單點(diǎn)登錄原理與簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)

原文：https://www.cnblogs.com/ywlaker/p/6113927.html#!comments
2017-09-22更新)GitHub：https://github.com/sheefee/simple-sso

一、單系統(tǒng)登錄機(jī)制

1泞歉、http無(wú)狀態(tài)協(xié)議

web應(yīng)用采用browser/server架構(gòu)，http作為通信協(xié)議。http是無(wú)狀態(tài)協(xié)議喷楣，瀏覽器的每一次請(qǐng)求火邓，服務(wù)器會(huì)獨(dú)立處理吝镣，不與之前或之后的請(qǐng)求產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，這個(gè)過(guò)程用下圖說(shuō)明颖御，三次請(qǐng)求/響應(yīng)對(duì)之間沒(méi)有任何聯(lián)系

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但這也同時(shí)意味著，任何用戶(hù)都能通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)服務(wù)器資源凝颇，如果想保護(hù)服務(wù)器的某些資源潘拱，必須限制瀏覽器請(qǐng)求；要限制瀏覽器請(qǐng)求拧略，必須鑒別瀏覽器請(qǐng)求泽铛，響應(yīng)合法請(qǐng)求，忽略非法請(qǐng)求辑鲤；要鑒別瀏覽器請(qǐng)求盔腔，必須清楚瀏覽器請(qǐng)求狀態(tài)。既然http協(xié)議無(wú)狀態(tài)月褥，那就讓服務(wù)器和瀏覽器共同維護(hù)一個(gè)狀態(tài)吧弛随！這就是會(huì)話機(jī)制

2、會(huì)話機(jī)制

瀏覽器第一次請(qǐng)求服務(wù)器宁赤，服務(wù)器創(chuàng)建一個(gè)會(huì)話舀透，并將會(huì)話的id作為響應(yīng)的一部分發(fā)送給瀏覽器，瀏覽器存儲(chǔ)會(huì)話id决左，并在后續(xù)第二次和第三次請(qǐng)求中帶上會(huì)話id愕够，服務(wù)器取得請(qǐng)求中的會(huì)話id就知道是不是同一個(gè)用戶(hù)了，這個(gè)過(guò)程用下圖說(shuō)明佛猛，后續(xù)請(qǐng)求與第一次請(qǐng)求產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)

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服務(wù)器在內(nèi)存中保存會(huì)話對(duì)象惑芭，瀏覽器怎么保存會(huì)話id呢？你可能會(huì)想到兩種方式

請(qǐng)求參數(shù)
cookie

將會(huì)話id作為每一個(gè)請(qǐng)求的參數(shù)继找，服務(wù)器接收請(qǐng)求自然能解析參數(shù)獲得會(huì)話id遂跟，并借此判斷是否來(lái)自同一會(huì)話，很明顯，這種方式不靠譜幻锁。那就瀏覽器自己來(lái)維護(hù)這個(gè)會(huì)話id吧凯亮，每次發(fā)送http請(qǐng)求時(shí)瀏覽器自動(dòng)發(fā)送會(huì)話id，cookie機(jī)制正好用來(lái)做這件事哄尔。cookie是瀏覽器用來(lái)存儲(chǔ)少量數(shù)據(jù)的一種機(jī)制假消，數(shù)據(jù)以”key/value“形式存儲(chǔ)，瀏覽器發(fā)送http請(qǐng)求時(shí)自動(dòng)附帶cookie信息

tomcat會(huì)話機(jī)制當(dāng)然也實(shí)現(xiàn)了cookie岭接，訪問(wèn)tomcat服務(wù)器時(shí)置谦，瀏覽器中可以看到一個(gè)名為“JSESSIONID”的cookie，這就是tomcat會(huì)話機(jī)制維護(hù)的會(huì)話id亿傅，使用了cookie的請(qǐng)求響應(yīng)過(guò)程如下圖

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3媒峡、登錄狀態(tài)

有了會(huì)話機(jī)制，登錄狀態(tài)就好明白了葵擎，我們假設(shè)瀏覽器第一次請(qǐng)求服務(wù)器需要輸入用戶(hù)名與密碼驗(yàn)證身份谅阿，服務(wù)器拿到用戶(hù)名密碼去數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，正確的話說(shuō)明當(dāng)前持有這個(gè)會(huì)話的用戶(hù)是合法用戶(hù)酬滤，應(yīng)該將這個(gè)會(huì)話標(biāo)記為“已授權(quán)”或者“已登錄”等等之類(lèi)的狀態(tài)签餐，既然是會(huì)話的狀態(tài)，自然要保存在會(huì)話對(duì)象中盯串，tomcat在會(huì)話對(duì)象中設(shè)置登錄狀態(tài)如下

HttpSession session = request.getSession();

session.setAttribute(``"isLogin"``, ``true``);

用戶(hù)再次訪問(wèn)時(shí)氯檐，tomcat在會(huì)話對(duì)象中查看登錄狀態(tài)

HttpSession session = request.getSession();

session.getAttribute(``"isLogin"``);

實(shí)現(xiàn)了登錄狀態(tài)的瀏覽器請(qǐng)求服務(wù)器模型如下圖描述

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每次請(qǐng)求受保護(hù)資源時(shí)都會(huì)檢查會(huì)話對(duì)象中的登錄狀態(tài)，只有 isLogin=true 的會(huì)話才能訪問(wèn)体捏，登錄機(jī)制因此而實(shí)現(xiàn)冠摄。

二、多系統(tǒng)的復(fù)雜性

web系統(tǒng)早已從久遠(yuǎn)的單系統(tǒng)發(fā)展成為如今由多系統(tǒng)組成的應(yīng)用群几缭，面對(duì)如此眾多的系統(tǒng)河泳，用戶(hù)難道要一個(gè)一個(gè)登錄、然后一個(gè)一個(gè)注銷(xiāo)嗎年栓？就像下圖描述的這樣

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web系統(tǒng)由單系統(tǒng)發(fā)展成多系統(tǒng)組成的應(yīng)用群拆挥，復(fù)雜性應(yīng)該由系統(tǒng)內(nèi)部承擔(dān)，而不是用戶(hù)某抓。無(wú)論web系統(tǒng)內(nèi)部多么復(fù)雜纸兔，對(duì)用戶(hù)而言，都是一個(gè)統(tǒng)一的整體否副，也就是說(shuō)汉矿，用戶(hù)訪問(wèn)web系統(tǒng)的整個(gè)應(yīng)用群與訪問(wèn)單個(gè)系統(tǒng)一樣，登錄/注銷(xiāo)只要一次就夠了

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雖然單系統(tǒng)的登錄解決方案很完美副编，但對(duì)于多系統(tǒng)應(yīng)用群已經(jīng)不再適用了负甸，為什么呢流强？

單系統(tǒng)登錄解決方案的核心是cookie痹届，cookie攜帶會(huì)話id在瀏覽器與服務(wù)器之間維護(hù)會(huì)話狀態(tài)呻待。但cookie是有限制的，這個(gè)限制就是cookie的域（通常對(duì)應(yīng)網(wǎng)站的域名）队腐，瀏覽器發(fā)送http請(qǐng)求時(shí)會(huì)自動(dòng)攜帶與該域匹配的cookie蚕捉，而不是所有cookie

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既然這樣，為什么不將web應(yīng)用群中所有子系統(tǒng)的域名統(tǒng)一在一個(gè)頂級(jí)域名下柴淘，例如“*.baidu.com”迫淹，然后將它們的cookie域設(shè)置為“baidu.com”，這種做法理論上是可以的为严，甚至早期很多多系統(tǒng)登錄就采用這種同域名共享cookie的方式敛熬。

然而，可行并不代表好第股，共享cookie的方式存在眾多局限应民。首先，應(yīng)用群域名得統(tǒng)一夕吻；其次诲锹，應(yīng)用群各系統(tǒng)使用的技術(shù)（至少是web服務(wù)器）要相同，不然cookie的key值（tomcat為JSESSIONID）不同涉馅，無(wú)法維持會(huì)話归园，共享cookie的方式是無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨語(yǔ)言技術(shù)平臺(tái)登錄的，比如java稚矿、php庸诱、.net系統(tǒng)之間；第三晤揣，cookie本身不安全偶翅。

因此，我們需要一種全新的登錄方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)應(yīng)用群的登錄碉渡，這就是單點(diǎn)登錄

三聚谁、單點(diǎn)登錄

什么是單點(diǎn)登錄？單點(diǎn)登錄全稱(chēng)Single Sign On（以下簡(jiǎn)稱(chēng)SSO）滞诺，是指在多系統(tǒng)應(yīng)用群中登錄一個(gè)系統(tǒng)形导，便可在其他所有系統(tǒng)中得到授權(quán)而無(wú)需再次登錄，包括單點(diǎn)登錄與單點(diǎn)注銷(xiāo)兩部分

1习霹、登錄

相比于單系統(tǒng)登錄朵耕，sso需要一個(gè)獨(dú)立的認(rèn)證中心，只有認(rèn)證中心能接受用戶(hù)的用戶(hù)名密碼等安全信息淋叶，其他系統(tǒng)不提供登錄入口阎曹，只接受認(rèn)證中心的間接授權(quán)。間接授權(quán)通過(guò)令牌實(shí)現(xiàn)，sso認(rèn)證中心驗(yàn)證用戶(hù)的用戶(hù)名密碼沒(méi)問(wèn)題处嫌，創(chuàng)建授權(quán)令牌栅贴，在接下來(lái)的跳轉(zhuǎn)過(guò)程中，授權(quán)令牌作為參數(shù)發(fā)送給各個(gè)子系統(tǒng)熏迹，子系統(tǒng)拿到令牌檐薯，即得到了授權(quán)，可以借此創(chuàng)建局部會(huì)話注暗，局部會(huì)話登錄方式與單系統(tǒng)的登錄方式相同坛缕。這個(gè)過(guò)程，也就是單點(diǎn)登錄的原理捆昏，用下圖說(shuō)明

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下面對(duì)上圖簡(jiǎn)要描述

用戶(hù)訪問(wèn)系統(tǒng)1的受保護(hù)資源赚楚，系統(tǒng)1發(fā)現(xiàn)用戶(hù)未登錄，跳轉(zhuǎn)至sso認(rèn)證中心骗卜，并將自己的地址作為參數(shù)
sso認(rèn)證中心發(fā)現(xiàn)用戶(hù)未登錄宠页，將用戶(hù)引導(dǎo)至登錄頁(yè)面
用戶(hù)輸入用戶(hù)名密碼提交登錄申請(qǐng)
sso認(rèn)證中心校驗(yàn)用戶(hù)信息，創(chuàng)建用戶(hù)與sso認(rèn)證中心之間的會(huì)話膨俐，稱(chēng)為全局會(huì)話勇皇，同時(shí)創(chuàng)建授權(quán)令牌
sso認(rèn)證中心帶著令牌跳轉(zhuǎn)會(huì)最初的請(qǐng)求地址（系統(tǒng)1）
系統(tǒng)1拿到令牌，去sso認(rèn)證中心校驗(yàn)令牌是否有效
sso認(rèn)證中心校驗(yàn)令牌焚刺，返回有效敛摘，注冊(cè)系統(tǒng)1
系統(tǒng)1使用該令牌創(chuàng)建與用戶(hù)的會(huì)話，稱(chēng)為局部會(huì)話乳愉，返回受保護(hù)資源
用戶(hù)訪問(wèn)系統(tǒng)2的受保護(hù)資源
系統(tǒng)2發(fā)現(xiàn)用戶(hù)未登錄兄淫，跳轉(zhuǎn)至sso認(rèn)證中心，并將自己的地址作為參數(shù)
sso認(rèn)證中心發(fā)現(xiàn)用戶(hù)已登錄蔓姚，跳轉(zhuǎn)回系統(tǒng)2的地址捕虽，并附上令牌
系統(tǒng)2拿到令牌，去sso認(rèn)證中心校驗(yàn)令牌是否有效
sso認(rèn)證中心校驗(yàn)令牌坡脐，返回有效泄私，注冊(cè)系統(tǒng)2
系統(tǒng)2使用該令牌創(chuàng)建與用戶(hù)的局部會(huì)話，返回受保護(hù)資源

用戶(hù)登錄成功之后备闲，會(huì)與sso認(rèn)證中心及各個(gè)子系統(tǒng)建立會(huì)話晌端，用戶(hù)與sso認(rèn)證中心建立的會(huì)話稱(chēng)為全局會(huì)話，用戶(hù)與各個(gè)子系統(tǒng)建立的會(huì)話稱(chēng)為局部會(huì)話恬砂，局部會(huì)話建立之后咧纠，用戶(hù)訪問(wèn)子系統(tǒng)受保護(hù)資源將不再通過(guò)sso認(rèn)證中心，全局會(huì)話與局部會(huì)話有如下約束關(guān)系

局部會(huì)話存在泻骤，全局會(huì)話一定存在
全局會(huì)話存在漆羔，局部會(huì)話不一定存在
全局會(huì)話銷(xiāo)毀梧奢，局部會(huì)話必須銷(xiāo)毀

你可以通過(guò)博客園、百度演痒、csdn亲轨、淘寶等網(wǎng)站的登錄過(guò)程加深對(duì)單點(diǎn)登錄的理解，注意觀察登錄過(guò)程中的跳轉(zhuǎn)url與參數(shù)

2嫡霞、注銷(xiāo)

單點(diǎn)登錄自然也要單點(diǎn)注銷(xiāo)瓶埋，在一個(gè)子系統(tǒng)中注銷(xiāo)希柿，所有子系統(tǒng)的會(huì)話都將被銷(xiāo)毀诊沪，用下面的圖來(lái)說(shuō)明

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sso認(rèn)證中心一直監(jiān)聽(tīng)全局會(huì)話的狀態(tài)，一旦全局會(huì)話銷(xiāo)毀曾撤，監(jiān)聽(tīng)器將通知所有注冊(cè)系統(tǒng)執(zhí)行注銷(xiāo)操作

下面對(duì)上圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

用戶(hù)向系統(tǒng)1發(fā)起注銷(xiāo)請(qǐng)求
系統(tǒng)1根據(jù)用戶(hù)與系統(tǒng)1建立的會(huì)話id拿到令牌端姚，向sso認(rèn)證中心發(fā)起注銷(xiāo)請(qǐng)求
sso認(rèn)證中心校驗(yàn)令牌有效，銷(xiāo)毀全局會(huì)話挤悉，同時(shí)取出所有用此令牌注冊(cè)的系統(tǒng)地址
sso認(rèn)證中心向所有注冊(cè)系統(tǒng)發(fā)起注銷(xiāo)請(qǐng)求
各注冊(cè)系統(tǒng)接收sso認(rèn)證中心的注銷(xiāo)請(qǐng)求渐裸，銷(xiāo)毀局部會(huì)話
sso認(rèn)證中心引導(dǎo)用戶(hù)至登錄頁(yè)面

四、部署圖

單點(diǎn)登錄涉及sso認(rèn)證中心與眾子系統(tǒng)装悲，子系統(tǒng)與sso認(rèn)證中心需要通信以交換令牌昏鹃、校驗(yàn)令牌及發(fā)起注銷(xiāo)請(qǐng)求，因而子系統(tǒng)必須集成sso的客戶(hù)端诀诊，sso認(rèn)證中心則是sso服務(wù)端洞渤，整個(gè)單點(diǎn)登錄過(guò)程實(shí)質(zhì)是sso客戶(hù)端與服務(wù)端通信的過(guò)程，用下圖描述

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sso認(rèn)證中心與sso客戶(hù)端通信方式有多種属瓣，這里以簡(jiǎn)單好用的httpClient為例载迄，web service、rpc抡蛙、restful api都可以

五护昧、實(shí)現(xiàn)

只是簡(jiǎn)要介紹下基于java的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，不提供完整源碼粗截，明白了原理惋耙，我相信你們可以自己實(shí)現(xiàn)。sso采用客戶(hù)端/服務(wù)端架構(gòu)熊昌，我們先看sso-client與sso-server要實(shí)現(xiàn)的功能（下面：sso認(rèn)證中心=sso-server）

sso-client

攔截子系統(tǒng)未登錄用戶(hù)請(qǐng)求绽榛，跳轉(zhuǎn)至sso認(rèn)證中心
接收并存儲(chǔ)sso認(rèn)證中心發(fā)送的令牌
與sso-server通信，校驗(yàn)令牌的有效性
建立局部會(huì)話
攔截用戶(hù)注銷(xiāo)請(qǐng)求浴捆，向sso認(rèn)證中心發(fā)送注銷(xiāo)請(qǐng)求
接收sso認(rèn)證中心發(fā)出的注銷(xiāo)請(qǐng)求蒜田，銷(xiāo)毀局部會(huì)話

sso-server

驗(yàn)證用戶(hù)的登錄信息
創(chuàng)建全局會(huì)話
創(chuàng)建授權(quán)令牌
與sso-client通信發(fā)送令牌
校驗(yàn)sso-client令牌有效性
系統(tǒng)注冊(cè)
接收sso-client注銷(xiāo)請(qǐng)求，注銷(xiāo)所有會(huì)話

接下來(lái)选泻，我們按照原理來(lái)一步步實(shí)現(xiàn)sso吧冲粤！

1美莫、sso-client攔截未登錄請(qǐng)求

java攔截請(qǐng)求的方式有servlet、filter梯捕、listener三種方式厢呵，我們采用filter。在sso-client中新建LoginFilter.java類(lèi)并實(shí)現(xiàn)Filter接口傀顾，在doFilter()方法中加入對(duì)未登錄用戶(hù)的攔截

public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) ``throws IOException, ServletException {

HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;

HttpServletResponse res = (HttpServletResponse) response;

HttpSession session = req.getSession();

if (session.getAttribute(``"isLogin"``)) {

chain.doFilter(request, response);

return``;

}

//跳轉(zhuǎn)至sso認(rèn)證中心

res.sendRedirect(``"sso-server-url-with-system-url"``);

}

2襟铭、sso-server攔截未登錄請(qǐng)求

攔截從sso-client跳轉(zhuǎn)至sso認(rèn)證中心的未登錄請(qǐng)求，跳轉(zhuǎn)至登錄頁(yè)面短曾，這個(gè)過(guò)程與sso-client完全一樣

3寒砖、sso-server驗(yàn)證用戶(hù)登錄信息

用戶(hù)在登錄頁(yè)面輸入用戶(hù)名密碼，請(qǐng)求登錄嫉拐，sso認(rèn)證中心校驗(yàn)用戶(hù)信息哩都，校驗(yàn)成功，將會(huì)話狀態(tài)標(biāo)記為“已登錄”

@RequestMapping``(``"/login"``)

public String login(String username, String password, HttpServletRequest req) {

this``.checkLoginInfo(username, password);

req.getSession().setAttribute(``"isLogin"``, ``true``);

return "success"``;

}

4婉徘、sso-server創(chuàng)建授權(quán)令牌

授權(quán)令牌是一串隨機(jī)字符漠嵌，以什么樣的方式生成都沒(méi)有關(guān)系，只要不重復(fù)盖呼、不易偽造即可儒鹿，下面是一個(gè)例子

String token = UUID.randomUUID().toString();

5、sso-client取得令牌并校驗(yàn)

sso認(rèn)證中心登錄后几晤，跳轉(zhuǎn)回子系統(tǒng)并附上令牌约炎，子系統(tǒng)（sso-client）取得令牌，然后去sso認(rèn)證中心校驗(yàn)锌仅，在LoginFilter.java的doFilter()中添加幾行

// 請(qǐng)求附帶token參數(shù)

String token = req.getParameter(``"token"``);

if (token != ``null``) {

// 去sso認(rèn)證中心校驗(yàn)token

boolean verifyResult = ``this``.verify(``"sso-server-verify-url"``, token);

if (!verifyResult) {

res.sendRedirect(``"sso-server-url"``);

return``;

}

chain.doFilter(request, response);

}

verify()方法使用httpClient實(shí)現(xiàn)章钾，這里僅簡(jiǎn)略介紹，httpClient詳細(xì)使用方法請(qǐng)參考官方文檔

HttpPost httpPost = ``new HttpPost(``"sso-server-verify-url-with-token"``);

HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpPost);

6热芹、sso-server接收并處理校驗(yàn)令牌請(qǐng)求

用戶(hù)在sso認(rèn)證中心登錄成功后贱傀，sso-server創(chuàng)建授權(quán)令牌并存儲(chǔ)該令牌，所以伊脓，sso-server對(duì)令牌的校驗(yàn)就是去查找這個(gè)令牌是否存在以及是否過(guò)期府寒，令牌校驗(yàn)成功后sso-server將發(fā)送校驗(yàn)請(qǐng)求的系統(tǒng)注冊(cè)到sso認(rèn)證中心（就是存儲(chǔ)起來(lái)的意思）

令牌與注冊(cè)系統(tǒng)地址通常存儲(chǔ)在key-value數(shù)據(jù)庫(kù)（如redis）中，redis可以為key設(shè)置有效時(shí)間也就是令牌的有效期报腔。redis運(yùn)行在內(nèi)存中株搔，速度非吵岛ǎ快延都，正好sso-server不需要持久化任何數(shù)據(jù)。

令牌與注冊(cè)系統(tǒng)地址可以用下圖描述的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在redis中舶沛，可能你會(huì)問(wèn)翻诉，為什么要存儲(chǔ)這些系統(tǒng)的地址炮姨？如果不存儲(chǔ)捌刮，注銷(xiāo)的時(shí)候就麻煩了，用戶(hù)向sso認(rèn)證中心提交注銷(xiāo)請(qǐng)求舒岸，sso認(rèn)證中心注銷(xiāo)全局會(huì)話绅作，但不知道哪些系統(tǒng)用此全局會(huì)話建立了自己的局部會(huì)話，也不知道要向哪些子系統(tǒng)發(fā)送注銷(xiāo)請(qǐng)求注銷(xiāo)局部會(huì)話

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7蛾派、sso-client校驗(yàn)令牌成功創(chuàng)建局部會(huì)話

令牌校驗(yàn)成功后俄认，sso-client將當(dāng)前局部會(huì)話標(biāo)記為“已登錄”，修改LoginFilter.java洪乍，添加幾行

if (verifyResult) {

session.setAttribute(``"isLogin"``, ``true``);

}

sso-client還需將當(dāng)前會(huì)話id與令牌綁定眯杏，表示這個(gè)會(huì)話的登錄狀態(tài)與令牌相關(guān)，此關(guān)系可以用java的hashmap保存典尾，保存的數(shù)據(jù)用來(lái)處理sso認(rèn)證中心發(fā)來(lái)的注銷(xiāo)請(qǐng)求

8役拴、注銷(xiāo)過(guò)程

用戶(hù)向子系統(tǒng)發(fā)送帶有“l(fā)ogout”參數(shù)的請(qǐng)求（注銷(xiāo)請(qǐng)求）糊探，sso-client攔截器攔截該請(qǐng)求钾埂，向sso認(rèn)證中心發(fā)起注銷(xiāo)請(qǐng)求

String logout = req.getParameter(``"logout"``);

if (logout != ``null``) {

this``.ssoServer.logout(token);

}

sso認(rèn)證中心也用同樣的方式識(shí)別出sso-client的請(qǐng)求是注銷(xiāo)請(qǐng)求（帶有“l(fā)ogout”參數(shù)），sso認(rèn)證中心注銷(xiāo)全局會(huì)話

@RequestMapping``(``"/logout"``)

public String logout(HttpServletRequest req) {

HttpSession session = req.getSession();

if (session != ``null``) {

session.invalidate();``//觸發(fā)LogoutListener

}

return "redirect:/"``;

}

sso認(rèn)證中心有一個(gè)全局會(huì)話的監(jiān)聽(tīng)器科平，一旦全局會(huì)話注銷(xiāo)褥紫，將通知所有注冊(cè)系統(tǒng)注銷(xiāo)

public class LogoutListener ``implements HttpSessionListener {

@Override

public void sessionCreated(HttpSessionEvent event) {}