徒手撸一个扫码登录示例工程

不知道是不是微信的原因，现在出现扫码登录的场景越来越多了，作为一个有追求、有理想新四好码农，当然得紧跟时代的潮流，得徒手撸一个以儆效尤

本篇示例工程，主要用到以下技术栈

• qrcode-plugin：开源二维码生成工具包，项目链接: https://github.com/liuyueyi/quick-media
• SpringBoot：项目基本环境
• thymeleaf：页面渲染引擎
• SSE/异步请求：服务端推送事件
• js: 原生 js 的基本操作

<!-- more -->

I. 原理解析

按照之前的计划，应该优先写文件下载相关的博文，然而看到了一篇说扫码登录原理的博文，发现正好可以和前面的异步请求/SSE 结合起来，搞一个应用实战，所以就有了本篇博文

关于扫码登录的原理，请查看: 聊一聊二维码扫描登录原理

1. 场景描述

为了照顾可能对扫码登录不太了解的同学，这里简单的介绍一下它到底是个啥

一般来说，扫码登录，涉及两端，三个步骤

• pc 端，登录某个网站，这个网站的登录方式和传统的用户名/密码(手机号/验证码)不一样，显示的是一个二维码
• app 端，用这个网站的 app，首先确保你是登录的状态，然后扫描二维码，弹出一个登录授权的页面，点击授权
• pc 端登录成功，自动跳转到首页

2. 原理与流程简述

整个系统的设计中，最核心的一点就是手机端扫码之后，pc 登录成功，这个是什么原理呢？

• 我们假定 app 与后端通过 token 进行身份标识
• app 扫码授权，并传递 token 给后端，后端根据 token 可以确定是谁在 pc 端发起登录请求
• 后端将登录成功状态写回给 pc 请求者并跳转首页（这里相当于一般的用户登录成功之后的流程，可以选择 session、cookie 或者 jwt）

借助上面的原理，进行逐步的要点分析

• pc 登录，生成二维码
  • 二维码要求唯一，并绑定请求端身份（否则假定两个人的二维码一致，一个人扫码登录了，另外一个岂不是也登录了？）
  • 客户端与服务端保持连接，以便收到后续的登录成功并调首页的事件（可以选择方案比较多，如轮询，长连接推送）
• app 扫码，授权登录
  • 扫码之后，跳转授权页面（所以二维码对应的应该是一个 url）
  • 授权（身份确定，将身份信息与 pc 请求端绑定，并跳转首页）

最终我们选定的业务流程关系如下图：

II. 实现

接下来进入项目开发阶段，针对上面的流程图进行逐一的实现

1. 项目环境

首先常见一个 SpringBoot 工程项目，选择版本2.2.1.RELEASE

pom 依赖如下

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.2.1.RELEASE</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>

<properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
    <java.version>1.8</java.version>
</properties>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>com.github.hui.media</groupId>
        <artifactId>qrcode-plugin</artifactId>
        <version>2.2</version>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

<build>
    <pluginManagement>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </pluginManagement>
</build>
<repositories>
    <repository>
        <id>spring-releases</id>
        <name>Spring Releases</name>
        <url>https://repo.spring.io/libs-release-local</url>
        <snapshots>
            <enabled>false</enabled>
        </snapshots>
    </repository>
    <repository>
        <id>yihui-maven-repo</id>
        <url>https://raw.githubusercontent.com/liuyueyi/maven-repository/master/repository</url>
    </repository>
</repositories>

关键依赖说明

• qrcode-plugin: 不是我吹，这可能是 java 端最好用、最灵活、还支持生成各种酷炫二维码的工具包，目前最新版本2.2，在引入依赖的时候，请指定仓库地址https://raw.githubusercontent.com/liuyueyi/maven-repository/master/repository
• spring-boot-starter-thymeleaf: 我们选择的模板渲染引擎，这里并没有采用前后端分离，一个项目包含所有的功能点

配置文件application.yml

server:
  port: 8080

spring:
  thymeleaf:
    mode: HTML
    encoding: UTF-8
    servlet:
      content-type: text/html
    cache: false

获取本机 ip

提供一个获取本机 ip 的工具类，避免硬编码 url，导致不通用

import java.net.*;
import java.util.Enumeration;

public class IpUtils {
    public static final String DEFAULT_IP = "127.0.0.1";

    /**
     * 直接根据第一个网卡地址作为其内网ipv4地址，避免返回 127.0.0.1
     *
     * @return
     */
    public static String getLocalIpByNetcard() {
        try {
            for (Enumeration<NetworkInterface> e = NetworkInterface.getNetworkInterfaces(); e.hasMoreElements(); ) {
                NetworkInterface item = e.nextElement();
                for (InterfaceAddress address : item.getInterfaceAddresses()) {
                    if (item.isLoopback() || !item.isUp()) {
                        continue;
                    }
                    if (address.getAddress() instanceof Inet4Address) {
                        Inet4Address inet4Address = (Inet4Address) address.getAddress();
                        return inet4Address.getHostAddress();
                    }
                }
            }
            return InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();
        } catch (SocketException | UnknownHostException e) {
            return DEFAULT_IP;
        }
    }

    private static volatile String ip;

    public static String getLocalIP() {
        if (ip == null) {
            synchronized (IpUtils.class) {
                if (ip == null) {
                    ip = getLocalIpByNetcard();
                }
            }
        }
        return ip;
    }
}

2. 登录接口

@CrossOrigin注解来支持跨域，因为后续我们测试的时候用localhost来访问登录界面；但是 sse 注册是用的本机 ip，所以会有跨域问题，实际的项目中可能并不存在这个问题

登录页逻辑，访问之后返回的一张二维码，二维码内容为登录授权 url

@CrossOrigin
@Controller
public class QrLoginRest {
    @Value(("${server.port}"))
    private int port;

    @GetMapping(path = "login")
    public String qr(Map<String, Object> data) throws IOException, WriterException {
        String id = UUID.randomUUID().toString();
        // IpUtils 为获取本机ip的工具类，本机测试时，如果用127.0.0.1, localhost那么app扫码访问会有问题哦
        String ip = IpUtils.getLocalIP();

        String pref = "http://" + ip + ":" + port + "/";
        data.put("redirect", pref + "home");
        data.put("subscribe", pref + "subscribe?id=" + id);


        String qrUrl = pref + "scan?id=" + id;
        // 下面这一行生成一张宽高200，红色，圆点的二维码，并base64编码
        // 一行完成，就这么简单省事，强烈安利
        String qrCode = QrCodeGenWrapper.of(qrUrl).setW(200).setDrawPreColor(Color.RED)
                .setDrawStyle(QrCodeOptions.DrawStyle.CIRCLE).asString();
        data.put("qrcode", DomUtil.toDomSrc(qrCode, MediaType.ImageJpg));
        return "login";
    }
}

请注意上面的实现，我们返回的是一个视图，并传递了三个数据

• redirect: 跳转 url（app 授权之后，跳转的页面）
• subscribe: 订阅 url（用户会访问这个 url，开启长连接，接收服务端推送的扫码、登录事件）
• qrcode: base64 格式的二维码图片

注意：subscribe和qrcode都用到了全局唯一 id，后面的操作中，这个参数很重要

接着时候对应的 html 页面，在resources/templates文件下，新增文件login.html

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <meta name="description" content="SpringBoot thymeleaf"/>
    <meta name="author" content="YiHui"/>
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"/>
    <title>二维码界面</title>
</head>
<body>

<div>
    <div class="title">请扫码登录</div>
    <img th:src="${qrcode}"/>
    <div id="state" style="display: none"></div>

    <script th:inline="javascript">
        var stateTag = document.getElementById('state');

        var subscribeUrl = [[${subscribe}]];
        var source = new EventSource(subscribeUrl);
        source.onmessage = function (event) {
            text = event.data;
            console.log("receive: " + text);
            if (text == 'scan') {
                stateTag.innerText = '已扫描';
                stateTag.style.display = 'block';
            } else if (text.startsWith('login#')) {
                // 登录格式为 login#cookie
                var cookie = text.substring(6);
                document.cookie = cookie;
                window.location.href = [[${redirect}]];
                source.close();
            }
        };

        source.onopen = function (evt) {
            console.log("开始订阅");
        }
    </script>
</div>
</body>
</html>

请注意上面的 html 实现，id 为 state 这个标签默认是不可见的；通过EventSource来实现 SSE（优点是实时且自带重试功能），并针对返回的结果进行了格式定义

• 若接收到服务端 scan 消息，则修改 state 标签文案，并设置为可见
• 若接收到服务端 login#cookie 格式数据，表示登录成功，#后面的为 cookie，设置本地 cookie，然后重定向到主页，并关闭长连接

其次在 script 标签中，如果需要访问传递的参数，请注意下面两点

• 需要在 script 标签上添加th:inline="javascript"
• [[${}]] 获取传递参数

3. sse 接口

前面登录的接口中，返回了一个sse的注册接口，客户端在访问登录页时，会访问这个接口，按照我们前面的 sse 教程文档，可以如下实现

private Map<String, SseEmitter> cache = new ConcurrentHashMap<>();

@GetMapping(path = "subscribe", produces = {org.springframework.http.MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE})
public SseEmitter subscribe(String id) {
    // 设置五分钟的超时时间
    SseEmitter sseEmitter = new SseEmitter(5 * 60 * 1000L);
    cache.put(id, sseEmitter);
    sseEmitter.onTimeout(() -> cache.remove(id));
    sseEmitter.onError((e) -> cache.remove(id));
    return sseEmitter;
}

4. 扫码接口

接下来就是扫描二维码进入授权页面的接口了，这个逻辑就比较简单了

@GetMapping(path = "scan")
public String scan(Model model, HttpServletRequest request) throws IOException {
    String id = request.getParameter("id");
    SseEmitter sseEmitter = cache.get(request.getParameter("id"));
    if (sseEmitter != null) {
        // 告诉pc端，已经扫码了
        sseEmitter.send("scan");
    }

    // 授权同意的url
    String url = "http://" + IpUtils.getLocalIP() + ":" + port + "/accept?id=" + id;
    model.addAttribute("url", url);
    return "scan";
}

用户扫码访问这个页面之后，会根据传过来的 id，定位对应的 pc 客户端，然后发送一个scan的信息

授权页面简单一点实现，加一个授权的超链就好，然后根据实际的情况补上用户 token（由于并没有独立的 app 和用户体系，所以下面作为演示，就随机生成一个 token 来替代）

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <meta name="description" content="SpringBoot thymeleaf"/>
    <meta name="author" content="YiHui"/>
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"/>
    <title>扫码登录界面</title>
</head>
<body>

<div>
    <div class="title">确定登录嘛？</div>

    <div>
        <a id="login">登录</a>
    </div>

    <script th:inline="javascript">

        // 生成uuid，模拟传递用户token
        function guid() {

            return 'xxxxxxxx-xxxx-4xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx'.replace(/[xy]/g, function (c) {
                var r = Math.random() * 16 | 0, v = c == 'x' ? r : (r & 0x3 | 0x8);
                return v.toString(16);

            });
        }

        // 获取实际的token，补齐参数，这里只是一个简单的模拟
        var url = [[${url}]];
        document.getElementById("login").href = url + "&token=" + guid();
    </script>

</div>
</body>
</html>

5. 授权接口

点击上面的授权超链之后，就表示登录成功了，我们后端的实现如下

@ResponseBody
@GetMapping(path = "accept")
public String accept(String id, String token) throws IOException {
    SseEmitter sseEmitter = cache.get(id);
    if (sseEmitter != null) {
        // 发送登录成功事件，并携带上用户的token，我们这里用cookie来保存token
        sseEmitter.send("login#qrlogin=" + token);
        sseEmitter.complete();
        cache.remove(id);
    }

    return "登录成功: " + token;
}

6. 首页

用户授权成功之后，就会自动跳转到首页了，我们在首页就简单一点，搞一个欢迎的文案即可

@GetMapping(path = {"home", ""})
@ResponseBody
public String home(HttpServletRequest request) {
    Cookie[] cookies = request.getCookies();
    if (cookies == null || cookies.length == 0) {
        return "未登录!";
    }

    Optional<Cookie> cookie = Stream.of(cookies).filter(s -> s.getName().equalsIgnoreCase("qrlogin")).findFirst();
    return cookie.map(cookie1 -> "欢迎进入首页: " + cookie1.getValue()).orElse("未登录!");
}

7. 实测

到此一个完整的登录授权已经完成，可以进行实际操作演练了，下面是一个完整的演示截图（虽然我并没有真的用 app 进行扫描登录，而是识别二维码地址，在浏览器中进行授权，实际并不影响整个过程，你用二维扫一扫授权效果也是一样的）

请注意上面截图的几个关键点

• 扫码之后，登录界面二维码下面会显示已扫描的文案
• 授权成功之后，登录界面会主动跳转到首页，并显示欢迎 xxx，而且注意用户是一致的

8. 小结

实际的业务开发选择的方案可能和本文提出的并不太一样，也可能存在更优雅的实现方式（请有这方面经验的大佬布道一下），本文仅作为一个参考，不代表标准，不表示完全准确，如果把大家带入坑了，请留言（当然我是不会负责的 🙃）

上面演示了徒手撸了一个二维码登录的示例工程，主要用到了一下技术点

• qrcode-plugin：生成二维码，再次强烈安利一个私以为 java 生态下最好用二维码生成工具包 https://github.com/liuyueyi/quick-media/blob/master/plugins/qrcode-plugin (虽然吹得比较凶，但我并没有收广告费，因为这也是我写的 😂)
• SSE: 服务端推送事件，服务端单通道通信，实现消息推送
• SpringBoot/Thymeleaf: 演示项目基础环境

最后，觉得不错的可以赞一下，加个好友有事没事聊一聊，关注个微信公众号支持一二，都是可以的嘛

III. 其他

0. 项目

相关博文

关于本篇博文，部分知识点可以查看以下几篇进行补全

• 【SpringBoot WEB 系列】SSE 服务器发送事件详解
• 【SpringBoot WEB 系列】异步请求知识点与使用姿势小结
• 【SpringBoot WEB 系列】Thymeleaf 环境搭建

---

• 工程：https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo
• 项目源码：https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo/blob/master/spring-case/202-web-qrcode-login

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