数据库与身份认证

最新推荐文章于 2024-03-26 15:49:35 发布

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文章详细介绍了如何配置MySQL数据库环境，使用基本的SQL语句操作数据库，以及在Express框架中操作MySQL。此外，还讨论了Session和JWT两种身份验证机制的原理和在Web开发中的应用。

一、目标

能够知道如何配置MySQL数据库环境
能够认识并使用常见的SQL语句操作数据库
能够在Express中操作MySQL数据库
能够了解Session的实现原理
能够了解JWT的实现原理

二、目录

数据库的概念
安装并配置MySQL
MySQL的基本使用
在Express中操作MySQL
前后端的身份认证

1.数据库的基本概念

1.1什么是数据库

数据库(database)是用来阻止、存储和管理数据的仓库。

为了方便管理互联网世界中的数据，就有了数据库管理系统的概念。用户可以对数据库中的数据进行新增、查询、更新、删除等操作。

1.2常见的数据库及分类

MySQL数据库（目前使用最广泛、流行度最高的开源免费数据库；Community+Enterprise）
Oracle数据库(收费）
SQL Server数据库（收费）
Mongodb数据库（Community+Enterprise）

其中，MySQL、Oracle、SQL Server属于传统型数据库（又叫做：关系型数据库或SQL数据库），这三者的设计理念相同，用法比较类似

而Mongodlb属于新型数据库（又叫做：非关系型数据库或NoSQL数据库），它在一定程度上弥补了传统型数据库的缺陷

1.3传统型数据库的数据组织结构

1.Excel的数据组织结构

2.传统型数据库的数据组织结构

3.实际开发中库、表、行、字段的关系

2.安装并配置MySQL

2.1了解需要安装哪些MySQL相关的软件

2.2MySQL在Windows环境下的安装

在windows环境下安装MySQL，只需要运行mysql-installer-community-8.0.19.0.msi这个安装包，就能一次性将MySQL Server和MySQL Workbench安装到自己的电脑上。

3、MySQL的基本使用

3.1使用MySQL Workbench管理数据库

1.链接数据库

2.了解主界面的组成部分

3.创建数据库

4.创建数据表

DataType数据类型：

①int整数

②varchar（len）字符串

③tinyint（1）布尔值

字段的特殊标识:

①PK（Primary Key）主键、唯一标识

②NN（Not Null）值不允许为空

③UQ（Unique）值唯一

④AI（Auto Increment）值自动增长

⑤default默认填写的值：当你输入数据是不填写，就自动给你填写上

5.向表中写入数据

3.2使用SQL管理数据库

1.什么是SQL

SQL（Structured Query Language）是结构化查询语言，专门用来访问和处理数据库的编程语言。能够让我们以编程的形式，操作数据库里面的数据。

三个关键点：

1.SQL是一门数据库编程语言

2.使用SQK语言编写出来的代码，叫做SQL语句

3.SQL语言只能在关系型数据库中使用（例如MySQL、Oracle、SQL Server）。非关系型数据库（例如MOngodb）不支持SQL语言

2.SQL能做什么

3.3SQL的select语句

1.语法

注意：select中字母大小写不影响

3.4SQL的INSERT INTO语句

1.语法

2.示例

3.5SQL的UPDATA语句

1.语法

3.6SQL的DELETE语句

1.语法

2.示例

3.7SQL的WHERE子句

1.语法

2.可以在WHERE子句中使用的运算符

3.SQL的where 子句示例

3.8SQL的AND和OR运算符

1.语法

3.9SQL的ORDER BY子句

1.语法

4.ORDER BY子句-多重排序

3.10SQL的COUNT（*）函数

1.语法

2.使用as关键字

4.在项目中操作MySQL

4.1在项目中操作数据库的步骤

①安装操作MySQL数据库的第三方模块（mysql）

②通过mysql模块连接到MySQL数据库

③通过mysql模块执行SQL语句

4.2安装与配置mysql模块

1.安装mysql模块

mysql模块是托管与npm上的第三方模块。它提供了在Node.js项目中链接和操作MySQL数据库的能力。想要在项目中使用它，需要先运行如下命令，将mysql安装为项目的依赖包：

2.配置mysql模块

在使用mysql模块操作MySQL数据库之前，必须先对mysql模块进行必要的配置，主要的配置步骤如下：

//1.导入mysql模块
const mysql = require('mysql');
//2.建立数据库链接
const db = mysql.createPool({
    host: "127.0.0.1", //数据库的ip地址
    user: "root", //登录数据库的账号
    password: "admin123", //登录数据库的密码
    database: 'my_db_01' //指定要操作哪个数据库
})

3.测试mysql模块能否正常工作

调用db.query()函数，指定要执行的SQL语句，通过回调函数拿到执行的结果：

//1.导入mysql模块
const mysql = require('mysql');
//2.建立数据库链接
const db = mysql.createPool({
        host: "127.0.0.1", //数据库的ip地址
        user: "root", //登录数据库的账号
        password: "admin123", //登录数据库的密码
        database: 'my_db_01' //指定要操作哪个数据库
    })
    //测试mysql模块能否正常工作
db.query('select 1', (err, results) => {
    //mysql模块工作期间报错了
    if (err) return console.log(err.message);
    //能够成功的执行SQL语句
    console.log(results)
})

4.3使用mysql模块操作MySQL数据库

1.查询数据

const sqlStr = 'select * from my_db_01.users'
db.query(sqlStr, (err, results) => {
    //查询数据失败
    if (err) return console.log(err.message);
    //查询数据成功
    //注意：如果执行的是select查询语句，则执行的结果是数组
    console.log(results)
})

2.插入数据

向users表中新增数据，其中username为Spider-Man,password为pcc321.示例代码如下：

3.插入数据的便捷方式

向表中新增数据时，如果数据对象的每个属性和数据表的字段一一对应，则可以通过如下方式快速插入数据：

4.更新数据

5.更新数据的便捷方式

6.删除数据

在删除数据时，推荐根据id这样的唯一标识，来删除对应的数据。示例如下：

//1.导入mysql模块
const mysql = require('mysql');
//2.建立数据库链接
const db = mysql.createPool({
        host: "127.0.0.1", //数据库的ip地址
        user: "root", //登录数据库的账号
        password: "admin123", //登录数据库的密码
        database: 'my_db_01' //指定要操作哪个数据库
    })
  //删除id为5的用户
const sqlStr = 'delete from users where id=?'
db.query(sqlStr, 1, (err, results) => {
    if (err) return console.log(err.message)
        //注意：执行delete之后，结果也是一个对象，也会包含affectedRows属性
    if (results.affectedRows === 1) {
        console.log('删除数据成功')
    }
})

7.标记删除

使用DELETE语句，会真正的把数据从表中删除掉。为了保险起见，推荐使用标记删除的形式，来模拟删除的动作。

所谓的标记删除，就是在表中设置类似于status这样的状态字段，来标记当前这条数据是否被删除。

当用户执行了删除的动作时，我们并没有执行DELETE语句把数据删除掉，而是执行了UPDATE语句,将这条数据对应的status字段标记为删除即可。

//1.导入mysql模块
const mysql = require('mysql');
//2.建立数据库链接
const db = mysql.createPool({
        host: "127.0.0.1", //数据库的ip地址
        user: "root", //登录数据库的账号
        password: "admin123", //登录数据库的密码
        database: 'my_db_01' //指定要操作哪个数据库
    })
const sqlStr = 'update users set status=? where id=?'
db.query(sqlStr, [1, 4], (err, results) => {
    if (err) return console.log(err.message)
        //注意：执行delete之后，结果也是一个对象，也会包含affectedRows属性
    if (results.affectedRows === 1) {
        console.log('删除数据成功')
    }
})

5.前后端身份认证

5.1Web开发模式

目前主流的Web开发模式有两种，分别是：

①基于服务器渲染的传统Web开发模式

②基于前后端分离的新型Web开发模式

1.服务器渲染的Web开发模式

服务器渲染的概念：服务器发送给客户端的HTML页面，是在服务器通过字符串的拼接，动态生成的。因此，客户端不需要使用Ajax这样的即使额外请求页面的数据。示例代码如下：

2.服务器渲染的优缺点

优点：

①前端耗时少。因为服务器端负责动态生成HTML内容，浏览器只需要直接渲染页面即可。尤其是移动端，更省电。

②有利于SEO。因为服务器响应的是完整的HTML页面内容，所以爬虫更容易爬取获得信息，更有利于SEO。

缺点：

①占用服务器资源。即服务器端完成HTML页面内容的拼接，如果请求较多，会对服务器造成一定的访问压力。

②不利于前后端分离，开发效率低。使用服务器端渲染，则无法进行分工合作，尤其对于前端复杂度高的项目，不利于项目高效开发。

3.前后端分离的Web开发模式

前后端分离的概念：前后端分离的开发模式，依赖于Ajax技术的广泛应用。简而言之，前后端分离的Web开发模式，就是后端只负责提供API接口，前端使用Ajax调用接口的开发模式。

4.前后端分离的优缺点

优点：

①开发体验好。前端专注于UI页面的开发，后端专注于api的开发，且前端有更多的选择性。

②用户体验好。Ajax技术的广泛应用，极大地提高了用户的体验，可以轻松实现页面的局部刷新。

③减轻了服务器端的渲染压力。因为页面最终是在每个用户的浏览器中生成的。

缺点：

①不利于SEO。因为完整的HTML页面需要在客户端动态拼接完成，所以爬虫对无法爬取页面的有效信息。（解决方案：利用Vue、React等前端框架的ssr（server side render）技术能够很好的解决SEO问题！）

5.如何选择Web开发模式

不谈业务场景而盲目选择使用何种开发模式都是耍流氓

比如企业级网站，主要功能是展示而没有复杂的交互，并且需要良好的SEO，则这时我们就需要使用服务器端渲染；
而类似后台管理项目，交互性比较强不需要考虑SEO，那么就可以使用前后端分离的开发模式。

另外，具体使用何种开发模式并不是绝对的，为了同时兼顾了首页的渲染速度和前后端分离的开发效率，一些网站采用了首屏服务器端渲染+其他页面前后端分离的开发模式。

5.2身份认证

1.什么是身份认证

身份认证（Authentication）又称“身份认证”、“鉴权”，是通过一定的手段，完成对用户身份的确认。

在Web开发中，也涉及到用户身份的认证，例如：各大网站的手机验证码登录、邮箱密码登录、二维码登录等等。

2.为什么需要身份认证

身份认证的目的，是为了确认当前所声称为某种身份的用户，确实是所声称的用户。例如，你去找快递员取快递，你要怎么证明这份快递是你的。

3.不同开发模式下的身份认证

对于服务器渲染和前后端这两种开发模式来说，分别有着不同的身份认证方案：

①服务器渲染推荐使用Session认证机制

②前后端分离推荐使用JWT认证机制。

5.3Session认证机制

1.HTTP协议的无状态性

了解HTTP协议的无状态性是进一步学习Session认证机制的必要前提。

HTTP协议的无状态性，指的是客户端的每次HTTP请求都是独立的，连续多个请求之间没有直接的关系，服务器不会主动保留每次HTTP请求的状态。

2.如何突破HTTP无状态的限制

对于超市来说，为了方便收银员在进行结算时给VIP用户打折，超市可以为每个VIP用户发放会员卡。

注意：现实生活中的会员卡身份认证方式，在web开发中的专业术语叫做Cookie.

3.什么是Cookie

Cookie是存储在用户浏览器中的一段不超过4KB的字符串。它由一个名称（Name）、一个值（Value）和其他几个用于控制Cookie有效期、安全性、使用范围的可选属性组成。

不同域名下的Cookie各自独立，每当客户端发起请求时，会自动把当前域名下所有未过期的Cookie一同发送到服务器。

Cookie的几大特性：

①自动发送

②域名独立

③过期时限

④4KB限制

4.Cookie在身份认证中的作用

客户端第一次请求服务器的时候，服务器通过响应头的形式，向客户端发送一个身份认证的Cookie，客户端会自动将Cookie保存在浏览器中。

随后，当客户端浏览器每次请求服务器的时候，浏览器会自动将身份认证相关的Cookie，通过请求头的形式发送给服务器，服务器即可验明客户端的身份。

5.Cookie不具有安全性

由于 Cookie是存储在浏览器中的，而且浏览器也提供了读写Cookie的API，因此Cookie很容易被伪造，不具有安全性。因此不建议服务器将重要的隐私数据，通过Cookie的形式发送给浏览器。

6.提高身份认证的安全性

为了防止客户伪造会员卡，收银员在拿到客户出示的会员卡之后，可以在收银机上进行刷卡认证，只有收银机确认存在的会员卡，才能使用。

这种“会员卡+刷卡认证”的设计理念，就是Session认证机制的精髓。

7.Session的工作原理

5.4在Express中使用Session认证

1.express-session中间件

在Express项目中，只需要安装express-session中间件，即可在项目中使用Session认证：

2.配置express-session中间件

express-session中间件安装成功后，需要通过app.use()来注册session中间件，示例代码如下：

3.向session中存数据

当express-session中间件配置成功后，即可通过req.session来访问和使用session对象，从而存储用户的关键信息：

4.从session中取数据

可以直接从req.session对象上获取之前存储的数据，示例代码如下：

5.清空session

调用req.session.destory()函数，即可清空服务器保存的session信息。

5.5JWT认证机制

1.了解Session认证的局限性

Session认证机制需要配合Cookie才能实现。由于Cookie默认不支持跨域访问，所以，当涉及到前端跨域请求后端接口的时候，需要做很多额外的配置，才能实现跨域Session认证。

注意：

当前段请求后端接口不存在跨域问题的时候，推荐使用Session身份认证机制。
当前端需要跨域请求后端接口的时候，不推荐使用Session身份认证机制，推荐使用JWT认证机制。

2.什么是JWT

JWT（JSON Web Token）是目前最流行的跨域认证解决方案。

3.JWT的工作原理

总结：用户的信息通过Token字符串的形式，保存在客户端浏览器中。服务器通过还原Token字符串的形式来认证用户的身份。

4.JWT的组成部分

JWT通常由三部分组成，分别是Header（头部）、Payload（有效荷载）、Signature（签名）。

6.JWT的三个部分各自代表的含义

JWT的三个组成部分，从前到后分别是：Header、Payload、Signatyre

其中：

Payload部分才是真正的用户信息，它是用户信息经过加密之后生成的字符串
Header和Signature是安全性相关的部分，只是为了保证Token的安全性

7.JWT的使用方式

客户端收到服务器返回的JWT之后，通常会将它存储在localStorage或sessionStorage中

此后，客户端每次与服务器通信，都要带上这个JWT的字符串，从而进行身份认证。推荐的做法是把JWT放在HTTP请求头的Authorization字段中，格式如下：

5.6在Express中使用JWT

1.安装JWT相关的包

运行如下命令，安装如下两个JWT相关的包：

其中：

jsonwebtoken用于生成JWT字符串
express-jwt用于将JWT字符串解析还原成JSON对象

2.导入JWT相关的包

使用require()函数，分别导入JWT相关的两个包：

3.定义secret密钥

为了保证JWT字符串的安全性，防止JWT字符串在网络传输过程中被别人破解，我们需要专门定义一个用于加密和解密的secret密钥：

①当生成JWT字符串的时候，需要使用secret密钥对用户的信息进行加密，最终得到加密好的JWT字符串。

②当把JWT字符串解析还原成JSON对象的时候，需要使用secret密钥进行解密。

4.在登录成功后生成JWT字符串

调用jsonwebtoken包提供的sign()方法，将用户的信息加密成JWT字符串，响应给客户端：

5.将JWT字符串还原为JSON对象

客户端每次在访问那些有权限接口的时候，都需要主动通过请求头中的Authorization字段，将Token字符串发送到服务器。

此时，服务器可以通过express-jwt这个中间件，自动将客户端发送过来的Token解析还原成JSON对象：

6.使用req.user获取用户信息

当express-jwt这个中间件配置成功之后，即可在那些有权限的接口中，使用req.user对象，来访问从JWT字符串中解析出来的用户信息了，示例代码如下：

7.捕获解析JWT失败后产生的错误

当使用express-jwt解析Token字符串时，如果客户端发送过来的Token字符串过期或不合法，会产生一个解析失败的错误，影响项目的正常运行。我们可以通过Express的错误中间件，捕获这个错误并进行相关的处理，示例代码如下：