关于JWT Token 自动续期的解决方案

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前言

在前后端分离的开发模式下，前端用户登录成功后后端服务会给用户颁发一个jwt token。前端(如vue)在接收到jwt token后会将token存储到LocalStorage中。

后续每次请求都会将此token放在请求头中传递到后端服务，后端服务会有一个过滤器对token进行拦截校验，校验token是否过期，如果token过期则会让前端跳转到登录页面重新登录。

因为jwt token中一般会包含用户的基础信息，为了保证token的安全性，一般会将token的过期时间设置的比较短。

但是这样又会导致前端用户需要频繁登录（token过期），甚至有的表单比较复杂，前端用户在填写表单时需要思考较长时间，等真正提交表单时后端校验发现token过期失效了不得不跳转到登录页面。

如果真发生了这种情况前端用户肯定是要骂人的，用户体验非常不友好。本篇内容就是在前端用户无感知的情况下实现token的自动续期，避免频繁登录、表单填写内容丢失情况的发生。

实现原理

jwt token自动续期的实现原理如下：

  1. 登录成功后将用户生成的 jwt token 作为key、value存储到cache缓存里面 (这时候key、value值一样)，将缓存有效期设置为 token有效时间的2倍。
  2. 当该用户再次请求时，通过后端的一个 jwt Filter 校验前端token是否是有效token，如果token无效表明是非法请求，直接抛出异常即可；
  3. 根据规则取出cache token，判断cache token是否存在，此时主要分以下几种情况：
    • cache token 不存在
      这种情况表明该用户账户空闲超时，返回用户信息已失效，请重新登录。
    • cache token 存在，则需要使用jwt工具类验证该cache token 是否过期超时，不过期无需处理。
      过期则表示该用户一直在操作只是token失效了，后端程序会给token对应的key映射的value值重新生成jwt token并覆盖value值，该缓存生命周期重新计算。

实现逻辑的核心原理：
前端请求Header中设置的token保持不变，校验有效性以缓存中的token为准。

代码实现（伪码）

  1. 登录成功后给用户签发token，并设置token的有效期
...
SysUser sysUser = userService.getUser(username,password);
if(null !== sysUser){
    String token = JwtUtil.sign(sysUser.getUsername(), 
sysUser.getPassword());
}
...


public static String sign(String username, String secret) {
    //设置token有效期为30分钟
	Date date = new Date(System.currentTimeMillis() + 30 * 60 * 1000);
	//使用HS256生成token,密钥则是用户的密码
	Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(secret);
	// 附带username信息
	return JWT.create().withClaim("username", username).withExpiresAt(date).sign(algorithm);
}
  1. 将token存入redis，并设定过期时间，将redis的过期时间设置成token过期时间的两倍
Sting tokenKey = "sys:user:token" + token;
redisUtil.set(tokenKey, token);
redisUtil.expire(tokenKey, 30 * 60 * 2);
  1. 过滤器校验token，校验token有效性
public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    //从header中获取token
	String token = httpServletRequest.getHeader("token")
	if(null == token){
		throw new RuntimeException("illegal request，token is necessary!")
	}
    //解析token获取用户名
	String username = JwtUtil.getUsername(token);
	//根据用户名获取用户实体，在实际开发中从redis取
	User user = userService.findByUser(username);
    if(null == user){
		throw new RuntimeException("illegal request，token is Invalid!")
    }
	//校验token是否失效，自动续期
	if(!refreshToken(token,username,user.getPassword())){
		throw new RuntimeException("illegal request，token is expired!")
	}
	...
}
  1. 实现token的自动续期
public boolean refreshToken(String token, String userName, String passWord) {
	Sting tokenKey = "sys:user:token" + token ;
	String cacheToken = String.valueOf(redisUtil.get(tokenKey));
	if (StringUtils.isNotEmpty(cacheToken)) {
		// 校验token有效性，注意需要校验的是缓存中的token
		if (!JwtUtil.verify(cacheToken, userName, passWord)) {
			String newToken = JwtUtil.sign(userName, passWord);
			// 设置超时时间
			redisUtil.set(tokenKey, newToken) ;
			redisUtil.expire(tokenKey, 30 * 60 * 2);
		}
		return true;
	}
	return false;
}
...

public static boolean verify(String token, String username, String secret) {
	try {
		// 根据密码生成JWT效验器
		Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(secret);
		JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm).withClaim("username", username).build();
		// 效验TOKEN
		DecodedJWT jwt = verifier.verify(token);
		return true;
	} catch (Exception exception) {
		return false;
	}
}

本文中jwt的相关操作是基于 com.auth0.java-jwt 实现，大家可以通过阅读原文获取 JWTUtil 工具类。

小结

jwt token实现逻辑的核心原理是 前端请求Header中设置的token保持不变，校验有效性以缓存中的token为准，千万不要直接校验Header中的token。实现原理部分大家好好体会一下，思路比实现更重要！

JwtUtil

public class JwtUtil {
	// Token过期时间30分钟（用户登录过期时间是此时间的两倍，以token在reids缓存时间为准）
	public static final long EXPIRE_TIME = 30 * 60 * 1000;

	/**
	 * 校验token是否正确
	 * @param token  密钥
	 * @param secret 用户的密码
	 * @return 是否正确
	 */
	public static boolean verify(String token, String username, String secret) {
		try {
			// 根据密码生成JWT效验器
			Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(secret);
			JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm).withClaim("username", username).build();
			// 效验TOKEN
			DecodedJWT jwt = verifier.verify(token);
			return true;
		} catch (Exception exception) {
			return false;
		}
	}

	/**
	 * 获得token中的信息无需secret解密也能获得
	 * @return token中包含的用户名
	 */
	public static String getUsername(String token) {
		try {
			DecodedJWT jwt = JWT.decode(token);
			return jwt.getClaim("username").asString();
		} catch (JWTDecodeException e) {
			return null;
		}
	}

	/**
	 * 生成签名,30min后过期
	 */
	public static String sign(String username, String secret) {
		Date date = new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRE_TIME);
		//使用HS256生成token,密钥则是用户的密码
		Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(secret);
		// 附带username信息
		return JWT.create().withClaim("username", username).withExpiresAt(date).sign(algorithm);
	}

	/**
	 * 根据request中的token获取用户账号
	 * @param request
	 * @return
	 */
	public static String getUserNameByToken(HttpServletRequest request) {
		String accessToken = request.getHeader("X-Access-Token");
		String username = getUsername(accessToken);
		if (StringUtils.isEmpty(username)) {
			throw new RuntimeException("无法获取有效用户！");
		}
		return username;
	}

}
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