微信小程序开发：python+sanic 实现小程序登录注册

开发微信小程序时，接入小程序的授权登录可以快速实现用户注册登录的步骤，是快速建立用户体系的重要一步。这篇文章将介绍 python + sanic + 微信小程序实现用户快速注册登录全栈方案。

微信小程序登录时序图如下：

登录时序图

这个流程分为两大部分：

小程序使用 wx.login() API 获取 code，调用 wx.getUserInfo() API 获取 encryptedData 和 iv，然后将这三个信息发送给第三方服务器。
第三方服务器获取到 code、encryptedData和 iv 后，使用 code 换取 session_key，然后将 session_key 利用 encryptedData 和 iv 解密在服务端获取用户信息。根据用户信息返回 jwt 数据，完成登录。

下面我们先看一下小程序提供的 API。

小程序登录 API

在这个授权登录的过程中，用到的 API 如下：

wx.login
wx.getUserInfo

wx.chekSession 是可选的，这里并没有用到。

wx.login(OBJECT)

调用此接口可以获取登录凭证（code），以用来换取用户登录态信息，包括用户的唯一标识（openid）及本次登录的会话密钥（session_key）。

如果接口调用成功，返回结果如下：

参数名	类型	说明
errMsg	String	调用结果
code	String	用户允许登录后，回调内容会带上 code（有效期五分钟），开发者需要将 code 发送到开发者服务器后台，使用code 换取 session_key api，将 code 换成 openid 和 session_key

code 换取 session_key

开发者服务器使用登录凭证 code 获取 session_key 和 openid。其中 session_key 是对用户数据进行加密签名的密钥。为了自身应用安全，session_key 不应该在网络上传输。所以这一步应该在服务器端实现。

wx.getUserInfo

此接口用来获取用户信息。

当 withCredentials 为 true 时，要求此前有调用过 wx.login 且登录态尚未过期，此时返回的数据会包含 encryptedData, iv 等敏感信息；当 withCredentials 为 false 时，不要求有登录态，返回的数据不包含 encryptedData, iv 等敏感信息。

接口success 时返回参数如下：

参数名	类型	说明
userInfo	OBJECT	用户信息对象，不包含 openid 等敏感信息
rawData	String	不包括敏感信息的原始数据字符串，用于计算签名。
signature	String	使用 sha1( rawData + sessionkey ) 得到字符串，用于校验用户信息，参考文档 signature。
encryptedData	String	包括敏感数据在内的完整用户信息的加密数据，详细见加密数据解密算法
iv	String	加密算法的初始向量，详细见加密数据解密算法

encryptedData 解密后为以下 json 结构，详见加密数据解密算法

{
    "openId": "OPENID",
    "nickName": "NICKNAME",
    "gender": GENDER,
    "city": "CITY",
    "province": "PROVINCE",
    "country": "COUNTRY",
    "avatarUrl": "AVATARURL",
    "unionId": "UNIONID",
    "watermark":
    {
        "appid":"APPID",
    "timestamp":TIMESTAMP
    }
}

由于解密 encryptedData 需要 session_key 和 iv 所以，在给服务器端发送授权验证的过程中需要将 code、encryptedData 和 iv 一起发送。

服务器端提供的 API

服务器端授权需要提供两个 API：

/oauth/token 通过小程序提供的验证信息获取服务器自己的 token
/accounts/wxapp 如果登录用户是未注册用户，使用此接口注册为新用户。

换取第三方 token（/oauth/token）

开始授权时，小程序调用此 API 尝试换取jwt，如果用户未注册返回401，如果用户发送参数错误，返回403。

接口获取 jwt 成功时返回参数如下：

参数名	类型	说明
account_id	string	当前授权用户的用户 ID
access_token	string	jwt（登录流程中的第三方 session_key
token_type	string	token 类型（固定Bearer）

小程序授权后应该先调用此接口，如果结果是用户未注册，则应该调用新用户注册的接口先注册新用户，注册成功后再调用此接口换取 jwt。

新用户注册（/accounts/wxapp）

注册新用户时，服务器端需要存储当前用户的 openid，所以和授权接口一样，请求时需要的参数为 code、encryptedData 和 iv。

注册成功后，将返回用户的 ID 和注册时间。此时，应该再次调用获取 token 的接口去换取第三方 token，以用来下次登录。

实现流程

接口定义好之后，来看下前后端整体的授权登录流程。

小程序授权登录流程

这个流程需要注意的是，在 C 步（使用 code 换取 session ）之后我们得到 session_key，然后需要用 session_key 解密得到用户数据。

然后使用 openid 判断用户是否已经注册，如果用户已经注册，生成 jwt 返回给小程序。
如果用户未注册返回401，提示用户未注册。

jwt(3rd_session) 用于第三方服务器和小程序之间做登录态校验，为了保证安全性，jwt 应该满足：

足够长。建议有 2^128 组合

避免使用 srand(当前时间)，然后 rand() 的方法，而是采用操作系统提供的真正随机数机制。

设置一定的有效时间，

当然，在小程序中也可以使用手机号登录，不过这是另一个功能了，就不在这里叙述了。

代码实现

说了这么多，接下来看代码吧。

小程序端代码

代码逻辑为：

用户在小程序授权
小程序将授权消息发送到服务器，服务器检查用户是否已经注册，如果注册返回 jwt，如果没注册提示用户未注册，然后小程序重新请求注册接口，注册用户，注册成功后重复这一步。

为了简便，这里在小程序启动的时候就请求授权。代码实现如下。

//app.js
var config = require('./config.js')

App({
    onLaunch: function() {
        //调用API从本地缓存中获取数据
        var jwt = wx.getStorageSync('jwt');
        var that = this;
        if (!jwt.access_token){ //检查 jwt 是否存在 如果不存在调用登录
            that.login();
        } else {
            console.log(jwt.account_id);
        }
    },
    login: function() {
        // 登录部分代码
        var that = this;
        wx.login({
            // 调用 login 获取 code
            success: function(res) {
                var code = res.code;
                wx.getUserInfo({
                    // 调用 getUserInfo 获取 encryptedData 和 iv
                    success: function(res) {
                        // success
                        that.globalData.userInfo = res.userInfo;
                        var encryptedData = res.encryptedData || 'encry';
                        var iv = res.iv || 'iv';
                        console.log(config.basic_token);
                        wx.request({ // 发送请求 获取 jwt
                            url: config.host + '/auth/oauth/token?code=' + code,
                            header: {
                                Authorization: config.basic_token
                            },
                            data: {
                                username: encryptedData,
                                password: iv,
                                grant_type: "password",
                                auth_approach: 'wxapp',
                            },
                            method: "POST",
                            success: function(res) {
                                if (res.statusCode === 201) {
                                    // 得到 jwt 后存储到 storage，
                                    wx.showToast({
                                        title: '登录成功',
                                        icon: 'success'
                                    });
                                    wx.setStorage({
                                        key: "jwt",
                                        data: res.data
                                    });
                                    that.globalData.access_token = res.data.access_token;
                                    that.globalData.account_id = res.data.sub;
                                } else if (res.statusCode === 401){
                                    // 如果没有注册调用注册接口
                                    that.register();
                                } else {
                                    // 提示错误信息
                                    wx.showToast({
                                        title: res.data.text,
                                        icon: 'success',
                                        duration: 2000
                                    });
                                }
                            },
                            fail: function(res) {
                                console.log('request token fail');
                            }
                        })
                    },
                    fail: function() {
                        // fail
                    },
                    complete: function() {
                        // complete
                    }
                })
            }
        })

    },
    register: function() {
        // 注册代码
        var that = this;
        wx.login({ // 调用登录接口获取 code
            success: function(res) {
                var code = res.code;
                wx.getUserInfo({
                    // 调用 getUserInfo 获取 encryptedData 和 iv
                    success: function(res) {
                        // success
                        that.globalData.userInfo = res.userInfo;
                        var encryptedData = res.encryptedData || 'encry';
                        var iv = res.iv || 'iv';
                        console.log(iv);
                        wx.request({ // 请求注册用户接口
                            url: config.host + '/auth/accounts/wxapp',
                            header: {
                                Authorization: config.basic_token
                            },
                            data: {
                                username: encryptedData,
                                password: iv,
                                code: code,
                            },
                            method: "POST",
                            success: function(res) {
                                if (res.statusCode === 201) {
                                    wx.showToast({
                                        title: '注册成功',
                                        icon: 'success'
                                    });
                                    that.login();
                                } else if (res.statusCode === 400) {
                                    wx.showToast({
                                        title: '用户已注册',
                                        icon: 'success'
                                    });
                                    that.login();
                                } else if (res.statusCode === 403) {
                                    wx.showToast({
                                        title: res.data.text,
                                        icon: 'success'
                                    });
                                }
                                console.log(res.statusCode);
                                console.log('request token success');
                            },
                            fail: function(res) {
                                console.log('request token fail');
                            }
                        })
                    },
                    fail: function() {
                        // fail
                    },
                    complete: function() {
                        // complete
                    }
                })
            }
        })

    },

    get_user_info: function(jwt) {
        wx.request({
            url: config.host + '/auth/accounts/self',
            header: {
                Authorization: jwt.token_type + ' ' + jwt.access_token
            },
            method: "GET",
            success: function (res) {
                if (res.statusCode === 201) {
                    wx.showToast({
                        title: '已注册',
                        icon: 'success'
                    });
                } else if (res.statusCode === 401 || res.statusCode === 403) {
                    wx.showToast({
                        title: '未注册',
                        icon: 'error'
                    });
                }

                console.log(res.statusCode);
                console.log('request token success');
            },
            fail: function (res) {
                console.log('request token fail');
            }
        })
    },

    globalData: {
        userInfo: null
    }
})

服务端代码

服务端使用 sanic 框架 + swagger_py_codegen 生成 rest-api。
数据库使用 MongoDB，python-weixin 实现了登录过程中 code 换取 session_key 以及 encryptedData 解密的功能，所以使用python-weixin 作为 python 微信 sdk 使用。

为了过滤无效请求，服务器端要求用户在获取 token 或授权时在 header 中带上 Authorization 信息。 Authorization 在登录前使用的是 Basic 验证（格式 (Basic hashkey) 注 hashkey为client_id + client_secret 做BASE64处理），只是用来校验请求的客户端是否合法。不过Basic 基本等同于明文，并不能用它来进行严格的授权验证。

jwt 原理及使用参见理解JWT（JSON Web Token）认证及实践

使用 swagger 生成代码结构如下：

由于代码太长，这里只放获取 jwt 的逻辑：

def get_wxapp_userinfo(encrypted_data, iv, code):
    from weixin.lib.wxcrypt import WXBizDataCrypt
    from weixin import WXAPPAPI
    from weixin.oauth2 import OAuth2AuthExchangeError
    appid = Config.WXAPP_ID
    secret = Config.WXAPP_SECRET
    api = WXAPPAPI(appid=appid, app_secret=secret)
    try:
        # 使用 code  换取 session key    
        session_info = api.exchange_code_for_session_key(code=code)
    except OAuth2AuthExchangeError as e:
        raise Unauthorized(e.code, e.description)
    session_key = session_info.get('session_key')
    crypt = WXBizDataCrypt(appid, session_key)
    # 解密得到 用户信息
    user_info = crypt.decrypt(encrypted_data, iv)
    return user_info


def verify_wxapp(encrypted_data, iv, code):
    user_info = get_wxapp_userinfo(encrypted_data, iv, code)
    # 获取 openid
    openid = user_info.get('openId', None)
    if openid:
        auth = Account.get_by_wxapp(openid)
        if not auth:
            raise Unauthorized('wxapp_not_registered')
        return auth
    raise Unauthorized('invalid_wxapp_code')
    
    
def create_token(request):
    # verify basic token
    approach = request.json.get('auth_approach')
    username = request.json['username']
    password = request.json['password']
    if approach == 'password':
        account = verify_password(username, password)
    elif approach == 'wxapp':
        account = verify_wxapp(username, password, request.args.get('code'))
    if not account:
        return False, {}
    payload = {
        "iss": Config.ISS,
        "iat": int(time.time()),
        "exp": int(time.time()) + 86400 * 7,
        "aud": Config.AUDIENCE,
        "sub": str(account['_id']),
        "nickname": account['nickname'],
        "scopes": ['open']
    }
    token = jwt.encode(payload, 'secret', algorithm='HS256')
    # 由于 account 中 _id 是一个 object 需要转化成字符串
    return True, {'access_token': token, 'account_id': str(account['_id'])}

具体代码可以在 Metis：https://github.com/gusibi/Metis 查看。

Note: 如果试用代码，请先设定 oauth2_client，使用自己的配置。

不要将私密配置信息提交到 github。

参考链接

最后，感谢女朋友支持。

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