type">Algorithm</span> <span class="hljs-variable">algorithm</span> <span class="hljs-operator">=</span> Algorithm.HMAC256(secret);
    <span class="hljs-comment">//jwt 头部信息</span>
    Map&lt;String,Object&gt; map=<span class="hljs-keyword">new</span> <span class="hljs-title class_">HashMap</span>&lt;&gt;();
    map.put(<span class="hljs-string">"alg"</span>,<span class="hljs-string">"HS256"</span>);
    map.put(<span class="hljs-string">"typ"</span>,<span class="hljs-string">"JWT"</span>);

    <span class="hljs-type">Date</span> <span class="hljs-variable">nowDate</span> <span class="hljs-operator">=</span> <span class="hljs-keyword">new</span> <span class="hljs-title class_">Date</span>();
    <span class="hljs-type">Date</span> <span class="hljs-variable">expireDate</span> <span class="hljs-operator">=</span> AddDate(nowDate,<span class="hljs-number">2</span>*<span class="hljs-number">60</span>);<span class="hljs-comment">//120 分钟过期</span>

    String token= JWT.create()
            .withHeader(map)
            .withIssuer(<span class="hljs-string">"SERVICE"</span>) <span class="hljs-comment">//对应 paylaod iss 节点：签发人</span>
            .withClaim(<span class="hljs-string">"loginName"</span>,<span class="hljs-string">"fishpro"</span>)
            .withSubject(<span class="hljs-string">"this is a token demo"</span>)<span class="hljs-comment">//对应 paylaod sub 节点：主题</span>
            .withAudience(<span class="hljs-string">"Client"</span>)<span class="hljs-comment">//对应 paylaod aud 节点：受众</span>
            .withIssuedAt(nowDate)<span class="hljs-comment">//对应 paylaod iat 节点：生效时间</span>
            .withExpiresAt(expireDate) <span class="hljs-comment">//对应 paylaod  exp 签发人 节点：过期时间</span>
            .sign(algorithm);
    <span class="hljs-keyword">return</span>  token;
}


<span class="hljs-comment">/**
 * 验证 token
 * */</span>
<span class="hljs-keyword">private</span> <span class="hljs-keyword">static</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title function_">verifyJWTToken</span><span class="hljs-params">(String token)</span> <span class="hljs-keyword">throws</span> JWTVerificationException {
    Algorithm algorithm=Algorithm.HMAC256(<span class="hljs-string">"secret"</span>);
    <span class="hljs-type">JWTVerifier</span> <span class="hljs-variable">verifier</span> <span class="hljs-operator">=</span> JWT.require(algorithm)
            .withIssuer(<span class="hljs-string">"SERVICE"</span>)
            .build();

    <span class="hljs-type">DecodedJWT</span> <span class="hljs-variable">jwt</span> <span class="hljs-operator">=</span>verifier.verify(token);
    String subject=jwt.getSubject();
    Map&lt;String,Claim&gt; claims=jwt.getClaims();
    <span class="hljs-type">Claim</span> <span class="hljs-variable">claim</span> <span class="hljs-operator">=</span> claims.get(<span class="hljs-string">"loginName"</span>);
    System.out.println(<span class="hljs-string">"自定义 claim："</span>+claim.asString());

    List&lt;String&gt; audience = jwt.getAudience();
    System.out.println(<span class="hljs-string">"subject 值："</span>+subject);
    System.out.println(<span class="hljs-string">"audience 值："</span>+audience.get(<span class="hljs-number">0</span>));
}

<span class="hljs-comment">/**
 * 时间加减法
 * */</span>
<span class="hljs-keyword">private</span> <span class="hljs-keyword">static</span> Date <span class="hljs-title function_">AddDate</span><span class="hljs-params">(Date date,Integer minute)</span>{
    <span class="hljs-keyword">if</span>(<span class="hljs-literal">null</span>==date)
        date=<span class="hljs-keyword">new</span> <span class="hljs-title class_">Date</span>();
    Calendar cal=<span class="hljs-keyword">new</span> <span class="hljs-title class_">GregorianCalendar</span>();
    cal.setTime(date);
    cal.add(Calendar.MINUTE, minute);
    <span class="hljs-keyword">return</span> cal.getTime();

}



}

2.5 演示效果

右键 JwtApplication 选择 Run JwtApplication ，观察 console 窗口

演示效果