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springboot jwt（长文讲解）

更新时间: 2025-03-17 17:14:48

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在现代 Web 开发中，用户身份认证与授权是核心功能之一。随着微服务架构的普及，传统的 Session 基于服务器的认证方式逐渐显露出不足。Spring Boot 作为 Java 后端开发的主流框架，结合 JWT（JSON Web Token）技术，能够提供轻量、分布式、无状态的认证解决方案。本文将从零开始，逐步讲解如何在 Spring Boot 中实现 JWT 认证机制，帮助开发者快速掌握这一实用技术。

一、JWT 技术解析

1.1 什么是 JWT？

JWT（JSON Web Token）是一种开放标准（RFC 7519），用于在双方之间安全地传输信息。它通过加密算法生成一个紧凑且自包含的字符串，通常用于身份验证和信息交换。可以将其想象为一张“数字通行证”：用户登录成功后，服务器生成一个包含用户身份和权限的 JWT，后续请求携带该 Token，服务器通过验证 Token 内容即可完成身份校验，无需维护 Session 状态。

1.2 JWT 的组成与结构

一个典型的 JWT 由三部分组成，用点号（.）分隔：

Header（头部）：包含 Token 的类型（JWT）和使用的签名算法（如 HMAC SHA256 或 RSA）。
Payload（负载）：存储实际数据，例如用户 ID、权限、过期时间等。
Signature（签名）：通过 Header、Payload 和密钥（Secret）组合生成，用于验证 Token 的完整性和合法性。

示例：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VyX2lkIjoiMTIzNDU2IiwibmFtZSI6ImFkbWluIiwiaWF0IjoxNjg0NTQ0NDAwfQ.HMAC_SIGNATURE

1.3 JWT 的核心优势

无状态性：服务器无需存储 Token，降低内存消耗，适合分布式系统。
安全性高：通过签名防止篡改，支持 HTTPS 传输加密。
跨域友好：Token 可以通过 HTTP 请求头直接传递，适合单页应用（SPA）和移动端。

二、Spring Boot 与 JWT 的集成步骤

2.1 项目环境准备

在 Maven 的 pom.xml 中添加依赖：

<!-- Spring Boot Web 依赖 -->  
<dependency>  
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>  
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>  
</dependency>  

<!-- JWT 依赖 -->  
<dependency>  
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>  
    <artifactId>jjwt-api</artifactId>  
    <version>0.11.5</version>  
</dependency>  
<dependency>  
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>  
    <artifactId>jjwt-impl</artifactId>  
    <version>0.11.5</version>  
</dependency>  
<dependency>  
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>  
    <artifactId>jjwt-jackson</artifactId>  
    <version>0.11.5</version>  
</dependency>

2.2 实现 JWT 工具类

创建 JwtUtil 类，封装 Token 的生成与解析逻辑：

import io.jsonwebtoken.*;  
import java.util.Date;  

public class JwtUtil {  
    private static final String SECRET_KEY = "your_secret_key"; // 需要保密的密钥  
    private static final long EXPIRATION_TIME = 864_000_000; // 10天（单位：毫秒）  

    // 生成 Token  
    public static String generateToken(String username) {  
        return Jwts.builder()  
                .setSubject(username)  
                .setIssuedAt(new Date())  
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRATION_TIME))  
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS512, SECRET_KEY)  
                .compact();  
    }  

    // 解析 Token  
    public static String extractUsername(String token) {  
        return Jwts.parser()  
                .setSigningKey(SECRET_KEY)  
                .parseClaimsJws(token)  
                .getBody()  
                .getSubject();  
    }  

    // 验证 Token  
    public static boolean validateToken(String token) {  
        try {  
            Jwts.parser().setSigningKey(SECRET_KEY).parseClaimsJws(token);  
            return true;  
        } catch (JwtException | IllegalArgumentException e) {  
            return false;  
        }  
    }  
}

2.3 配置 Spring Security

创建 SecurityConfig 类，配置基于 JWT 的认证逻辑：

@Configuration  
@EnableWebSecurity  
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {  

    @Override  
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {  
        http.cors().and().csrf().disable()  
            .sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS)  
            .and()  
            .authorizeRequests()  
            .antMatchers("/api/auth/**").permitAll() // 允许登录接口  
            .anyRequest().authenticated(); // 其他接口需认证  

        // 添加 JWT 过滤器  
        http.addFilterBefore(new JwtFilter(), UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);  
    }  
}

2.4 实现 JWT 过滤器

创建 JwtFilter 类，拦截请求并验证 Token：

public class JwtFilter extends OncePerRequestFilter {  

    @Override  
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request,  
                                    HttpServletResponse response,  
                                    FilterChain filterChain)  
            throws ServletException, IOException {  

        final String authorizationHeader = request.getHeader("Authorization");  

        if (authorizationHeader != null && authorizationHeader.startsWith("Bearer ")) {  
            String token = authorizationHeader.substring(7);  

            if (JwtUtil.validateToken(token)) {  
                String username = JwtUtil.extractUsername(token);  
                UsernamePasswordAuthenticationToken authentication =  
                        new UsernamePasswordAuthenticationToken(username, null, new ArrayList<>());  
                SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);  
            }  
        }  
        filterChain.doFilter(request, response);  
    }  
}

三、实战案例：用户登录与资源保护

3.1 用户登录接口

创建 AuthController，提供登录接口：

@RestController  
@RequestMapping("/api/auth")  
public class AuthController {  

    @PostMapping("/login")  
    public ResponseEntity<?> login(@RequestBody LoginRequest request) {  
        // 验证用户名和密码（此处简化逻辑）  
        if ("admin".equals(request.getUsername()) && "password".equals(request.getPassword())) {  
            String token = JwtUtil.generateToken(request.getUsername());  
            return ResponseEntity.ok().body(Map.of("token", "Bearer " + token));  
        }  
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).build();  
    }  
}  

class LoginRequest {  
    private String username;  
    private String password;  
    // 省略 getter/setter  
}

3.2 受保护的资源接口

创建 UserController，保护用户信息接口：

@RestController  
@RequestMapping("/api/users")  
public class UserController {  

    @GetMapping("/profile")  
    public ResponseEntity<?> getUserProfile() {  
        Authentication authentication = SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();  
        return ResponseEntity.ok().body(Map.of("user", authentication.getName()));  
    }  
}

四、安全性增强与最佳实践

4.1 密钥管理

密钥保密：将 SECRET_KEY 存储在安全的配置中心或环境变量中，避免硬编码。
定期轮换密钥：防止密钥泄露导致的历史 Token 被滥用。

4.2 Token 黑名单机制

通过 Redis 或数据库记录已失效的 Token，实现 Token 的主动注销功能。

4.3 防止 Token 泄露

在前端使用 HttpOnly Cookie 存储 Token，避免 XSS 攻击。
设置 Token 的合理有效期（如 15 分钟），配合刷新 Token（Refresh Token）机制。

4.4 算法选择

推荐使用 HMAC-SHA256 或 RS256（基于 RSA 公钥/私钥对），避免使用弱加密算法。

五、常见问题与解决方案

5.1 Token 过期如何处理？

可以实现刷新 Token 机制：前端在 Token 过期前，使用刷新 Token 请求新 Token。

5.2 如何防止 Token 被篡改？

签名算法会校验 Token 的完整性，若内容被篡改，服务器会拒绝处理。

5.3 如何实现权限分级？

在 Payload 中添加 role 字段，结合 Spring Security 的 @PreAuthorize 注解控制接口权限。

六、结论

Spring Boot 结合 JWT 技术，为开发者提供了一种高效、安全的认证解决方案。通过本文的分步讲解，读者可以掌握从 JWT 原理到 Spring Boot 实现的完整流程，并能够根据实际需求扩展安全性措施。随着微服务和 API 经济的发展，掌握这一技术将成为开发者应对复杂认证场景的重要能力。

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springboot jwt（长文讲解）

一、JWT 技术解析

1.1 什么是 JWT？

1.2 JWT 的组成与结构

1.3 JWT 的核心优势

二、Spring Boot 与 JWT 的集成步骤

2.1 项目环境准备

2.2 实现 JWT 工具类

2.3 配置 Spring Security

2.4 实现 JWT 过滤器

三、实战案例：用户登录与资源保护

3.1 用户登录接口

3.2 受保护的资源接口

四、安全性增强与最佳实践

4.1 密钥管理

4.2 Token 黑名单机制

4.3 防止 Token 泄露

4.4 算法选择

五、常见问题与解决方案

5.1 Token 过期如何处理？

5.2 如何防止 Token 被篡改？

5.3 如何实现权限分级？

六、结论

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