springboot+vue3无感知刷新token实战

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一、java后端

1、token构造实现类

①验证码方式实现类

②刷新token方式实现类

2、token相关操作：setCookie

①createToken

②refreshToken

二、前端（vue3+axios）

web网站中，前后端交互时，通常使用token机制来做认证，token一般会设置有效期，当token过了有效期后，用户需要重新登录授权获取新的token，但是某些业务场景下，用户不希望频繁的进行登录授权，但是安全考虑，token的有效期不能设置太长时间，所以有了刷新token的设计，无感知刷新token的机制更进一步优化了用户体验，本文是博主实际业务项目中基于springboot和vue3无感知刷新token的代码实战。

首先介绍无感知刷新token的实现思路：

①首次授权颁发token时，我们通过后端给前端请求response中写入两种cookie

- access_token

- refresh_token（超时时间比access_token长一些）

需要注意：

-后端setCookie时httpOnly=true（限制cookie只能被http请求携带使用，不能被js操作）

-前端axios请求参数withCredentials=true（http请求时，自动携带token）

②access_token失效时，抛出特殊异常，前后端约定http响应码（401），此时触发刷新token逻辑

③前段http请求钩子中，如果出现http响应码为401时，立即触发刷新token逻辑，同时缓存后续请求，刷新token结束后，依次续发缓存中的请求

一、java后端

后端java框架使用springboot，spring-security

登录接口：

/**
 * @author lichenhao
 * @date 2023/2/8 17:41
 */
@RestController
public class AuthController {

    /**
     * 登录方法
     *
     * @param loginBody 登录信息
     * @return 结果
     */
    @PostMapping("/oauth")
    public AjaxResult login(@RequestBody LoginBody loginBody) {
        ITokenGranter granter = TokenGranterBuilder.getGranter(loginBody.getGrantType());
        return granter.grant(loginBody);
    }
}


import lombok.Data;

/**
 * 用户登录对象
 *
 * @author lichenhao
 */
@Data
public class LoginBody {

    /**
     * 用户名
     */
    private String username;

    /**
     * 用户密码
     */
    private String password;

    /**
     * 验证码
     */
    private String code;

    /**
     * 唯一标识
     */
    private String uuid;

    /*
     * grantType 授权类型
     * */
    private String grantType;

    /*
    * 是否直接强退该账号登陆的其他客户端
    * */
    private Boolean forceLogoutFlag;
}

token构造接口类和token实现类构造器如下：

/**
 * @author lichenhao
 * @date 2023/2/8 17:29
 * <p>
 * 获取token
 */
public interface ITokenGranter {

    AjaxResult grant(LoginBody loginBody);
}


/**
 * @author lichenhao
 * @date 2023/2/8 17:29
 */
@AllArgsConstructor
public class TokenGranterBuilder {

    /**
     * TokenGranter缓存池
     */
    private static final Map<String, ITokenGranter> GRANTER_POOL = new ConcurrentHashMap<>();

    static {
        GRANTER_POOL.put(CaptchaTokenGranter.GRANT_TYPE, SpringUtils.getBean(CaptchaTokenGranter.class));
        GRANTER_POOL.put(RefreshTokenGranter.GRANT_TYPE, SpringUtils.getBean(RefreshTokenGranter.class));
    }

    /**
     * 获取TokenGranter
     *
     * @param grantType 授权类型
     * @return ITokenGranter
     */
    public static ITokenGranter getGranter(String grantType) {
        ITokenGranter tokenGranter = GRANTER_POOL.get(StringUtils.toStr(grantType, PasswordTokenGranter.GRANT_TYPE));
        if (tokenGranter == null) {
            throw new ServiceException("no grantType was found");
        } else {
            return tokenGranter;
        }
    }

}

这里通过LoginBody的grantType属性，指定实际的token构造实现类；同时，需要有token

本文我们用到了验证码方式和刷新token方式，如下

1、token构造实现类

①验证码方式实现类

/**
 * @author lichenhao
 * @date 2023/2/8 17:32
 */
@Component
public class CaptchaTokenGranter implements ITokenGranter {

    public static final String GRANT_TYPE = "captcha";

    @Autowired
    private SysLoginService loginService;

    @Override
    public AjaxResult grant(LoginBody loginBody) {
        String username = loginBody.getUsername();
        String code = loginBody.getCode();
        String password = loginBody.getPassword();
        String uuid = loginBody.getUuid();
        Boolean forceLogoutFlag = loginBody.getForceLogoutFlag();

        AjaxResult ajaxResult = validateLoginBody(username, password, code, uuid);
        // 验证码
        loginService.validateCaptcha(username, code, uuid);
        // 登录
        loginService.login(username, password, uuid, forceLogoutFlag);
        // 删除验证码
        loginService.deleteCaptcha(uuid);
        return ajaxResult;
    }

    private AjaxResult validateLoginBody(String username, String password, String code, String uuid) {
        if (StringUtils.isBlank(username)) {
            return AjaxResult.error("用户名必填");
        }
        if (StringUtils.isBlank(password)) {
            return AjaxResult.error("密码必填");
        }
        if (StringUtils.isBlank(code)) {
            return AjaxResult.error("验证码必填");
        }
        if (StringUtils.isBlank(uuid)) {
            return AjaxResult.error("uuid必填");
        }
        return AjaxResult.success();
    }
}


    /**
     * 登录验证
     *
     * @param username 用户名
     * @param password 密码
     * @return 结果
     */
    public void login(String username, String password, String uuid, Boolean forceLogoutFlag) {
        // 校验basic auth
        IClientDetails iClientDetails = tokenService.validBasicAuth();
        // 用户验证
        Authentication authentication = null;
        try {
            UsernamePasswordAuthenticationToken authenticationToken = new UsernamePasswordAuthenticationToken(username, password);
            AuthenticationContextHolder.setContext(authenticationToken);
            // 该方法会去调用UserDetailsServiceImpl.loadUserByUsername
            authentication = authenticationManager.authenticate(authenticationToken);
        } catch (Exception e) {
            if (e instanceof BadCredentialsException) {
                AsyncManager.me().execute(AsyncFactory.recordLogininfor(username, Constants.LOGIN_FAIL, MessageUtils.message("user.password.not.match")));
                throw new UserPasswordNotMatchException();
            } else {
                AsyncManager.me().execute(AsyncFactory.recordLogininfor(username, Constants.LOGIN_FAIL, e.getMessage()));
                throw new ServiceException(e.getMessage());
            }
        } finally {
            AuthenticationContextHolder.clearContext();
        }
        LoginUser loginUser = (LoginUser) authentication.getPrincipal();
        tokenService.setUserAgent(loginUser);
        Long customerId = loginUser.getUser().getCustomerId();
        Boolean singleClientFlag = SystemConfig.isSingleClientFlag();
        if(customerId != null){
            Customer customer = customerService.selectCustomerById(customerId);
            singleClientFlag = customer.getSingleClientFlag();
            log.info(String.format("客户【%s】单账号登录限制开关：%s", customer.getCode(), singleClientFlag));
        }
        if(singleClientFlag){
            List<SysUserOnline> userOnlineList = userOnlineService.getUserOnlineList(null, username);
            if(CollectionUtils.isNotEmpty(userOnlineList)){
                if(forceLogoutFlag != null && forceLogoutFlag){
                    // 踢掉其他使用该账号登陆的客户端
                    userOnlineService.forceLogoutBySysUserOnlineList(userOnlineList);
                }else{
                    throw new ServiceException("【" + username + "】已登录，是否仍然登陆", 400);
                }
            }
        }
        // 生成token
        tokenService.createToken(iClientDetails, loginUser, uuid);
        AsyncManager.me().execute(AsyncFactory.recordLogininfor(username, Constants.LOGIN_SUCCESS, MessageUtils.message("user.login.success")));
        recordLoginInfo(loginUser.getUserId());
    }

②刷新token方式实现类

/**
 * @author lichenhao
 * @date 2023/2/8 17:35
 */
@Component
public class RefreshTokenGranter implements ITokenGranter {

    public static final String GRANT_TYPE = "refresh_token";

    @Autowired
    private TokenService tokenService;

    @Override
    public AjaxResult grant(LoginBody loginBody) {
        tokenService.refreshToken();
        return AjaxResult.success();
    }
}

2、token相关操作：setCookie

①createToken

    /**
     * 创建令牌
     * 注意：access_token和refresh_token 使用同一个tokenId
     */
    public void createToken(IClientDetails clientDetails, LoginUser loginUser, String tokenId) {

        if(loginUser == null){
            throw new ForbiddenException("用户信息无效，请重新登陆！");
        }

        loginUser.setTokenId(tokenId);

        String username = loginUser.getUsername();
        String clientId = clientDetails.getClientId();

        // 设置jwt要携带的用户信息
        Map<String, Object> claimsMap = new HashMap<>();
        initClaimsMap(claimsMap, loginUser);

        long nowMillis = System.currentTimeMillis();
        Date now = new Date(nowMillis);

        int accessTokenValidity = clientDetails.getAccessTokenValidity();
        long accessTokenExpMillis = nowMillis + accessTokenValidity * MILLIS_SECOND;
        Date accessTokenExpDate = new Date(accessTokenExpMillis);
        String accessToken = createJwtToken(SecureConstant.ACCESS_TOKEN, accessTokenExpDate, now, JWT_TOKEN_SECRET, claimsMap, clientId, tokenId, username);

        int refreshTokenValidity = clientDetails.getRefreshTokenValidity();
        long refreshTokenExpMillis = nowMillis + refreshTokenValidity * MILLIS_SECOND;
        Date refreshTokenExpDate = new Date(refreshTokenExpMillis);
        String refreshToken = createJwtToken(SecureConstant.REFRESH_TOKEN, refreshTokenExpDate, now, JWT_REFRESH_TOKEN_SECRET, claimsMap, clientId, tokenId, username);

        // 写入cookie中
        HttpServletResponse response = ServletUtils.getResponse();
        WebUtil.setCookie(response, SecureConstant.ACCESS_TOKEN, accessToken, accessTokenValidity);
        WebUtil.setCookie(response, SecureConstant.REFRESH_TOKEN, refreshToken, refreshTokenValidity);

        //插入缓存（过期时间为最长过期时间=refresh_token的过期时间 理论上，保持操作的情况下，一直会被刷新）
        loginUser.setLoginTime(nowMillis);
        loginUser.setExpireTime(refreshTokenExpMillis);
        updateUserCache(loginUser);
    }

    private void initClaimsMap(Map<String, Object> claims, LoginUser loginUser) {
        // 添加jwt自定义参数
    }

    /**
     * 生成jwt token
     *
     * @param jwtTokenType token类型：access_token、refresh_token
     * @param expDate      token过期日期
     * @param now          当前日期
     * @param signKey      签名key
     * @param claimsMap    jwt自定义信息（可携带额外的用户信息）
     * @param clientId     应用id
     * @param tokenId      token的唯一标识（建议同一组 access_token、refresh_token 使用一个）
     * @param subject      jwt下发的用户标识
     * @return token字符串
     */
    private String createJwtToken(String jwtTokenType, Date expDate, Date now, String signKey, Map<String, Object> claimsMap, String clientId, String tokenId, String subject) {

        JwtBuilder jwtBuilder = Jwts.builder().setHeaderParam("typ", "JWT")
                .setId(tokenId)
                .setSubject(subject)
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS512, signKey);

        //设置JWT参数（user维度）
        claimsMap.forEach(jwtBuilder::claim);

        //设置应用id
        jwtBuilder.claim(SecureConstant.CLAIMS_CLIENT_ID, clientId);

        //设置token type
        jwtBuilder.claim(SecureConstant.CLAIMS_TOKEN_TYPE, jwtTokenType);

        //添加Token过期时间
        jwtBuilder.setExpiration(expDate).setNotBefore(now);
        return jwtBuilder.compact();
    }

    /*
     * 更新缓存中的用户信息
     * */
    public void updateUserCache(LoginUser loginUser) {
        // 根据tokenId将loginUser缓存
        String userKey = getTokenKey(loginUser.getTokenId());
        redisService.setCacheObject(userKey, loginUser, parseIntByLong(loginUser.getExpireTime() - loginUser.getLoginTime()), TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    private String getTokenKey(String uuid) {
        return "login_tokens:" + uuid;
    }

②refreshToken

    /**
     * 刷新令牌有效期
     */
    public void refreshToken() {
        // 从cookie中拿到refreshToken
        String refreshToken = WebUtil.getCookieVal(ServletUtils.getRequest(), SecureConstant.REFRESH_TOKEN);
        if (StringUtils.isBlank(refreshToken)) {
            throw new ForbiddenException("认证失败！");
        }
        // 验证 refreshToken 是否有效
        Claims claims = parseToken(refreshToken, JWT_REFRESH_TOKEN_SECRET);
        if (claims == null) {
            throw new ForbiddenException("认证失败！");
        }
        String clientId = StringUtils.toStr(claims.get(SecureConstant.CLAIMS_CLIENT_ID));
        String tokenId = claims.getId();
        LoginUser loginUser = getLoginUserByTokenId(tokenId);
        if(loginUser == null){
            throw new ForbiddenException("用户信息无效，请重新登陆！");
        }
        IClientDetails clientDetails = getClientDetailsService().loadClientByClientId(clientId);
        // 删除原token缓存
        delLoginUserCache(tokenId);
        // 重新生成token
        createToken(clientDetails, loginUser, IdUtils.simpleUUID());
    }

    /**
     * 根据tokenId获取用户信息
     *
     * @return 用户信息
     */
    public LoginUser getLoginUserByTokenId(String tokenId) {
        String userKey = getTokenKey(tokenId);
        LoginUser user = redisService.getCacheObject(userKey);
        return user;
    }

    /**
     * 删除用户缓存
     */
    public void delLoginUserCache(String tokenId) {
        if (StringUtils.isNotEmpty(tokenId)) {
            String userKey = getTokenKey(tokenId);
            redisService.deleteObject(userKey);
        }
    }

③异常码

401：access_token无效，开始刷新token逻辑

403：refresh_token无效，或者其他需要跳转登录页面的场景

二、前端（vue3+axios）

// 创建axios实例
const service = axios.create({
    // axios中请求配置有baseURL选项，表示请求URL公共部分
    baseURL: import.meta.env.VITE_APP_BASE_API,
    // 超时
    timeout: 120000,
    withCredentials: true
})

// request拦截器
service.interceptors.request.use(config => {
    // do something
    return config
}, error => {

})


// 响应拦截器
service.interceptors.response.use(res => {
        loadingInstance?.close()
        loadingInstance = null
        // 未设置状态码则默认成功状态
        const code = res.data.code || 200;
        // 获取错误信息
        const msg = errorCode[code] || res.data.msg || errorCode['default']
        if (code === 500) {
            ElMessage({message: msg, type: 'error'})
            return Promise.reject(new Error(msg))
        } else if (code === 401) {
            return refreshFun(res.config);
        } else if (code === 601) {
            ElMessage({message: msg, type: 'warning'})
            return Promise.reject(new Error(msg))
        } else if (code == 400) {
            // 需要用户confirm是否强制登陆
            return Promise.resolve(res.data)
        } else if (code !== 200) {
            ElNotification.error({title: msg})
            return Promise.reject('error')
        } else {
            return Promise.resolve(res.request.responseType === 'blob' ? res : res.data)
        }
    },
    error => {
        loadingInstance?.close()
        loadingInstance = null
        if (error.response.status == 401) {
            return refreshFun(error.config);
        }
        let {message} = error;
        if (message == "Network Error") {
            message = "后端接口连接异常";
        } else if (message.includes("timeout")) {
            message = "系统接口请求超时";
        } else {
            message = error.response.data ? error.response.data.msg : 'message'
        }
        ElMessage({message: message, type: 'error', duration: 5 * 1000})
        return Promise.reject(error)
    }
)

// 正在刷新标识，避免重复刷新
let refreshing = false;
// 请求等待队列
let waitQueue = [];

function refreshFun(config) {
    if (refreshing == false) {
        refreshing = true;
        return useUserStore().refreshToken().then(() => {
            waitQueue.forEach(callback => callback()); // 已成功刷新token，队列中的所有请求重试
            waitQueue = [];
            refreshing = false;
            return service(config)
        }).catch((err) => {
            waitQueue = [];
            refreshing = false;
            if (err.response) {
                if (err.response.status === 403) {
                    ElMessageBox.confirm('登录状态已过期（认证失败），您可以继续留在该页面，或者重新登录', '系统提示', {
                        confirmButtonText: '重新登录',
                        cancelButtonText: '取消',
                        type: 'warning'
                    }).then(() => {
                        useUserStore().logoutClear();
                        router.push(`/login`);
                    }).catch(() => {

                    });
                    return Promise.reject()
                } else {
                    console.log('err:' + (err.response && err.response.data.msg) ? err.response.data.msg : err)
                }
            } else {
                ElMessage({
                    message: err.message,
                    type: 'error',
                    duration: 5 * 1000
                })
            }
        })
    } else {
        // 正在刷新token，返回未执行resolve的Promise,刷新token执行回调
        return new Promise((resolve => {
            waitQueue.push(() => {
                resolve(service(config))
            })
        }))
    }
}

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