在Java中使用Jwt的示例代码

JWT 特点

JWT 默认是不加密,但也是可以加密的。生成原始 Token 以后,可以用密钥再加密一次。

JWT 不加密的情况下,不能将秘密数据写入 JWT。

JWT 不仅可以用于认证,也可以用于交换信息。有效使用 JWT,可以降低服务器查询数据库的次数。

JWT 的最大缺点是,由于服务器不保存 session 状态,因此无法在使用过程中废止某个 token,或者更改 token 的权限。也就是说,一旦 JWT 签发了,在到期之前就会始终有效,除非服务器部署额外的逻辑。

JWT 本身包含了认证信息,一旦泄露,任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用,JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限,使用时应该再次对用户进行认证。

1. JWT 的原理

Jwt官网:https://jwt.io

JWT 的原理是,服务器认证以后,生成一个 JSON 对象,发回给用户,就像下面这样。

{
  "name": "John Doe",
  "角色": "管理员",
  "到期时间": "2018年7月1日0点0分"
}

以后,用户与服务端通信的时候,都要发回这个 JSON 对象。服务器完全只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据,服务器在生成这个对象的时候,会加上签名(详见后文)。

服务器就不保存任何 session 数据了,也就是说,服务器变成无状态了,从而比较容易实现扩展。

2. JWT 的数据结构

JWT 大概就像下面这样。

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

它是一个很长的字符串,中间用点(.)分隔成三个部分。注意,JWT 内部是没有换行的,这里只是为了便于展示,将它写成了几行。

JWT 的三个组成部分依次如下。

  • · Header(头部)
  • · Payload(负载)
  • · Signature(签名)
# 写成一行,就是下面的样子
Header.Payload.Signature

2.1 Header

Header 部分是一个 JSON 对象,描述 JWT 的元数据,通常是下面的样子。

{
  "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。

最后,将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法转成字符串。

2.2 Payload

Payload 部分也是一个 JSON 对象,用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段,供选用。

  • 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

除了官方字段,你还可以在这个部分定义私有字段,下面就是一个例子

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "admin": true
}

JWT 默认是不加密的,任何人都可以读到,所以不要把秘密信息放在这个部分。

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。

2.3 Signature

Signature 部分是对前两部分的签名,防止数据篡改。

首先,需要指定一个密钥(secret)。这个密钥只有服务器才知道,不能泄露给用户。然后,使用 Header 里面指定的签名算法(默认是 HMAC SHA256),按照下面的公式产生签名。

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  secret)

算出签名以后,把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串,每个部分之间用"点"(.)分隔,就可以返回给用户。

3. 在 Java 中使用

依赖,这里使用的是 jjwt

<!-- Jwt https://mvnrepository.com/artifact/io.jsonwebtoken/jjwt -->
<dependency>
 <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
 <artifactId>jjwt</artifactId>
 <version>0.9.1</version>
</dependency>

使用

class DemoApplicationTests {
 // 加盐秘钥
 private String secret = "jwtSecretValue";

 public static void main(String[] args) {
  // 创建token
  String token = this.createToken(20);
//  String token = "eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.L1cCfQpCSzPOrxbHVqiMaT8ndRlZd2PuHzYE2TIqUA0";
  System.out.println("token --> " + token);

  // 解析token
  this.parseToken(token);
 }

 // 创建token
 public String createToken(Integer time) {
  // 过期时间, 默认10秒过期
  time = time == null ? 10 : time;
  long l = new Date().getTime() + time * 1000;
  Date expire = new Date(l);

  // 自定义信息
  Map<String, Object> map = new HashMap<>();
  map.put("name", "admin");

  JwtBuilder claim = Jwts.builder()
    // 设置签名算法和加盐秘钥
    .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, secret)
    // 设置过期时间
    .setExpiration(expire)
    // 自定义内容接受一个map
    .setClaims(map)
    // 唯一id {"id": "9527"}
    .setId("9527")
    // JWT的主体 {"sub": "jwtSubject"}
    .setSubject("jwtSubject")
    // jwt的签发时间 {"iat": "1618383146"}
    .setIssuedAt(new Date());
    // 自定义内容{"name": "admin"}
//    .claim("name", "admin");

  String token = claim.compact();

  // 解析token, jwt是经过Base64编码的
//  String[] ts = token.split("\\.");
//  for (String s : ts) {
//   System.out.print(s + " --> ");
//   System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(s));
//  }
//  System.out.println("===============================");

  return token;
 }

 // 解析token
 public void parseToken(String token) {
  System.out.println("====================开始解析JWT====================");

  System.out.println("token --> " + token);
  try {
   Claims body = Jwts.parser()
     // 签名秘钥
     .setSigningKey(secret)
     // 要解析的jwt
     .parseClaimsJws(token)
     .getBody();

   System.out.println("id --> " + body.getId());
   System.out.println("sub --> " + body.getSubject());
   System.out.println("自定义内容 name --> " + body.get("name"));
   System.out.println("iat 创建时间 --> " + body.getIssuedAt());
   Date expiration = body.getExpiration();
   System.out.print("过期时间 --> ");
   System.out.println(expiration == null ? expiration : expiration.toLocaleString());
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
   System.out.println("无效Token");
  }
  System.out.println("====================JWT解析结束====================");
 }
}
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