Spring Boot中使用JWT实现认证与授权

# 1. 简介

## JWT基础

JSON Web Token（JWT）是一种开放标准（RFC 7519），它定义了一种紧凑且自包含的方式，用于在各方之间作为JSON对象安全地传输信息。在认证与授权中，JWT被广泛应用于跨域认证（Cross-Origin Authentication）和单点登录（Single Sign-On）场景。

### JWT的基本结构和工作原理

JWT由三部分组成，它们通过`.`连接而成，形成一个紧凑且完整的字符串：
- **头部（Header）**: 包含了令牌的类型（即JWT）和使用的签名算法，例如HMAC SHA256或RSA。
- **载荷（Payload）**: 包含了声明（Claims），是JWT的主体部分，包含了令牌的所有信息，比如用户的身份信息和其他数据。
- **签名（Signature）**: 使用指定的算法，基于编码后的头部、编码后的载荷以及一个密钥，来确保JWT在传输过程中没有被篡改。

当客户端使用有效的密钥对头部和载荷进行签名后，服务器可以验证这个JWT的签名，从而获取其中的信息并做出相应的操作。

### JWT的优点和适用场景

JWT具有结构简单、跨语言支持、自包含性、可扩展性等特点，使得它在认证与授权场景下有诸多优点：
- **无状态性（Stateless）**: 服务器不需要在内存存储会话信息，可扩展性更强。
- **适用于分布式系统**：每个微服务可以独立验证JWT，从而减少对中心化认证系统的依赖。
- **前后端分离**：JWT常用于前后端分离的Web应用中，前端可以存储JWT，并通过它来管理用户的登录状态。
- **安全性**：JWT使用密钥进行签名，可以防止篡改和伪造，确保信息的安全传输。

### 3. Spring Boot中集成JWT

在Spring Boot项目中集成JWT是实现认证与授权的重要一步。下面将介绍在Spring Boot中集成JWT的方法和步骤，以及如何配置JWT依赖和相关的库。同时，我们将编写一个简单的Spring Boot应用程序，演示如何使用JWT进行用户认证。

#### 3.1 集成JWT依赖

首先，我们需要在Spring Boot项目的`pom.xml`文件中添加JWT的依赖。在`<dependencies>`节点中加入以下内容：

<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-api</artifactId>
    <version>0.11.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-impl</artifactId>
    <version>0.11.2</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-jackson</artifactId>
    <version>0.11.2</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

#### 3.2 配置JWT相关内容

接下来，我们需要配置JWT相关的内容，包括密钥、过期时间等。在Spring Boot中，可以通过在`application.properties`文件中添加相关配置来实现。比如：

# JWT配置
jwt.secret=yourSecretKey
jwt.expiration=86400

#### 3.3 编写示例应用程序

现在，让我们编写一个简单的Spring Boot应用程序，演示如何使用JWT进行用户认证。我们将创建一个简单的Controller，包括用户登录和生成JWT的功能。

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

    @Value("${jwt.secret}")
    private String secret;

    @Value("${jwt.expiration}")
    private long expiration;

    @PostMapping("/login")
    public ResponseEntity<?> login(@RequestBody User user) {
        // 实际业务中，进行用户名密码校验，验证通过后生成JWT
        String token = generateToken(user.getUsername());
        return ResponseEntity.ok(token);
    }

    pr