IM的掃碼登陸功能如何實現？一文搞懂主流的掃碼登陸技術原理

一、引言

掃碼登陸這個功能，最先應該是微信的PC端開始搞，雖然有點反人類的功能（不掃碼也沒別的方式登陸），但不得不說仍是很酷的。

下面這張圖，無論是IM開發者仍是普通用戶，應該很熟悉：
 

因而，搞IM產品的老闆和產品經理們，今後又多了一個要拋給程序員們的需求——「爲何微信有掃一掃登陸，而咱們的沒有？」。

好吧，每次只要是微信有的功能，IM程序員們想甩鍋，難度就有點大了，必竟老闆們都都會想固然認爲，微信有的「我」的IM產品裏也得有。

既然沒法迴避，那就只能老老實實搞懂技術原理，而後自已使勁擼吧。

本文將簡要的介紹掃碼登陸功能的技術實現邏輯，並實際結合淘寶、微信的掃碼登陸功能，學習和研究大廠主流應用的技術實現思路。

學習交流：

- 即時通信/推送技術開發交流5羣： 215477170 [推薦]
- 移動端IM開發入門文章：《 新手入門一篇就夠：從零開發移動端IM》

（本文同步發佈於：http://www.52im.net/thread-2892-1-1.html）

二、IM開發乾貨系列文章

本文是系列文章中的第22篇，總目錄以下：

《 IM消息送達保證機制實現(一)：保證在線實時消息的可靠投遞》
《 IM消息送達保證機制實現(二)：保證離線消息的可靠投遞》
《 如何保證IM實時消息的「時序性」與「一致性」？》
《 IM單聊和羣聊中的在線狀態同步應該用「推」仍是「拉」？》
《 IM羣聊消息如此複雜，如何保證不丟不重？》
《 一種Android端IM智能心跳算法的設計與實現探討（含樣例代碼）》
《 移動端IM登陸時拉取數據如何做到省流量？》
《 通俗易懂：基於集羣的移動端IM接入層負載均衡方案分享》
《 淺談移動端IM的多點登錄和消息漫遊原理》
《 IM開發基礎知識補課(一)：正確理解前置HTTP SSO單點登錄接口的原理》
《 IM開發基礎知識補課(二)：如何設計大量圖片文件的服務端存儲架構？》
《 IM開發基礎知識補課(三)：快速理解服務端數據庫讀寫分離原理及實踐建議》
《 IM開發基礎知識補課(四)：正確理解HTTP短鏈接中的Cookie、Session和Token》
《 IM羣聊消息的已讀回執功能該怎麼實現？》
《 IM羣聊消息到底是存1份(即擴散讀)仍是存多份(即擴散寫)？》
《 IM開發基礎知識補課(五)：通俗易懂，正確理解並用好MQ消息隊列》
《 一個低成本確保IM消息時序的方法探討》
《 IM開發基礎知識補課(六)：數據庫用NoSQL仍是SQL？讀這篇就夠了！》
《 IM裏「附近的人」功能實現原理是什麼？如何高效率地實現它？》
《 IM開發基礎知識補課(七)：主流移動端帳號登陸方式的原理及設計思路》
《 IM開發基礎知識補課(八)：史上最通俗，完全搞懂字符亂碼問題的本質》
《 IM的掃碼登功能如何實現？一文搞懂主流應用的掃碼登錄技術原理》（本文）

三、基本技術原理

3.1 掃碼登陸功能究竟是什麼樣的？

首先介紹下什麼是掃碼登陸。如今大部分同窗手機上都裝有微信、qq和淘寶這一類的軟件。而這些app都有他們相對應的網頁端。爲了讓用戶在使用他們的網頁時登陸更加方便和安全，使用手機掃一掃就能夠登陸的服務，就顯的天然而然了。

幾個主流大廠應用掃碼登陸時的界面效果以下：

有不少小夥伴可能會感到很神奇，網頁上只是顯示了個二維碼，它怎麼就知道是哪一個手機掃到了二維碼，而且進行登陸的呢？並且，登陸完成之後，還能直接把用戶信息顯示給用戶，真的是很神奇啊。

3.2 掃碼登陸功能的完整技術邏輯

1）網頁端與服務器的配合邏輯：

接下來就是對於這個服務的詳細實現。

首先用戶打開網站的登陸頁面的時候，向瀏覽器的服務器發送獲取登陸二維碼的請求。服務器收到請求後，隨機生成一個uuid，將這個id做爲key值存入redis服務器，同時設置一個過時時間，再過時後，用戶登陸二維碼須要進行刷新從新獲取。

同時，將這個key值和本公司的驗證字符串合在一塊兒，經過二維碼生成接口，生成一個二維碼的圖片（二維碼生成，網上有不少現成的接口和源碼，這裏再也不介紹）。而後，將二維碼圖片和uuid一塊兒返回給用戶瀏覽器。

瀏覽器拿到二維碼和uuid後，會每隔一秒向瀏覽器發送一次，登陸是否成功的請求。請求中攜帶有uuid做爲當前頁面的標識符。這裏有的同窗就會奇怪了，服務器只存了個uuid在redis中做爲key值，怎麼會有用戶的id信息呢？ 

這裏確實會有用戶的id信息，這個id信息是由手機服務器存入redis中的。具體請繼續閱讀「手機端與服務器的配合邏輯」。

2）手機端與服務器的配合邏輯：

話說，瀏覽器拿到二維碼後，將二維碼展現到網頁上，並給用戶一個提示：請掏出您的手機，打開掃一掃進行登陸。

用戶拿出手機掃描二維碼，就能夠獲得一個驗證信息和一個uuid（掃描二維碼獲取字符串的功能在網上一樣有不少demo，這裏就不詳細介紹了）。

因爲手機端已經進行過了登陸，在訪問手機端的服務器的時候，參數中都回攜帶一個用戶的token，手機端服務器能夠從中解析到用戶的userId（這裏從token中取值而不是手機端直接傳userid是爲了安全，直接傳userid可能會被截獲和修改，token是加密的，被修改的風險會小不少）。手機端將解析到的數據和用戶token一塊兒做爲參數，向服務器發送驗證登陸請求（這裏的服務器是手機服務器，手機端的服務器跟網頁端服務器不是同一臺服務器）。

服務器收到請求後，首先對比參數中的驗證信息，肯定是否爲用戶登陸請求接口。若是是，返回一個確認信息給手機端。

手機端收到返回後，將登陸確認框顯示給用戶（防止用戶誤操做，同時使登陸更加人性化）。用戶確認是進行的登陸操做後，手機再次發送請求。服務器拿到uuId和userId後，將用戶的userid做爲value值存入redis中以uuid做爲key的鍵值對中。

3）登陸成功時的邏輯：

而後，瀏覽器再次發送請求的時候，瀏覽器端的服務器就能夠獲得一個用戶Id，並調用登陸的方法，聲成一個瀏覽器端的token，再瀏覽器再次發送請求的時候，將用戶信息返回給瀏覽器，登陸成功。這裏存儲用戶id而不是直接存儲用戶信息是由於，手機端的用戶信息，不必定是和瀏覽器端的用戶信息徹底一致。

4）詳細的技術原理總結以下圖所示： 

四、淘寶的掃碼登陸技術實現

本節咱們以淘寶的掃碼登陸爲例，來實際研究分析一下淘寶的掃碼登陸實現邏輯。

登陸界面 https://login.taobao.com/member/login.jhtml 傳回來的參數爲：

而後請求(GET)報文是這樣的:

https://qrlogin.taobao.com/qr...=&_ksTS=1540106757739_2804&callback=jsonp2805

關鍵的就是lgToken，是網頁的惟一ID，當打開了二維碼登陸的時候，網頁在輪詢(應該是長輪詢long polling)調用接口去請求服務器。

若是沒有掃碼，返回的爲： 

若是掃了的話則會返回：

{
    "code": "10001",
    "message": "mobile scan QRCode success",
    "success": true
}

長時間沒有掃碼的話，網頁端會中止輪詢，二維碼失效！

當手機端確認登陸後，接口返回的是：

{ "code": "10006", "success": true, "url": "https://login.taobao.com/member/loginByIm.do?uid=cntaobaoxxx&token=ff82fc0d1d395a33d3b38ec5a4981336&time=1530179143250&asker=qrcodelogin&ask_version=1.0.0&defaulturl= https://www.taobao.com&webpas...6"}

表示登陸成功，固然手機端與服務端在點擊"確認登陸"之間的交互可能就是這樣：網頁端生成的lgToken去請求服務端，服務端記住了這個lgToken並認爲登陸了，當網頁端再次輪詢請求接口時，就返回真正的登陸態Token，網頁端此時就能夠憑着這個Token來登陸了。

詳細的技術邏輯以下圖所示：

五、微信的掃碼登陸技術實現

5.1 技術原理流程圖

微信的網頁版訪問地址是：https://wx.qq.com/，有興趣也能夠自行深刻研究。

5.2 實際的技術實現邏輯

1）獲取惟一的uuid, 以及包含uid信息的二維碼：

// 獲取uuid
getUUID: function() {
    vare = t.defer();
    returnwindow.QRLogin = {},
    $.ajax({
        url: i.API_jsLogin,
        dataType: "script"
    }).done(function() {
        200 == window.QRLogin.code ? e.resolve(window.QRLogin.uuid) : e.reject(window.QRLogin.code)
    }).fail(function() {
        e.reject()
    }),
    e.promise
}

2）瀏覽器輪詢服務器，獲取掃碼狀態：

// 查看掃碼狀態
checkLogin: function(e, a) {
    varn = t.defer()
        , a = a || 0;
    returnwindow.code = 0,
    window.checkLoginPromise = $.ajax({
        url: i.API_login + "?loginicon=true&uuid="+ e + "&tip="+ a + "&r="+ ~newDate,
        dataType: "script",
        timeout: 35e3
    }).done(function() {
        newRegExp("/"+ location.host + "/");
        if(window.redirect_uri && window.redirect_uri.indexOf("/"+ location.host + "/") < 0)
            returnvoid (location.href = window.redirect_uri);
        vare = {
            code: window.code,
            redirect_uri: window.redirect_uri,
            userAvatar: window.userAvatar
        };
        n.resolve(e)
    }).fail(function() {
        n.reject()
    }),
    n.promise
}

3）根據服務器返回的掃碼狀態，進行相應的操做：

* 408 掃碼超時：若是手機沒有掃碼或沒有受權登陸，服務器會阻塞約25s，而後返回狀態碼 408 -> 前端繼續輪詢 

* 400 二維碼失效：大約5分鐘的時間內不掃碼，二維碼失效  

* 201 已掃碼：若是手機已經掃碼，服務器當即返回狀態碼和用戶的基本信息 （window.code=201,window.code.userAvator="..."），-> 前端繼續輪詢  

* 200 已受權：若是手機點擊了確認登陸，服務器返回200及token -> 前端中止輪詢, 獲取到token，重定向到目標頁 

具體的代碼示例以下：

// 根據服務器返回的掃碼狀態，進行相應的操做
functiono(c) {
    switch(c.code) {
    case200:
        t.newLoginPage(c.redirect_uri).then(function(t) {
            varo = t.match(/<ret>(.*)<\/ret>/)
                , r = t.match(/<script>(.*)<\/script>/)
                , c = t.match(/<skey>(.*)<\/skey>/)
                , s = t.match(/<wxsid>(.*)<\/wxsid>/)
                , l = t.match(/<wxuin>(.*)<\/wxuin>/)
                , d = t.match(/<pass_ticket>(.*)<\/pass_ticket>/)
                , f = t.match(/<message>(.*)<\/message>/)
                , u = t.match(/<redirecturl>(.*)<\/redirecturl>/);
            returnu ? void (window.location.href = u[1]) : o && "0"!= o[1] ? (alert(f && f[1] || "登陸失敗"),
            i.report(i.AUTH_FAIL_COUNT, 1),
            void location.reload()) : (e.$emit("newLoginPage", {
                Ret: o && o[1],
                SKey: c && c[1],
                Sid: s && s[1],
                Uin: l && l[1],
                Passticket: d && d[1],
                Code: r
            }),
            void (a.getCookie("webwx_data_ticket") || n.report(n.ReportType.cookieError, {
                text: "webwx_data_ticket 票據丟失",
                cookie: document.cookie
            })))
        });
        break;
    case201:
        e.isScan = !0,
        n.report(n.ReportType.timing, {
            timing: {
                scan: Date.now()
            }
        }),
        t.checkLogin(e.uuid).then(o, function(t) {
            !t && window.checkLoginPromise && (e.isBrokenNetwork = !0)
        });
        break;
    case408:
        t.checkLogin(e.uuid).then(o, function(t) {
            !t && window.checkLoginPromise && (e.isBrokenNetwork = !0)
        });
        break;
    case400:
    case500:
    case0:
        vars = a.getCookie("refreshTimes") || 0;
        s < 5 ? (s++,
        a.setCookie("refreshTimes", s, .5),
        document.location.reload()) : e.isNeedRefresh = !0;
        break;
    case202:
        e.isScan = !1,
        e.isAssociationLogin = !1,
        a.setCookie("login_frequency", 0, 2),
        window.checkLoginPromise && (window.checkLoginPromise.abort(),
        window.checkLoginPromise = null),
        r()
    }
    e.code = c.code,
    e.userAvatar = c.userAvatar,
    a.log("get code", c.code)
}

5.3 小結

微信網頁端掃碼登陸時，輪詢的數據返回採用的是JSONP的形式，這是爲了解決跨域問題。如對JSONP不瞭解的，能夠閱讀《詳解Web端通訊方式的演進：從Ajax、JSONP 到 SSE、Websocket》一文的「3、JSONP」這一節。

微信網頁端掃碼登陸時，輪詢採用了後臺根據掃碼狀況阻塞前臺請求，優化輪詢及減小前端的無效輪詢。這種技術，請詳見《新手入門貼：史上最全Web端即時通信技術原理詳解》一文中的「解決方案3.2：長輪詢（long-polling）」這一節，

六、本文小結

掃碼登陸這個功能，如今已經不僅出現有IM應用裏，各類帶有移動端的線上網站也都有了這個功能，因此本文中介紹的技術原理並不侷限於只用於實現IM應用中的掃碼登陸。

另外，爲了方便抓取真實的數據進行分析研究，本文中的PC端案例分析是針對的是網頁端，但實際上若是你的PC端是富客戶端（也就是.exe、.dmg這樣的安裝版），原理也是同樣的，並且還不須要考慮瀏覽器裏的跨域問題等。

閱讀本文時，可能涉及到傳統的Web端即時通信技術（爲了掃碼登陸的實時性），好比長輪詢等，若是您對這些技術還不太瞭解的話，能夠系統學習一下即時通信網整理的有關Web端即時通信方面的資料。好比從這兩篇文章開始：《新手入門貼：詳解Web端即時通信技術的原理》、《Web端即時通信技術盤點：短輪詢、Comet、Websocket、SSE》。

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《 WebSocket詳解（三）：深刻WebSocket通訊協議細節》
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