IM开发基础知识补课(七)：主流移动端账号登录方式的原理及设计思路
1、引言
在即时通讯网经常能看到各种高大上的高并发、分布式、高性能架构设计方面的文章，平时大家参加的众多开发者大会，主题也都是各种高大上的话题——什么5G啦、AI人工智能啦、什么阿里双11分分钟多少万QPS高并发等等。
但实际上，对于普通的开发者（包括IM开发人员）来说，多数公司、多数团队也都是干着默默无闻、平淡无奇的产品开发，并没有那么多高并发、高大上的事情可以做。
就拿一个IM系统来说，无论你的架构设计考虑了多少分布式、高吞吐、高可用，所有这些事情只要落地，那编码的第一件事情就是要实现几乎所有信息系统都要面对的任务——如何设计账号登录功能？
本文将分享几种典型的移动端账号登陆方式的技术原理，以及设计思路，理解后，完全可以快速实施于你的各种应用系统（并不限于IM系统）中。本文阅读对像主要为刚入门的开发人员，请程序老司机们嘴下留情哦。
通过本篇文章， 你可以学到：
1）主流账号登陋技术方案细节；
2）相应的表设计；
3）相应的流程设计。
通过本篇文章， 你无法学到：
与其他原理性的文章一样，本篇不涉及具体代码实现细节（对于程序员来说，只要思路搞通，代码咋写都不会太烂，大家应该都有体会）。
学习交流：
- 即时通讯/推送技术开发交流5群：215477170[推荐]
- 移动端IM开发入门文章：《新手入门一篇就够：从零开发移动端IM》
（本文同步发布于：http://www.52im.net/thread-2863-1-1.html）
2、IM开发干货系列文章
本文是系列文章中的第20篇，总目录如下：
《IM消息送达保证机制实现(一)：保证在线实时消息的可靠投递》
《一种Android端IM智能心跳算法的设计与实现探讨（含样例代码）》
《IM开发基础知识补课(一)：正确理解前置HTTP SSO单点登陆接口的原理》
《IM开发基础知识补课(二)：如何设计大量图片文件的服务端存储架构？》
《IM开发基础知识补课(三)：快速理解服务端数据库读写分离原理及实践建议》
《IM开发基础知识补课(四)：正确理解HTTP短连接中的Cookie、Session和Token》
《IM群聊消息究竟是存1份(即扩散读)还是存多份(即扩散写)？》
《IM开发基础知识补课(五)：通俗易懂，正确理解并用好MQ消息队列》
《IM开发基础知识补课(六)：数据库用NoSQL还是SQL？读这篇就够了！》
3、最经典的用户名密码注册登陆方式
一个典型的用户名密码注册登陆功能类似于下面这样：
这种账号登陆方式很经典也很常用，先注册、再进行登录，尤其在老一点的CMS系统、网站系统、聊天应用中都能找到这个影子。
它的技术原理流程图如下：
如上图所示，详细的流程说明如下：
- 1）前端将用户名、密码发送到服务器，服务器进行常规的判断，判断用户名、密码长度是否满足，用户名是否重复等条件，条件不通过直接返回对应错误码给到前端，这里密码字段，为了防止传输过程中被截胡，建议加密再上传，我们的传输密码默认都是会进行一个md5加密，然后记录到数据库再进行一层加密，就算是脱库也没事，密码不要明文存储。
- 2）校验通过后，就将用户名密码写入数据库，并进行后面积分发放等操作，这里不展开。
- 3）现在进行登录，前端将用户名，密码发送给到服务端，服务端首先会校验登录次数是否超过设置的阈值，如果超过只能继续等待被关小黑屋。
- 4）如果未超过继续登录逻辑，判断用户名、密码是否正确，不正确密码则进行阈值的判断，如果超过则关小黑屋，记住小黑屋必须设置过期时间，要不然就会永久关上了，这个可以用redis的过期来做。
- 5）登录成功后进行后续的一切后置逻辑，比如加积分。。。等操作。
这种经典的注册登陆方式，具体怎么设计就不在这里赘述了，谁都懂。
4、现今最主流的手机号注册登陆方式
4.1 基本原理
典型的手机号注册登陆功能类似于下图：
典型的手机号注册技术原理流程图如下：
如上图所示，详细的流程说明如下：
- 1）首先输入手机号：然后发送到服务端，服务端将手机号记录在我们数据库中，然后生成随机验证码，并将手机号和验证码绑定到一个redis里面，然后记录过期时间，这个过期时间一般是10分钟左右，这就是我们一般手机验证码的有效期；
- 2）手机接收到手机短信后：那么就在界面填写验证码发送服务端，服务端收到验证码后就会在redis里面查询到这个手机号对应的验证码，失败就返回错误码。
- 3）成功后：就进行登录操作。
这里看起来没有明确的注册登录操作，其实在发送手机号码就可以认为是一个常规的注册，然后后面的验证码输入就是一个登陆操作。
但这种区别于常见的用户名密码注册方式，是没有密码的的。
问： 那我要密码咋办？
答： 在后续产品里面增加一个手机号码密码补录的功能即可，这也是现在很常规的手法，但是现在移动互联网大爆炸时代，密码已经显得不是那么重要了，反正我从来记不住密码，如果手机号码能操作的app，绝对不用密码来操作。
4.2 具体的数据库设计
表结构：
说明：
这里只是单纯说明需要用到的数据，没有扩展具体场景,这个表结构能够满足上面两个方案的设计。
5、一种辅助的登陆方式：第3方账号登陆
5.1 基本原理
现在很多应用为了降低新用户的使用门槛，都会对接第3方账号进行登陆（比如：用微信号登陆、QQ号登陆、微博账号登陆等）。
这里我以QQ的开放平台登录逻辑为例进行讲解。
某团外卖的QQ账号登陆功能如下图：
我们先来一波时序图：
时序流程详细说明：
- 1）客户端自己调起登录的界面，进行输入用户名、密码，这里的是第三方的用户名，密码，登录成功后，会返回access_token openid expire_in,这过程会使用到oauth2.0，不过在sdk里面进行内置回调获取了，后面我们会说明我们自身实现的oauth2.0；
- 2）客户端拿到access_token、openid、login_type（qq、wechat...）请求应用服务器，应用服务器拿到这些数据后就会根据对应的login_type去对应的用户中心进行access_token和openid进行校验。校验不通过则返回对应错误码；
- 3）校验通过后就会判断本地是否有这个login_type和openid是否存在，不存在则进行获取远程的用户名、头像等基础信息来作为本地基础数据，并且返回code值；
- 4）如果已经存在，那就是进行登录操作，返回code值；
- 5）客户端拿到code值后进行token值的换取，这个完全遵照oauth2.0的协议来走的，后续每次请求必须带上token，token值在服务端的时间比较久，因为我们想要做的是那种永不下线的操作，所以每次请求我们都将token过期时间进行累加。
想要深入了解第3方账号登陆，可以读读这两篇：《第三方登录：QQ登录接入指南》、《第三方账号登录功能接入完全流程》。
5.2 具体的数据库设计
表结构：
对于读者的建议，我这里做一下数据库的整理。
用户基础表（users）：
用户验证关联表（user_auth_rel）：
本地用户表（user_local_auth）：
第三方用户表（user_third_auth）：
表结说明：
- 1）users表只是单纯针对我们业务侧的登录，主要是做自身业务的oauth2.0业务；
- 2）user_local_auth是做自己用户名、密码登录，手机号码登录信息记录；
- 3）user_third_auth是我们第三方用户体系的数据记录；
- 4）user_auth_rel是用来关联我们users表与user_local_auth、user_third_auth；
- 5）整个设计理念就是将自建用户与第三方在存储上区分，这在架构演进上也是合乎情理的，开始用户体系大多自建，而后才是对外接入。
6、本文小结
总的来讲，账号注册登录功能在一般的系统里都是入口功能，一般情况下都不会太复杂。
对于第三方用户的接入技术，也同样比较简单，我文章里设计多一个user_thirds是可以支持足够多的第三方接入，当然一般我们也就两三个登录就好，太多登录方不仅自身维护成本，界面摆盘也不好看不是。
希望大家能够通过以上学习，能够对于账户注册登录有一个比较好的认知，文章里设计方案不包含分表分库、没有服务化，就是简单直接的设计，当然用户量和需要的不一样，在这个基础上还要加很多东西，谢谢大家阅读。
附录：更多IM开发方面的文章
[1] IM开发综合文章：
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《移动端IM开发者必读(二)：史上最全移动弱网络优化方法总结》
《现代移动端网络短连接的优化手段总结：请求速度、弱网适应、安全保障》
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[2] 有关IM架构设计的文章：
《一套海量在线用户的移动端IM架构设计实践分享(含详细图文)》
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