Token续期的5种方案

苏三说技术

发布于 2025-08-24 11:22:29

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前言

今天我们来聊聊一个看似简单却让无数开发者栽跟头的问题——Token续期。

你以为Token续期只是重置时间？90%的系统安全漏洞由此而生！

当用户正在提交重要表单时突然跳转到登录页面，或者系统在高峰期因Token并发刷新而崩溃，这些问题的根源往往在于Token续期策略设计不当。

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一、Token续期的本质

Token续期不是简单的时间重置，而是安全、用户体验和系统性能的三方博弈。

我们先看一个典型事故：

// 错误案例：简单过期的Token检查
public boolean validateToken(String token) {
    return JwtUtil.getExpiration(token).after(new Date());
}

这种实现会导致：

用户操作中断（Token突然过期）
安全风险（旧Token继续有效）
并发问题（多个请求同时触发刷新）

Token续期的三大核心问题

何时续期：提前多久刷新最合理？
如何续期：单Token还是双Token？有状态还是无状态？
安全防控：如何防止令牌劫持和并发风暴？

下面我跟大家一起聊聊工作中最常用的5种主流方案，希望对你会有所帮助。

二、单Token方案

2.1 基础实现与致命缺陷

public String refreshToken(String oldToken) {
    String username = JwtUtil.parseUsername(oldToken);
    return JwtUtil.generateToken(username, 30 * 60); // 直接生成新Token
}

三大致命缺陷：

旧Token在有效期内依然可用（安全黑洞）
多个请求同时触发刷新会导致多个有效Token并存（并发灾难）
无法强制下线用户（状态失控）

2.2 黑名单优化方案

代码实现：

public String safeRefresh(String oldToken) {
    // 旧Token加入黑名单（有效期比Token长5分钟）
    redis.setex("blacklist:"+oldToken, "1", 35 * 60); 
    
    String username = JwtUtil.parseUsername(oldToken);
    String newToken = JwtUtil.generateToken(username, 30 * 60);
    return newToken;
}

适用场景：

内部低安全系统
短期活动页面
快速原型开发

三、双Token方案

3.1 核心架构设计

3.2 安全增强：三验证机制

public TokenPair refreshTokens(String refreshToken) {
    // 1. JWT签名验证
    if (!JwtUtil.verifySignature(refreshToken)) {
        thrownew SecurityException("非法令牌");
    }
    
    // 2. 状态令牌验证
    String stateToken = extractStateToken(refreshToken);
    if (!redis.exists("state_token:" + stateToken)) {
        thrownew SecurityException("令牌已失效");
    }
    
    // 3. 设备绑定验证
    String deviceId = getDeviceIdFromRequest();
    if (!deviceId.equals(redis.get("bind_device:" + stateToken))) {
        thrownew SecurityException("设备变更需重新登录");
    }
    
    return generateNewTokenPair(refreshToken);
}

3.3 并发控制：分布式锁方案

public TokenPair safeRefresh(String refreshToken) {
    String lockKey = "refresh_lock:" + refreshToken;
    RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
    
    try {
        if (lock.tryLock(2, 5, TimeUnit.SECONDS)) {
            return doRefresh(refreshToken);
        }
        throw new BusyException("系统繁忙，请重试");
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

适用场景：

金融系统
电商平台
企业级应用

四、自动续期方案

4.1 拦截器+滑动窗口

智能阈值计算：

public boolean shouldRenew(Token token) {
    long remainTime = token.getExpireTime() - System.currentTimeMillis();
    long totalTime = token.getTotalValidTime();
    
    // 双阈值策略：绝对时间（5分钟）和相对时间（30%有效期）
    return remainTime <= Math.min(5 * 60 * 1000, 0.3 * totalTime);
}

4.2 Redis缓存续期方案

public void autoRenewToken(String headerToken) {
    String cacheKey = "token_cache:" + headerToken;
    String cacheToken = redis.get(cacheKey);
    
    if (cacheToken == null) throw new TokenExpiredException("令牌已完全过期");
    
    if (JwtUtil.isAboutToExpire(cacheToken)) { 
        String newToken = generateNewToken();
        // 关键：Token更新但缓存Key不变
        redis.setex(cacheKey, newToken, 2 * 60 * 60);
        response.setHeader("X-New-Token", newToken);
    }
}

4.3 Gateway全局过滤器方案

@Component
@Order(-100)
publicclass TokenRenewFilter implements GlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, Chain chain) {
        String token = extractToken(exchange.getRequest());
        
        if (renewService.isRenewRequired(token)) {
            String newToken = renewService.renewToken(token);
            exchange.getResponse().getHeaders().set("X-New-Token", newToken);
        }
        
        return chain.filter(exchange);
    }
}

适用场景：

微服务架构
前后端分离应用
高并发用户系统

五、分布式环境特殊挑战

5.1 多设备会话管理

设备冲突解决方案：

public void handleLogin(User user, String deviceType) {
    String oldSessionKey = "user_devices:" + user.getId() + ":" + deviceType;
    String oldToken = redis.get(oldSessionKey);
    
    if (oldToken != null) {
        redis.del("token_cache:" + oldToken); // 使旧Token失效
    }
    
    String newToken = generateToken();
    redis.set(oldSessionKey, newToken);
}

5.2 跨服务令牌验证

public boolean validateTokenAcrossServices(String token) {
    // 1. 本地快速验证
    if (JwtUtil.verifyWithLocalKey(token)) return true;
    
    // 2. 查询认证中心
    return authCenterClient.validateToken(token);
}

六、五大方案对比

方案	安全性	用户体验	实现复杂度	适用场景	性能影响	典型应用
单Token基础版	★☆☆☆☆	★★☆☆☆	★☆☆☆☆	内部测试系统	低	原型开发
单Token+黑名单	★★☆☆☆	★★★☆☆	★★☆☆☆	低风险Web应用	中	企业内网
双Token基础版	★★★☆☆	★★★★☆	★★★☆☆	常规Web/APP	中	电商平台
双Token+三验证	★★★★★	★★★☆☆	★★★★☆	金融/支付系统	高	银行APP
自动续期方案	★★★★☆	★★★★★	★★★★☆	高用户体验要求系统	中高	SAAS应用

七、方案如何选型？

八、最佳实践与避坑指南

8.1 安全黄金法则

令牌时效控制：
- Access Token ≤ 30分钟
- Refresh Token ≤ 7天（需配合刷新次数限制）
敏感操作二次认证：

public void processSensitiveOperation(String token) {
   if (isSensitiveOperation()) {
       if (!smsVerifyService.verify(getCurrentUser())) {
           throw new SecurityException("需要短信验证");
       }
   }
   // 执行操作
}

8.2 性能优化关键

异步刷新队列：

本地缓存验证：

// 使用Caffeine实现本地缓存
LoadingCache<String, Boolean> tokenCache = Caffeine.newBuilder()
   .maximumSize(10_000)
   .expireAfterWrite(5, TimeUnit.MINUTES)
   .build(key -> redis.exists("valid_token:" + key));