Java如何做到无感知刷新token含示例代码（值得珍藏）

1. 前言

在系统页面进行业务操作时，有时会突然遇到应用闪退，并被重定向至登录页面，要求重新登录。此问题的出现，通常与系统中用于存储用户ID和token信息的Redis缓存有关。具体来说，这可能是由于token过期所导致的身份验证失效。

要解决这个问题，可以采用两种策略：一是自动刷新token，二是token续约。通过在验证用户权限的同时为用户生成新的token并返回给客户端，可以确保客户端及时更新本地存储的token。此外，设置定时任务来刷新token也是一个有效的方法。这样，即使在token即将过期的情况下，也可以通过增加其有效时间来避免应用闪退的问题。

在这里插入图片描述

2. 自动刷新token

自动刷新token是一种后端解决方案，旨在解决token过期问题。后端会检查每个token的过期时间，一旦发现某个token即将过期，就会在请求头中添加一个新的token。前端在接收到请求时，会拦截该请求并从请求头中获取新的token。如果新旧token不一致，前端会直接更新本地的token，从而确保后续请求能够正常进行。这种方法可以有效避免因token过期而导致的系统闪退问题，提高了系统的稳定性和安全性。

2.1 后端实现方案

2.1.1 先引入依赖

<dependencies>  
    <!-- Java JWT -->  
    <dependency>  
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>  
        <artifactId>jjwt-api</artifactId>  
        <version>0.11.2</version> <!-- 使用最新版本 -->  
    </dependency>  
    <dependency>  
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>  
        <artifactId>jjwt-impl</artifactId>  
        <version>0.11.2</version> <!-- 使用最新版本 -->  
        <scope>runtime</scope>  
    </dependency>  
    <dependency>  
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>  
        <artifactId>jjwt-jackson</artifactId>  
        <version>0.11.2</version> <!-- 使用最新版本 -->  
        <optional>true</optional>  
    </dependency>  
    <!-- 其他必要的依赖项 -->  
</dependencies>

2.1.2 生成token的代码

import java.nio.charset.StandardCharsets;  
import java.util.Base64;  
import java.util.Date;  
  
import io.jsonwebtoken.Claims;  
import io.jsonwebtoken.Jwts;  
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;  
import io.jsonwebtoken.security.Keys;  
  
public class TokenGenerator {  
      
    // 用于生成Token的密钥  
    private static final String SECRET = "your_secret_key"; // 请使用一个安全的密钥  
      
    /**  
     * 生成一个新的Token。  
     *   
     * @param userId 用户ID  
     * @return 生成的Token字符串  
     */  
    public static String generateToken(String userId) {  
        // 设置Token的有效期为1小时（3600秒）  
        long expirationTime = 3600L;  
          
        // 创建Token的主体部分，包括用户ID和过期时间戳  
        String tokenBody = userId + "|" + System.currentTimeMillis() + "|" + expirationTime;  
          
        // 使用Base64对Token的主体部分进行编码，以便在Token中传输  
        String encodedBody = Base64.getEncoder().encodeToString(tokenBody.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));  
          
        // 创建Token的头部部分，包括签名算法和密钥标识符（通常为密钥的SHA-256摘要）  
        String header = "{\"alg\":\"" + SignatureAlgorithm.HS256 + "\",\"typ\":\"JWT\"}";  
        String encodedHeader = Base64.getEncoder().encodeToString(header.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));  
          
        // 使用密钥对Token的头部和主体部分进行签名，生成最终的Token  
        String token = Jwts.builder()  
                           .setHeader(encodedHeader) // 设置头部信息  
                           .setClaims(Claims.builder().subject(encodedBody).expiration(new Date(System.currentTimeMillis() + expirationTime * 1000)).build()) // 设置主体信息和过期时间戳  
                           .signWith(Keys.hmacShaKeyFor(SECRET)) // 使用HMAC SHA-256算法和密钥进行签名  
                           .compact(); // 生成最终的Token字符串  
          
        return token; // 返回生成的Token字符串  
    }  
}

2.1.3 测试生成token

import java.util.Base64;  
  
public class TokenGeneratorExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        String userId = "12345"; // 替换为实际的用户ID  
        String token = TokenGenerator.generateToken(userId);  
        System.out.println("Generated Token: " + token);  
    }  
}

2.2 前端续约token

token续约更倾向于采用前端解决方案，即由前端来处理token的过期时间。首先，前端和后端需要协商并确定一个用于token续约的接口。当前端检测到某个token即将过期时，它会向后端发送该token，然后由后端来延长该token的过期时间。

在前端实现方案中，使用的是双Token方式，即access-token（AT）和refresh-token（RT）。而对于纯后端方式，则只使用access-token。

那么，AT和RT之间有什么区别？为什么需要RT？实际上，AT的暴露机会更多，因为每个请求都需要携带它。为了降低被劫持的风险，AT的过期时间通常设置得较短。而RT仅在auth服务中用于刷新AT，因此它的过期时间通常设置得较长，以增加便利性。

AT和RT的设计是为了提高网络传输的安全性。在网络传输过程中，AT容易暴露，因为它的过期时间较短。通过使用AT和RT，可以降低这种风险。这种设计已经成为了一种标准的安全处理方式，就像https之于http一样，无需再探讨其合理性。

2.3 疑问及思考

当用户在前端表单页面填写内容时，如果长时间没有进行请求发送，导致Token过期，后端返回401错误，这是一个常见的问题。下面是对这个问题的重写：

如果前端有一个表单页面，用户在长时间没有发送请求的情况下填写了表单，然后尝试提交，但后端返回了401错误（表示未授权或Token已过期），该如何解决？

对于这种情况，解决方案可以考虑以下几点：

对于纯后端解决方案，一种可能的做法是让前端在表单填写过程中进行特殊处理。如果提交表单后返回401错误，前端可以将表单数据存储在本地存储中，然后跳转到登录页面。用户登录成功后，页面将返回表单页面，并从本地存储中取出之前保存的数据，重新填充到表单中。
对于前端解决方案，当Token过期时（无论是access-token还是refresh-token），可以采取以下措施：
- 监听refresh-token的过期时间，当它接近过期时，向后端发起请求来刷新refresh-token。这样可以确保在Token过期之前进行刷新，避免提交表单时出现401错误。
- 实现类似草稿箱的功能，将表单数据保存在前端本地存储中。当检测到Token过期时，可以提示用户重新登录，并在登录成功后恢复之前保存的数据。这样即使Token过期，用户也可以重新登录并继续之前未完成的操作。
- 以上解决方案可以帮助解决Token过期导致的问题，提高用户的体验和系统的安全性。