第 8 章：用户认证

目前为止，虽然程序的功能大部分已经实现，但还缺少一个非常重要的部分——用户认证保护。页面上的编辑和删除按钮是公开的，所有人都可以看到。假如我们现在把程序部署到网络上，那么任何人都可以执行编辑和删除条目的操作，这显然是不合理的。
这一章我们会为程序添加用户认证功能，这会把用户分成两类，一类是管理员，通过用户名和密码登入程序，可以执行数据相关的操作；另一个是访客，只能浏览页面。在此之前，我们先来看看密码应该如何安全的存储到数据库中。
安全存储密码
把密码明文存储在数据库中是极其危险的，假如攻击者窃取了你的数据库，那么用户的账号和密码就会被直接泄露。更保险的方式是对每个密码进行计算生成独一无二的密码散列值，这样即使攻击者拿到了散列值，也几乎无法逆向获取到密码。
Flask 的依赖 Werkzeug 内置了用于生成和验证密码散列值的函数，werkzeug.security.generate_password_hash() 用来为给定的密码生成密码散列值，而 werkzeug.security.check_password_hash() 则用来检查给定的散列值和密码是否对应。使用示例如下所示：
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>>> from werkzeug.security import generate_password_hash, check_password_hash
2
>>> pw_hash = generate_password_hash('dog')  # 为密码 dog 生成密码散列值
3
>>> pw_hash  # 查看密码散列值
4
'pbkdf2:sha256:50000$mm9UPTRI$ee68ebc71434a4405a28d34ae3f170757fb424663dc0ca15198cb881edc0978f'
5
>>> check_password_hash(pw_hash, 'dog')  # 检查散列值是否对应密码 dog
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True
7
>>> check_password_hash(pw_hash, 'cat')  # 检查散列值是否对应密码 cat
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False
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我们在存储用户信息的 User 模型类添加 username 字段和 password_hash 字段，分别用来存储登录所需的用户名和密码散列值，同时添加两个方法来实现设置密码和验证密码的功能：
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from werkzeug.security import generate_password_hash, check_password_hash
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​
3
class User(db.Model):
4
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
5
    name = db.Column(db.String(20))
6
    username = db.Column(db.String(20))  # 用户名
7
    password_hash = db.Column(db.String(128))  # 密码散列值
8
​
9
    def set_password(self, password):  # 用来设置密码的方法，接受密码作为参数
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        self.password_hash = generate_password_hash(password)  # 将生成的密码保持到对应字段
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​
12
    def validate_password(self, password):  # 用于验证密码的方法，接受密码作为参数
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        return check_password_hash(self.password_hash, password)  # 返回布尔值
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因为模型（表结构）发生变化，我们需要重新生成数据库（这会清空数据）：
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(env) $ flask initdb --drop
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生成管理员账户
因为程序只允许一个人使用，没有必要编写一个注册页面。我们可以编写一个命令来创建管理员账户，下面是实现这个功能的 admin() 函数：
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import click
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​
3
@app.cli.command()
4
@click.option('--username', prompt=True, help='The username used to login.')
5
@click.option('--password', prompt=True, hide_input=True, confirmation_prompt=True, help='The password used to login.')
6
def admin(username, password):
7
    """Create user."""
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    db.create_all()
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​
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    user = User.query.first()
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    if user is not None:
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        click.echo('Updating user...')
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        user.username = username
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        user.set_password(password)  # 设置密码
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    else:
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        click.echo('Creating user...')
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        user = User(username=username, name='Admin')
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        user.set_password(password)  # 设置密码
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        db.session.add(user)
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​
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    db.session.commit()  # 提交数据库会话
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    click.echo('Done.')
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使用 click.option() 装饰器设置的两个选项分别用来接受输入用户名和密码。执行 flask admin 命令，输入用户名和密码后，即可创建管理员账户。如果执行这个命令时账户已存在，则更新相关信息：
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(env) $ flask admin
2
Username: greyli
3
Password: 123  # hide_input=True 会让密码输入隐藏
4
Repeat for confirmation: 123  # confirmation_prompt=True 会要求二次确认输入
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Updating user...
6
Done.
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使用 Flask-Login 实现用户认证
扩展 Flask-Login 提供了实现用户认证需要的各类功能函数，我们将使用它来实现程序的用户认证，首先来安装它：
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(env) $ pip install flask-login
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这个扩展的初始化步骤稍微有些不同，除了实例化扩展类之外，我们还要实现一个“用户加载回调函数”，具体代码如下所示：
app.py：初始化 Flask-Login
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from flask_login import LoginManager
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​
3
login_manager = LoginManager(app)  # 实例化扩展类
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​
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@login_manager.user_loader
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def load_user(user_id):  # 创建用户加载回调函数，接受用户 ID 作为参数
7
    user = User.query.get(int(user_id))  # 用 ID 作为 User 模型的主键查询对应的用户
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    return user  # 返回用户对象
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Flask-Login 提供了一个 current_user 变量，注册这个函数的目的是，当程序运行后，如果用户已登录， current_user 变量的值会是当前用户的用户模型类记录。
另一个步骤是让存储用户的 User 模型类继承 Flask-Login 提供的 UserMixin 类：
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from flask_login import UserMixin
2
​
3
class User(db.Model, UserMixin):
4
    # ...
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继承这个类会让 User 类拥有几个用于判断认证状态的属性和方法，其中最常用的是 is_authenticated 属性：如果当前用户已经登录，那么 current_user.is_authenticated 会返回 True， 否则返回 False。有了 current_user 变量和这几个验证方法和属性，我们可以很轻松的判断当前用户的认证状态。
登录
登录用户使用 Flask-Login 提供的 login_user() 函数实现，需要传入用户模型类对象作为参数。下面是用于显示登录页面和处理登录表单提交请求的视图函数：
app.py：用户登录
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from flask_login import login_user
2
​
3
# ...
4
​
5
@app.route('/login', methods=['GET', 'POST'])
6
def login():
7
    if request.method == 'POST':
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        username = request.form['username']
9
        password = request.form['password']
10
​
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        if not username or not password:
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            flash('Invalid input.')
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            return redirect(url_for('login'))
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​
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        user = User.query.first()
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        # 验证用户名和密码是否一致
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        if username == user.username and user.validate_password(password):
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            login_user(user)  # 登入用户
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            flash('Login success.')
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            return redirect(url_for('index'))  # 重定向到主页
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​
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        flash('Invalid username or password.')  # 如果验证失败，显示错误消息
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        return redirect(url_for('login'))  # 重定向回登录页面
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​
25
    return render_template('login.html')
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下面是包含登录表单的登录页面模板：
templates/login.html：登录页面
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{% extends 'base.html' %}
2
​
3
{% block content %}
4
<h3>Login</h3>
5
<form method="post">
6
    Username<br>
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    <input type="text" name="username" required><br><br>
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    Password<br>
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    <!-- 密码输入框的 type 属性使用 password，会将输入值显示为圆点 -->
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    <input type="password" name="password" required><br><br>
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    <input class="btn" type="submit" name="submit" value="Submit">
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</form>
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{% endblock %}
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登出
和登录相对，登出操作则需要调用 logout_user() 函数，使用下面的视图函数实现：
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from flask_login import login_required, logout_user
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​
3
# ...
4
​
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@app.route('/logout')
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@login_required  # 用于视图保护，后面会详细介绍
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def logout():
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    logout_user()  # 登出用户
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    flash('Goodbye.')
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    return redirect(url_for('index'))  # 重定向回首页
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实现了登录和登出后，我们先来看看认证保护，最后再把对应这两个视图函数的登录/登出链接放到导航栏上。
认证保护
在 Web 程序中，有些页面或 URL 不允许未登录的用户访问，而页面上有些内容则需要对未登陆的用户隐藏，这就是认证保护。
视图保护
在视图保护层面来说，未登录用户不能执行下面的操作：
访问编辑页面
访问设置页面
执行注销操作
执行删除操作
执行添加新条目操作
对于不允许未登录用户访问的视图，只需要为视图函数附加一个 login_required 装饰器就可以将未登录用户拒之门外。以删除条目视图为例：
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@app.route('/movie/delete/<int:movie_id>', methods=['POST'])
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@login_required  # 登录保护
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def delete(movie_id):
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    movie = Movie.query.get_or_404(movie_id)
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    db.session.delete(movie)
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    db.session.commit()
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    flash('Item deleted.')
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    return redirect(url_for('index'))
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添加了这个装饰器后，如果未登录的用户访问对应的 URL，Flask-Login 会把用户重定向到登录页面，并显示一个错误提示。为了让这个重定向操作正确执行，我们还需要把 login_manager.login_view 的值设为我们程序的登录视图端点（函数名），把下面这一行代码放到 login_manager 实例定义下面即可：
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login_manager.login_view = 'login'
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提示 如果你需要的话，可以通过设置 login_manager.login_message 来自定义错误提示消息。
编辑视图同样需要附加这个装饰器：
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@app.route('/movie/edit/<int:movie_id>', methods=['GET', 'POST'])
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@login_required
3
def edit(movie_id):
4
    # ...
Copied!
创建新条目的操作稍微有些不同，因为对应的视图同时处理显示页面的 GET 请求和创建新条目的 POST 请求，我们仅需要禁止未登录用户创建新条目，因此不能使用 login_required，而是在函数内部的 POST 请求处理代码前进行过滤：
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from flask_login import login_required, current_user
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​
3
# ...
4
​
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@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
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def index():
7
    if request.method == 'POST':
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        if not current_user.is_authenticated:  # 如果当前用户未认证
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            return redirect(url_for('index'))  # 重定向到主页
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        # ...
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最后，我们为程序添加一个设置页面，支持修改用户的名字：
app.py：支持设置用户名字
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from flask_login import login_required, current_user
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​
3
# ...
4
​
5
@app.route('/settings', methods=['GET', 'POST'])
6
@login_required
7
def settings():
8
    if request.method == 'POST':
9
        name = request.form['name']
10
​
11
        if not name or len(name) > 20:
12
            flash('Invalid input.')
13
            return redirect(url_for('settings'))
14
​
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        current_user.name = name
16
        # current_user 会返回当前登录用户的数据库记录对象
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        # 等同于下面的用法
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        # user = User.query.first()
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        # user.name = name
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        db.session.commit()
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        flash('Settings updated.')
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        return redirect(url_for('index'))
23
​
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    return render_template('settings.html')
Copied!
下面是对应的模板：
templates/settings.html：设置页面模板
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{% extends 'base.html' %}
2
​
3
{% block content %}
4
<h3>Settings</h3>
5
<form method="post">
6
    Your Name <input type="text" name="name" autocomplete="off" required value="{{ current_user.name }}">
7
    <input class="btn" type="submit" name="submit" value="Save">
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</form>
9
{% endblock %}
Copied!
模板内容保护
认证保护的另一形式是页面模板内容的保护。比如，不能对未登录用户显示下列内容：
创建新条目表单
编辑按钮
删除按钮
这几个元素的定义都在首页模板（index.html）中，以创建新条目表单为例，我们在表单外部添加一个 if 判断：
1
<!-- 在模板中可以直接使用 current_user 变量 -->
2
{% if current_user.is_authenticated %}
3
<form method="post">
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    Name <input type="text" name="title" autocomplete="off" required>
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    Year <input type="text" name="year" autocomplete="off" required>
6
    <input class="btn" type="submit" name="submit" value="Add">
7
</form>
8
{% endif %}
Copied!
在模板渲染时，会先判断当前用户的登录状态（current_user.is_authenticated）。如果用户没有登录（current_user.is_authenticated 返回 False），就不会渲染表单部分的 HTML 代码，即上面代码块中 `
` 之间的代码。类似的还有编辑和删除按钮：
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{% if current_user.is_authenticated %}
2
    <a class="btn" href="{{ url_for('edit', movie_id=movie.id) }}">Edit</a>
3
    <form class="inline-form" method="post" action="{{ url_for('.delete', movie_id=movie.id) }}">
4
        <input class="btn" type="submit" name="delete" value="Delete" onclick="return confirm('Are you sure?')">
5
    </form>
6
{% endif %}
Copied!
有些地方则需要根据登录状态分别显示不同的内容，比如基模板（base.html）中的导航栏。如果用户已经登录，就显示设置和登出链接，否则显示登录链接：
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{% if current_user.is_authenticated %}
2
    <li><a href="{{ url_for('settings') }}">Settings</a></li>
3
    <li><a href="{{ url_for('logout') }}">Logout</a></li>
4
{% else %}
5
    <li><a href="{{ url_for('login') }}">Login</a></li>
6
{% endif %}
Copied!
现在的程序中，未登录用户看到的主页如下所示：
对未登录用户显示的主页
在登录页面，输入用户名和密码登入：
登录
登录后看到的主页如下所示：
对已登录用户显示的主页
本章小结
添加用户认证后，在功能层面，我们的程序基本算是完成了。结束前，让我们提交代码：
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$ git add .
2
$ git commit -m "User authentication with Flask-Login"
3
$ git push
Copied!
提示 你可以在 GitHub 上查看本书示例程序的对应 commit：6c60b7d。
进阶提示
访问 Flask-Login 文档了解更多细节和用法。
如果你是《Flask Web 开发实战》的读者，第 2 章通过一个示例介绍了用户认证的实现方式；第 8 章包含对 Flask-Login 更详细的介绍。
第 7 章：表单
第 9 章：测试
Last modified 9mo ago
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Contents
安全存储密码
生成管理员账户
使用 Flask-Login 实现用户认证