by 太阳雪
用户登录功能是 Web 系统一个基本功能,是为用户提供更好服务的基础,在 Flask 框架中怎么做用户登录功能呢?今天我们学习一下 Flask 的用户登录组件 Flask-Login
Python 之所以如此强大和流行,除了本身易于学习和功能丰富之外,最重要的是因为各种类库和组件,可以说没有 Python 做不了的事情,只有不知道的组件。
但是同一个问题领域中的组件或类库名称、功能可能近似,版本多而混乱,会给使用者造成了困扰,比如之前讲述的 Flask-Bootstrap
和 Bootstrap-Flask
,以及今天要讲述的用户登录,由于方式多样,功能相似,所以出现了很多类似的框架,比如 Flask-Login
、Flask-Auth
、Flask-Security
等等
之所以选择 Flask-Login
,是因为它基于 Session
,适合做有 UI 交互的用户登录,用我们学习了的 Flask 表单做演示,更容易理清用户登录的流程
用户登录说明
Flask-Login
和其他 Flask 组件并没有太大区别,有必要开始之前了解下用户登录的步骤:
- 1 登录:用户提供登录凭证(如用户名和密码)提交给服务器
- 2 建立会话:服务器验证用户提供的凭证,如果通过验证,则建立会话(
Session
),并返回给用户一个会话号(Session id
) - 3 验证:用户在后续的交互中提供会话号,服务器将根据会话号(
Session id
)确定用户是否有效 - 4 登出:当用户不再与服务器交互时,注销与服务器建立的会话
依据以上步骤,我们设计一个应用场景,作为实现:
- 提供一个主页,需要登录才能访问
- 如果没有登录,跳转到登录页面,登录成功再跳回
- 登录成功后,可以点击登出退出登录
- 在登录页面提供注册连接,点击后跳转到注册页面
- 注册完成后,跳转到登录页面
安装
使用 pip
安装 Flask-Login
组件:
pip install flask-login
如果一切正常,可以将 Flask-Login
模块引入:
>>> from flask-login import LoginManager
>>>
本次实践中,会用到
Flask Form
相关功能,请确保已经安装了Flask-WTF
组件,详见 Web 开发 Form
初始化
先实例化 login_manager
对象,然后用它来初始化应用:
from flask import Flask
from flask_login import LoginManager
# ...
app = Flask(__name__) # 创建 Flask 应用
app.secret_key = 'abc' # 设置表单交互密钥
login_manager = LoginManager() # 实例化登录管理对象
login_manager.init_app(app) # 初始化应用
login_manager.login_view = 'login' # 设置用户登录视图函数 endpoint
- 表单交互时,所以要设置
secret_key
,以防跨域攻击( CSRF ) - 登录管理对象
login_manager
的login_view
属性,指定登录页面的视图函数 (登录页面的endpoint
),即验证失败时要跳转的页面,这里设置为登录页
用户模块
用户数据
要做用户验证,需要维护用户记录,为了方便演示,使用一个全局列表 USERS
来记录用户信息,并且初始化了两个用户信息:
from werkzeug.security import generate_password_hash
# ...
USERS = [
{
"id": 1,
"name": 'lily',
"password": generate_password_hash('123')
},
{
"id": 2,
"name": 'tom',
"password": generate_password_hash('123')
}
]
用户信息只包含最基本的信息:
name
为登录用户名password
为登录密码,切忌:无论如何不要在系统中存放用户密码的明文,幸运的是模块werkzeug.security
提供了generate_password_hash
方法,使用 sha256 加密算法将字符串变为密文id
为用户识别码,相当于主键
基于用户信息,定义两方法,用来创建( create_user
)和获取( get_user
)用户信息:
from werkzeug.security import generate_password_hash
import uuid
# ...
def create_user(user_name, password):
"""创建一个用户"""
user = {
"name": user_name,
"password": generate_password_hash(password),
"id": uuid.uuid4()
}
USERS.append(user)
def get_user(user_name):
"""根据用户名获得用户记录"""
for user in USERS:
if user.get("name") == user_name:
return user
return None
create_user
接受用户名和密码,创建用户记录,对密码明文进行加密,并添加用户ID
(使用uuid
模板的uuid4
方法生成一个全球唯一码),存储到USERS
列表中get_user
接受用户名,从USERS
列表中查找用户记录,没有返回空
用户类
下面创建一个用户类,类维护用户的登录状态,是生成 Session
的基础,Flask-Login
提供了用户基类 UserMixin
,方便定义自己的用户类,我们定义一个 User
:
from flask_login import UserMixin # 引入用户基类
from werkzeug.security import check_password_hash
# ...
class User(UserMixin):
"""用户类"""
def __init__(self, user):
self.username = user.get("name")
self.password_hash = user.get("password")
self.id = user.get("id")
def verify_password(self, password):
"""密码验证"""
if self.password_hash is None:
return False
return check_password_hash(self.password_hash, password)
def get_id(self):
"""获取用户ID"""
return self.id
@staticmethod
def get(user_id):
"""根据用户ID获取用户实体,为 login_user 方法提供支持"""
if not user_id:
return None
for user in USERS:
if user.get('id') == user_id:
return User(user)
return None
- 实例化方法接受一个用户记录,即
USERS
列表中的一个元素,用来初始化成员变量 get_id
方法返回用户实例的ID
,这是必须实现的,不然Flask-Login
将无法判断用户是否被验证get
是个静态方法,即可以通过类之间调用,是为了在获取验证后的用户实例时用的,必须接受参数ID
,返回ID
所以对应的用户实例verify_password
方法接受一个明文密码,与用户实例中的密码做校验,将被用在用户验证的判断逻辑中
加载登录用户
有了用户类,并且实现了 get
方法,就可以实现 login_manager
的 user_loader
回调函数了,user_loader
的作用是根据 Session
信息加载登录用户,它根据用户 ID
,返回一个用户实例:
@login_manager.user_loader # 定义获取登录用户的方法
def load_user(user_id):
return User.get(user_id)
登录页面
页面包括后台和展现(可以理解成前台)两部分
后台
根据前面介绍的 Form
相关知识 (参见 Web 开发 Form ),需要定义一个 Form
类,用来设置页面的元素和规则:
from wtforms import StringField, PasswordField
from wtforms.validators import DataRequired, EqualTo
# ...
class LoginForm(FlaskForm):
"""登录表单类"""
username = StringField('用户名', validators=[DataRequired()])
password = PasswordField('密码', validators=[DataRequired()])
- 定义用户名和密码两个字段,分别是字符类型字段和密码类型字段,密码类型字段会在页面上显示为密码形式,以提高安全性
- 为两个字段设置必填规则
然后定义一个用户登录的视图函数 login
:
from flask import render_template, redirect, url_for, request
from flask_login import login_user
# ...
@app.route('/login/', methods=('GET', 'POST')) # 登录
def login():
form = LoginForm()
emsg = None
if form.validate_on_submit():
user_name = form.username.data
password = form.password.data
user_info = get_user(user_name) # 从用户数据中查找用户记录
if user_info is None:
emsg = "用户名或密码密码有误"
else:
user = User(user_info) # 创建用户实体
if user.verify_password(password): # 校验密码
login_user(user) # 创建用户 Session
return redirect(request.args.get('next') or url_for('index'))
else:
emsg = "用户名或密码密码有误"
return render_template('login.html', form=form, emsg=emsg)
分析下视图函数的逻辑:
- 视图函数同时支持
GET
和POST
方法 form.validate_on_submit()
可以判断用户是否完整的提交了表单,只对POST
有效,所以可以用来判断请求方式- 如果是
POST
请求,获取提交数据,通过get_user
方法查找是否存在该用户 - 如果用户存在,则创建用户实体,并校验登录密码
- 校验通过后,调用
login_user
方法创建用户Session
,然后跳转到请求参数中next
所指定的地址或者首页 (不用担心如何设置next
,还记得上面设置的login_manager.login_view = 'login'
吗? 对,未登录访问时,会跳转到login
,并且带上next
查询参数) - 非
POST
请求,或者未经过验证,会显示login.html
模板渲染后的结果
前台
在 templates
模板下创建登录页面的模板 login.html
:
{% macro render_field(field) %} <!-- 定义字段宏 -->
<dt>{{ field.label }}:
<dd>{{ field(**kwargs)|safe }}
{% if field.errors %}
<ul class=errors>
{% for error in field.errors %}
<li>{{ error }}</li>
{% endfor %}
</ul>
{% endif %}
</dd>
{% endmacro %}
<!-- 登录表单 -->
<form method="POST">
{{ form.csrf_token }}
{{ render_field(form.username) }}
{{ render_field(form.password) }}
{% if emsg %} <!-- 如果有错误信息 则显示 -->
<h3> {{ emsg }}</h3>
{% endif %}
<input type="submit" value="登录">
</form>
render_field
是 Jinja2 模板引擎的宏,接受表单字段将其渲染成 Html 代码,并格式化错误信息emsg
错误信息单独做了处理,如果存在会显示出来form
中并没有action
属性,默认为当前路径
需要验证的页面
为了方便演示,将首页作为需要验证的页面,通过验证将看到登录者欢迎信息,页面上还有个登出链接
首页视图函数 index
:
from flask import render_template, url_for
from flask_login import current_user, login_required
# ...
@app.route('/') # 首页
@login_required # 需要登录才能访问
def index():
return render_template('index.html', username=current_user.username)
- 注解
@login_required
会做用户登录检测,如果没有登录要方法此视图函数,就被跳转到login
接入点(endpoint
) current_user
是当前登录者,是User
的实例,是Flask-Login
提供全局变量( 类似于全局变量g
)username
是模板中的变量,可以将当前登录者的用户名传入index.html
模板
首页模板 index.html
:
<h1>欢迎 {{ username }}!</h1>
<a href='{{ url_for('logout')}}'>登出</a>
登出视图函数 logout
:
from flask import redirect, url_for
from flask_login import logout_user
# ...
@app.route('/logout') # 登出
@login_required
def logout():
logout_user()
return redirect(url_for('login'))
- 只有登录了才有必要登出,所以加上注解
@login_required
logout_user
方法和login_user
相反,由于注销用户的Session
- 登出视图不需要模板,直接跳转到登录页,实际项目中可以增加一个登出页,展示些有趣的东西
小试牛刀
终于可以试试了,加上启动代码:
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True)
启动项目,如果一切正常将看到类似的反馈:
python app.py
* Serving Flask app "app" (lazy loading)
* Environment: production
WARNING: This is a development server. Do not use it in a production deployment.
Use a production WSGI server instead.
* Debug mode: on
* Restarting with stat
* Debugger is active!
* Debugger PIN: 176-611-251
* Running on http://127.0.0.1:5000/ (Press CTRL+C to quit)
访问 localhost:5000,将看到登录页,主要浏览器地址上的 next
查询参数:
填写正确的用户名和密码,点击登录,将进入首页:
用户注册
上面的演示了,已存在用户登录的情况,不存在用户需要完成注册才能登录。
注册功能和登录很类似,页面上多了密码确认字段,并且需要验证两次输入的密码是否一致,后台逻辑是:如果用户不存在,且通过检验,将用户数据保存到 USERS
列表中,跳转到 login
页面。
关于具体实现这里不做详细讲解了,本节代码示例中有实现,可以参考。
如果您来实现注册功能的话打算怎么做?欢迎交流
Flask-Login 其他特性
上面的实例中使用了一些 Flask-Login
的基本特性,Flask-Login
还提供了一些其他重要特性
记住我
记住我,并不是用户登出之后,再次登录时自动填写用户名和密码(这是浏览器的功能),而是在用户意外退出后(比如关闭浏览器)不用再次登录。
如果用户本地的 cookie
失效了,Flask-Login
会自动将用户 Session
放入 cookie
中。
开启方法是将 login_user
方法的命名参数 remember
设置为 True
,此功能默认是关闭的
Session 防护
Session
信息一般存放在 cookie
中,但是 cookie
不够安全,容易被窃取其中 Session
信息,伪造用户登录系统,幸运的是 Flask-Login
提供了 Session
防护机制,提供有 basic
和 strong
两种保护等级,通过 login_manager.session_protection
来开关和设置等级,默认等级为 basic
,如果设置为 None
将关闭 Session
防护机制。
在保护机制开启的情况下,每次请求会根据用户的特征(一般指有用户IP、浏览器类型生成的哈希码)与 Session
中的对比,如果无法匹配则要求用户重新登录,在强模式下( strong
)一旦匹配失败会删除登录者 Session
,以消除攻击者重构 cookie
的可能
Request Loader
有时候因为一些原因不想或者无法使用 cookie
,可以将 Session
记录在其他地方,比如 Header
中或者请求参数中,那么构造用户 Session
时就需要将 user_loader
替换为 request_loader
, request_loader
将 request
作为参数,这样就可以从请求的任何数据中获取 Session
信息了
总结
本节课程主要通过一个简单的用户登录实例,介绍了 Flask-Login
组件的使用,大体步骤是:引入 Flask-Login
模块,初始化应用,构造登录用户类,设置登录页面入口,使用 login_user
创建用户 Session
,
用 user_loader
恢复登录者,用 logout_user
推出登录,还有在视图函数中如何进行用户验证等,最后介绍了一些额外的 Flask-Login
特性。
用户登录是 Web
应用的一个常用而又复杂的功能,除了今天介绍的 Session
方式之外,还有基于 RESTful
的非状态的 token
方式,以及第三方认证机制,比如微信、支付宝等,后面会陆续讲解,敬请期待。
参考
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/23137867
- https://blog.csdn.net/sinat_29315627/article/details/74177792
- http://www.bjhee.com/flask-ext9.html
- http://www.pythondoc.com/flask-restful/third.html
- https://flask-login.readthedocs.io/en/latest/
- https://flask-httpauth.readthedocs.io/en/latest/
- https://www.jianshu.com/p/8c87099f72a5
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