SpringBoot实现扫码登录

一、概述

1、扫码登录介绍

二维码扫描登录原理

二维码登录本质上也是一种登录认证方式。既然是登录认证，要做的也就两件事情：告诉系统我是谁，以及向系统证明我是谁。

比如账号密码登录，账号就是告诉系统我是谁，密码就是向系统证明我是谁; 比如手机验证码登录，手机号就是告诉系统我是谁，验证码就是向系统证明我是谁;

2、扫码登录原理

PC 端发送 “扫码登录” 请求，服务端生成二维码 id，并存储二维码的过期时间、状态等信息
PC 端获取二维码并显示
PC 端开始轮询检查二维码的状态，二维码最初为 "待扫描"状态
手机端扫描二维码，获取二维码 id
手机端向服务端发送 “扫码” 请求，请求中携带二维码 id、手机端 token 以及设备信息
服务端验证手机端用户的合法性，验证通过后将二维码状态置为 “待确认”，并将用户信息与二维码关联在一起，之后为手机端生成一个一次性 token，该 token 用作确认登录的凭证
PC 端轮询时检测到二维码状态为 “待确认”
手机端向服务端发送 “确认登录” 请求，请求中携带着二维码 id、一次性 token 以及设备信息
服务端验证一次性 token，验证通过后将二维码状态置为 “已确认”，并为 PC 端生成 PC 端 token
PC 端轮询时检测到二维码状态为 “已确认”，并获取到了 PC 端 token，之后 PC 端不再轮询
PC 端通过 PC 端 token 访问服务端

二、扫码登录实战(轮询版)

1、环境准备

SpringBoot
Lombok
Redis

2、RedisTemplate序列化

//序列化RedisTemplate
@Configuration
public class RedisConfig {
    // 编写自己的RedisTemplate
    @Bean
    @SuppressWarnings("all")
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        //序列化配置
        Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
        ObjectMapper om = new ObjectMapper();
        // 指定要序列化的域，field,get和set,以及修饰符范围，ANY是都有包括private和public
        om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        // 指定序列化输入的类型，类必须是非final修饰的，final修饰的类，比如String,Integer等会跑出异常
        // 序列化时会自动增加类类型，否则无法反序列化
        om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
        jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);
        //String的序列化
        StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer();
        // key采用String的序列化方式
        template.setKeySerializer(stringRedisSerializer);
        // hash采用String序列方式
        template.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer);
        // value采用jackson
        template.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        // hash的value采用jackson
        template.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }
}

3、Token工具类

/**
 * token的工具类
 * 使用jwt生成/验证token（jwt JSON Web Token）
 * jwt由三部分组成: 头部（header).载荷（payload).签证（signature)
 * <p>
 * 1.header头部承载两部分信息：
 * {
 *   “type”: “JWT”, 声明类型，这里是jwt
 *   “alg”: “HS256” 声明加密的算法 通常直接使用 HMAC SHA256
 * }
 * 将头部进行base64加密, 构成了第一部分
 * <p>
 * 2.payload载荷就是存放有效信息的地方
 *  (1).标准中注册的声明
 *  (2).公共的声明 （一般不建议存放敏感信息）
 *  (3).私有的声明 （一般不建议存放敏感信息）
 * 将其进行base64加密，得到Jwt的第二部分
 * <p>
 * 3.signature签证信息由三部分组成：
 * (1).header (base64后的)
 * (2).payload (base64后的)
 * (3).secret
 * 需要base64加密后的header和base64加密后的payload连接组成的字符串，
 * 然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密，构成了jwt的第三部分
 */
@Slf4j
public class TokenUtil {
    /**
     * token的失效时间:25天
     */
    private final static long TIME_OUT = 25 * 24 * 60 * 60 *1000L;

    /**
     * token的密钥
     */
    private final static String SECRET = "shawn222";

    /**
     * 生成token
     *
     * @return String
     */
    public static String token(String userId) {
        String token = null;
        try {
            Date date = new Date(System.currentTimeMillis() + TIME_OUT);
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(SECRET);
            Map<String, Object> headers = new HashMap<>();
            headers.put("type", "jwt");
            headers.put("alg", "HS256");
            token = JWT.create()
                    .withClaim("account", userId)
                    .withExpiresAt(date)
                    .withHeader(headers)
                    .sign(algorithm);
        } catch (IllegalArgumentException | JWTCreationException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return token;
    }

    /**
     * token验证
     *
     * @param token token
     * @return String
     */
    public static boolean verify(String token) {
        try {
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(SECRET);
            JWTVerifier jwtVerifier = JWT.require(algorithm).build();
            DecodedJWT decodedJWT = jwtVerifier.verify(token);
            // 客户端可以解密 所以一般不建议存放敏感信息
            log.info("account:" + decodedJWT.getClaim("account").asString());
            return true;
        } catch (IllegalArgumentException | JWTVerificationException e) {
            e.printStackTrace();
            return false;
        }

    }

4、定义扫码状态

public enum CodeStatus {

    /**
     * 过期
     */
    EXPIRE,

    /**
     * 未使用的二维码
     */
    UNUSED,

    /**
     * 已扫码, 等待确认
     */
    CONFIRMING,

    /**
     * 确认登录成功
     */
    CONFIRMED

}

5、定义返回类

@Data
@NoArgsConstructor
public class CodeVO<T> {

    /**
     * 二维码状态
     */
    private CodeStatus codeStatus;

    /**
     * 提示消息
     */
    private String message;

    /**
     * 正式 token
     */
    private T token;

    public CodeVO(CodeStatus codeStatus) {
        this.codeStatus = codeStatus;
    }

    public CodeVO(CodeStatus codeStatus,String message) {
        this.codeStatus = codeStatus;
        this.message = message;
    }

    public CodeVO(CodeStatus codeStatus,String message,T token) {
        this.codeStatus = codeStatus;
        this.message = message;
        this.token=token;
    }

}

6、定义二维码工具类

/**
 * 二维码工具类
 */
public class CodeUtil {

    /**
     * 获取过期二维码存储信息
     *
     * @return 二维码值对象
     */
    public static CodeVO getExpireCodeInfo() {
        return new CodeVO(CodeStatus.EXPIRE,"二维码已更新");
    }

    /**
     * 获取未使用二维码存储信息
     *
     * @return 二维码值对象
     */
    public static CodeVO getUnusedCodeInfo() {
        return new CodeVO(CodeStatus.UNUSED,"二维码等待扫描");
    }

    /**
     * 获取已扫码二维码存储信息
     */
    public static CodeVO getConfirmingCodeInfo() {
        return new CodeVO(CodeStatus.CONFIRMING,"二维码扫描成功，等待确认");
    }

    /**
     * 获取已扫码确认二维码存储信息
     * @return 二维码值对象
     */
    public static CodeVO getConfirmedCodeInfo(String token) {
        return new CodeVO(CodeStatus.CONFIRMED, "二维码已确认",token);
    }

}

7、编写相应方法

@Slf4j
@Service
public class LoginService {

    @Resource
    RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

     /**
     * 生成uuid
     */
    public CommonResult<String> generateUUID(){
        try{
            String uuid = UUID.randomUUID().toString();
            redisTemplate.opsForValue().set(RedisKeyUtil.getScanUUID(uuid),
                    CodeUtil.getUnusedCodeInfo(),RedisKeyUtil.getTimeOut(), TimeUnit.MINUTES);
            return new CommonResult<>(uuid);
        }catch (Exception e){
            log.warn("redis二维码生成异常{}",e.getMessage());
        }

        return new CommonResult("二维码异常，请重新扫描",400);

    }
    
    /**
     * uuid状态信息
     */
    public CommonResult<CodeVO> getInfoUUID(String uuid) {

        Object object = redisTemplate.opsForValue().get(RedisKeyUtil.getScanUUID(uuid));
        if(object==null){
            return new CommonResult("二维码不存在或者已过期",400);
        }
        return new CommonResult<>((CodeVO)object);
    }
    
    
    /**
     * 扫描登录，去确认二维码
     */
    public CommonResult scanQrLogin(String uuid, String account) {
        try {
            Object o = redisTemplate.opsForValue().get(RedisKeyUtil.getScanUUID(uuid));
            if(null==o){
                return new CommonResult<>("二维码异常，请重新扫描",400);
            }
            CodeVO codeVO = (CodeVO) o;
            //获取状态
            CodeStatus codeStatus = codeVO.getCodeStatus();
            // 如果未使用
            if(codeStatus==CodeStatus.UNUSED){
                redisTemplate.opsForValue().set(RedisKeyUtil.getScanUUID(uuid),
                        CodeUtil.getConfirmingCodeInfo(),RedisKeyUtil.getTimeOut(), TimeUnit.MINUTES);
                //你的逻辑
                
                return new CommonResult<>("请确认登录",200,null);
            }
        }catch (Exception e){
            log.warn("二维码异常{}",e.getMessage());
            return new CommonResult<>("内部错误",500);
        }
        return new CommonResult<>("二维码异常，请重新扫描",400);
    }
    
    /**
     * 确认登录，返回学生token以及对应信息
     * @param uuid
     * @param id 学生id
     * @return
     */
    public CommonResult confirmQrLogin(String uuid, String id) {

        try{
            CodeVO codeVO = (CodeVO) redisTemplate.opsForValue().get(RedisKeyUtil.getScanUUID(uuid));
            if(null==codeVO){
                return new CommonResult<>("二维码已经失效，请重新扫描",400);
            }
            //获取状态
            CodeStatus codeStatus = codeVO.getCodeStatus();
            // 如果正在确认中,查询学生信息
            if(codeStatus==CodeStatus.CONFIRMING){
                //你的逻辑

                // 生成token
                String token = TokenUtil.token(studentLoginVO.getAccount());
                
                //redis二维码状态修改，PC可以获取到
                redisTemplate.opsForValue().set(RedisKeyUtil.getScanUUID(uuid),
                        CodeUtil.getConfirmedCodeInfo(token),RedisKeyUtil.getTimeOut(), TimeUnit.MINUTES);
                
                
                return new CommonResult<>("登陆成功",200);
            }
            return new CommonResult<>("二维码异常，请重新扫描",400);
        }
        catch (Exception e){
            log.error("确认二维码异常{}",e);
            return new CommonResult<>("内部错误",500);
        }
    }
}

三、扫码登录(长连接版)

当然不仅仅包括短轮训，还有SSE(Server-Send Events，可以用WebFlux实现)以及WebSocket长连接实现，可以参考：Spring Boot + Web Socket 实现扫码登录

参考文章：

Java 语言实现简易版扫码登录

Java实现二维码扫描登录

-------------本文结束^-^感谢您的阅读-------------

本文作者： Shawn
发布时间： 2022-05-30
最后更新： 2023-03-17
本文标题： SpringBoot实现扫码登录
本文链接： https://blog.shawncoding.top/posts/d9197020.html
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