java登录校验及全局异常处理

长翅膀的云朵
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什么是登录校验？

所谓登录校验，指的是我们在服务器端接收到浏览器发送过来的请求之后，首先我们要对请求进行校验。先要校验一下用户登录了没有，如果用户已经登录了，就直接执行对应的业务操作就可以了；如果用户没有登录，此时就不允许他执行相关的业务操作，直接给前端响应一个错误的结果，最终跳转到登录页面，要求他登录成功之后，再来访问对应的数据。

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以员工管理系统为例

  1. 在员工登录成功后，需要将用户登录成功的信息存起来，记录用户已经登录成功的标记。
  2. 在浏览器发起请求时，需要在服务端进行统一拦截，拦截后进行登录校验。

实现技术

要完成以上操作，会涉及到web开发中的两个技术：

  1. 会话技术
  2. 统一拦截技术
拦截技术

而统一拦截技术现实方案也有两种：

  1. Servlet规范中的Filter过滤器
  2. Spring提供的interceptor拦截器

会话技术

什么是会话技术?

会话指的就是浏览器与服务器之间的一次连接，我们就称为一次会话。

在用户打开浏览器第一次访问服务器的时候，这个会话就建立了，直到有任何一方断开连接，此时会话就结束了。在一次会话当中，是可以包含多次请求和响应的

会话跟踪：一种维护浏览器状态的方法，服务器需要识别多次请求是否来自于同一浏览器，以便在同一次会话的多次请求间共享数据。

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注意：只有同一个浏览器发出来的请求才算是同一个会话

会话跟踪技术有三种：

  1. Cookie（客户端会话跟踪技术）

    • 数据存储在客户端浏览器当中

  2. Session（服务端会话跟踪技术）

    • 数据存储在储在服务端

  3. 令牌技术

会话跟踪方案实现

方案一 Cookie、

cookie 是客户端会话跟踪技术，它是存储在客户端浏览器的，在浏览器第一次发起请求来请求服务器的时候，在服务器端来设置一个cookie。

比如第一次请求了登录接口，登录接口执行完成之后，我们就可以设置一个cookie，在 cookie 当中我们就可以来存储用户相关的一些数据信息。比如我可以在 cookie 当中来存储当前登录用户的用户名，用户的ID。

服务器端在给客户端在响应数据的时候，会自动的将 cookie 响应给浏览器，浏览器接收到响应回来的 cookie 之后，会自动的将 cookie 的值存储在浏览器本地。接下来在后续的每一次请求当中，都会将浏览器本地所存储的 cookie 自动地携带到服务端。

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接下来在服务端我们就可以获取到 cookie 的值。我们可以去判断一下这个 cookie 的值是否存在，如果不存在这个cookie，就说明客户端之前是没有访问登录接口的；如果存在 cookie 的值，就说明客户端之前已经登录完成了。这样我们就可以基于 cookie 在同一次会话的不同请求之间来共享数据。

在介绍流程的时候，用了 3 个自动：

  • 服务器会 自动 的将 cookie 响应给浏览器。
  • 浏览器接收到响应回来的数据之后，会 自动 的将 cookie 存储在浏览器本地。
  • 在后续的请求当中，浏览器会 自动 的将 cookie 携带到服务器端。

为什么这一切都是自动化进行的？

是因为 cookie 它是 HTTP 协议当中所支持的技术，而各大浏览器厂商都支持了这一标准。在 HTTP 协议官方给我们提供了一个响应头和请求头：

  • 响应头 Set-Cookie ：设置Cookie数据的
  • 请求头 Cookie：携带Cookie数据的

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优缺点：

优点：HTTP协议中支持的技术（像Set-Cookie 响应头的解析以及 Cookie 请求头数据的携带，都是浏览器自动进行的，是无需我们手动操作的）

缺点：

  • 移动端APP(Android、IOS)中无法使用Cookie
  • 不安全，用户可以自己禁用Cookie
  • Cookie不能跨域
方案二 Session

Session，它是服务器端会话跟踪技术，所以它是存储在服务器端的。而 Session 的底层其实就是基于 Cookie 来实现的。

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优缺点：

  • 优点：Session是存储在服务端的，安全

  • 缺点：

    • 服务器集群环境下无法直接使用Session
    • 移动端APP(Android、IOS)中无法使用Cookie
    • 用户可以自己禁用Cookie
    • Cookie不能跨域

PS：Session 底层是基于Cookie实现的会话跟踪，如果Cookie不可用，则该方案，也就失效了。

方案三 令牌技术（主流使用）

令牌，其实它就是一个用户身份的标识，本质就是一个字符串。

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通过令牌技术来跟踪会话，我们就可以在浏览器发起请求。在请求登录接口的时候，如果登录成功，我就可以生成一个令牌，令牌就是用户的合法身份凭证。接下来我在响应数据的时候，我就可以直接将令牌响应给前端。

接下来我们在前端程序当中接收到令牌之后，就需要将这个令牌存储起来

优缺点

  • 优点：

    • 支持PC端、移动端
    • 解决集群环境下的认证问题
    • 减轻服务器的存储压力（无需在服务器端存储）

  • 缺点：需要自己实现（包括令牌的生成、令牌的传递、令牌的校验）

JWT令牌使用

JWT的组成：

（JWT令牌由三个部分组成，三个部分之间使用英文的点来分割）

  • 第一部分：Header(头）， 记录令牌类型、签名算法等。 例如：{"alg":"HS256","type":"JWT"}
  • 第二部分：Payload(有效载荷），携带一些自定义信息、默认信息等。 例如：{"id":"1","username":"Tom"}
  • 第三部分：Signature(签名），防止Token被篡改、确保安全性。将header、payload，并加入指定秘钥，通过指定签名算法计算而来。
JWT是如何将原始的JSON格式数据，转变为字符串的呢？

在生成JWT令牌时，会对JSON格式的数据进行一次编码：进行base64编码

Base64：是一种基于64个可打印的字符来表示二进制数据的编码方式。既然能编码，那也就意味着也能解码。所使用的64个字符分别是A到Z、a到z、 0- 9，一个加号，一个斜杠，加起来就是64个字符。任何数据经过base64编码之后，最终就会通过这64个字符来表示。当然还有一个符号，那就是等号。等号它是一个补位的符号

需要注意的是Base64是编码方式，而不是加密方式。

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JWT令牌登录认证流程：
  1. 在浏览器发起请求来执行登录操作，此时会访问登录的接口，如果登录成功之后，我们需要生成一个jwt令牌，将生成的 jwt令牌返回给前端。
  2. 前端拿到jwt令牌之后，会将jwt令牌存储起来。在后续的每一次请求中都会将jwt令牌携带到服务端。
  3. 服务端统一拦截请求之后，先来判断一下这次请求有没有把令牌带过来，如果没有带过来，直接拒绝访问，如果带过来了，还要校验一下令牌是否是有效。如果有效，就直接放行进行请求的处理。
使用JWT所需要的依赖：
<!-- JWT依赖-->
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.1</version>
</dependency>

Filter过滤器

什么是Filter？

  • Filter表示过滤器，是 JavaWeb三大组件(Servlet、Filter、Listener)之一。

  • 过滤器可以把对资源的请求拦截下来，从而实现一些特殊的功能

    • 使用了过滤器之后，要想访问web服务器上的资源，必须先经过滤器，过滤器处理完毕之后，才可以访问对应的资源。

  • 过滤器一般完成一些通用的操作，比如：登录校验、统一编码处理、敏感字符处理等。

Filter快速入门程序掌握过滤器的基本使用操作：
  • 第1步，定义过滤器 ：1.定义一个类，实现 Filter 接口，并重写其所有方法。
  • 第2步，配置过滤器：Filter类上加 @WebFilter 注解，配置拦截资源的路径。引导类上加 @ServletComponentScan 开启Servlet组件支持。
所实现的接口方法：
  • init方法：过滤器的初始化方法。在web服务器启动的时候会自动的创建Filter过滤器对象，在创建过滤器对象的时候会自动调用init初始化方法，这个方法只会被调用一次。
  • doFilter方法：这个方法是在每一次拦截到请求之后都会被调用，所以这个方法是会被调用多次的，每拦截到一次请求就会调用一次doFilter()方法。
  • destroy方法： 是销毁的方法。当我们关闭服务器的时候，它会自动的调用销毁方法destroy，而这个销毁方法也只会被调用一次。

1.需要在Filter类上添加一个注解：@WebFilter，并指定属性urlPatterns，通过这个属性指定过滤器要拦截哪些请求 2.还需要在启动类上面加上一个注解 @ServletComponentScan，通过这个 @ServletComponentScan 注解来开启SpringBoot项目对于Servlet组件的支持。

注意事项：

在过滤器Filter中，如果不执行放行操作，将无法访问后面的资源。 放行操作：chain.doFilter(request, response);

image.png

过滤器链

在一个web程序应用中有多个拦截器，两个过滤器就形成了一个过滤器链。 image.png

注意：以注解方式配置的Filter过滤器，它的执行优先级是按时过滤器类名（A-Z）的自动排序确定的，类名排名越靠前，优先级越高。

拦截器Interceptor

什么是拦截器？

  • 是一种动态拦截方法调用的机制，类似于过滤器。
  • 拦截器是Spring框架中提供的，用来动态拦截控制器方法的执行。

拦截器的作用：

  • 拦截请求，在指定方法调用前后，根据业务需要执行预先设定的代码。

拦截器的使用步骤和过滤器类似，也分为两步：

  1. 定义拦截器
  2. 注册配置拦截器

自定义拦截器： 实现HandlerInterceptor接口，并重写其所有方法

注意：

preHandle方法：目标资源方法执行前执行。 返回true：放行 返回false：不放行

postHandle方法：目标资源方法执行后执行

afterCompletion方法：视图渲染完毕后执行，最后执行

注册配置拦截器：实现WebMvcConfigurer接口，并重写addInterceptors方法

在注册配置拦截器的时候，我们要指定拦截器的拦截路径，通过addPathPatterns("要拦截路径")方法，就可以指定要拦截哪些资源。

在入门程序中配置的是/**，表示拦截所有资源，而在配置拦截器时，不仅可以指定要拦截哪些资源，还可以指定不拦截哪些资源，只需要调用excludePathPatterns("不拦截路径")方法，指定哪些资源不需要拦截。

执行流程

image.png

全局异常处理

为什么使用全局异常处理？

那么在三层构架项目中，出现了异常，该如何处理?

  • 方案一：在所有Controller的所有方法中进行try…catch处理

    • 缺点：代码臃肿（不推荐）

  • 方案二：全局异常处理器

    • 好处：简单、优雅（推荐）

实现步骤:

  • 定义全局异常处理器非常简单，就是定义一个类，在类上加上一个注解 @RestControllerAdvice，加上这个注解就代表我们定义了一个全局异常处理器。
  • 在全局异常处理器当中，需要定义一个方法来捕获异常，在这个方法上需要加上注解 @ExceptionHandler。通过@ExceptionHandler注解当中的value属性来指定我们要捕获的是哪一类型的异常。
public class GlobalExceptionHandler {

    //处理异常
    @ExceptionHandler(Exception.class) //指定能够处理的异常类型
    public Result ex(Exception e){
        e.printStackTrace();//打印堆栈中的异常信息

        //捕获到异常之后，响应一个标准的Result
        return Result.error("对不起,操作失败,请联系管理员");
    }
}

@RestControllerAdvice = @ControllerAdvice + @ResponseBody

处理异常的方法返回值会转换为json后再响应给前端

主要涉及到两个注解：
  • @RestControllerAdvice //表示当前类为全局异常处理器
  • @ExceptionHandler //指定可以捕获哪种类型的异常进行处理
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