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前端使用 Android Studio（Java）和 Socket.IO 库，后端使用 Flask。

1. Flask 后端代码（支持 WebSocket）

为了支持 WebSocket，我们需要使用 Flask-SocketIO 扩展：

# 导入所需的库
from flask import Flask, request, jsonify
from flask_socketio import SocketIO, emit
import jwt
import datetime
import loggingapp = Flask(__name__)
socketio = SocketIO(app)# 密钥，用于JWT的签名和验证，需要保证安全
SECRET_KEY = "your_secret_key"# 配置日志
logging.basicConfig(level=logging.INFO)
logger = logging.getLogger(__name__)# 生成JWT Token的函数
def generate_token(user_id):try:# 设置Token的有效期为1小时expiration_time = datetime.datetime.utcnow() + datetime.timedelta(hours=1)# 使用JWT库生成Tokentoken = jwt.encode({"user_id": user_id, "exp": expiration_time}, SECRET_KEY, algorithm="HS256")return tokenexcept Exception as e:logger.error(f"Error generating token: {e}")return None# 验证JWT Token的函数
def verify_token(token):try:# 解码Token，验证签名和过期时间payload = jwt.decode(token, SECRET_KEY, algorithms=["HS256"])return payloadexcept jwt.ExpiredSignatureError:logger.warning("Token has expired")return Noneexcept jwt.InvalidTokenError:logger.warning("Invalid token")return None# 登录接口，生成Token
@app.route('/login', methods=['POST'])
def login():try:# 获取用户ID（这里简化为直接从请求中获取）user_id = request.json.get('user_id')if not user_id:return jsonify({"error": "Invalid user ID"}), 400# 生成Tokentoken = generate_token(user_id)if token:return jsonify({"token": token})else:return jsonify({"error": "Failed to generate token"}), 500except Exception as e:logger.error(f"Error in login route: {e}")return jsonify({"error": "Internal server error"}), 500# WebSocket事件处理
@socketio.on('protected_request')
def handle_protected_request(data):try:# 从客户端发送的数据中获取Tokentoken = data.get('token')if not token:emit('protected_response', {"error": "Token is missing"})return# 验证Tokenpayload = verify_token(token)if not payload:emit('protected_response', {"error": "Invalid or expired token"})return# 获取Token的过期时间exp_time = payload['exp']# 计算距离过期的时间remaining_time = exp_time - datetime.datetime.utcnow().timestamp()# 如果距离过期时间小于10分钟（600秒），生成新的Tokenif remaining_time < 600:new_token = generate_token(payload['user_id'])if new_token:emit('protected_response', {"message": "Access granted", "new_token": new_token})else:emit('protected_response', {"error": "Failed to generate new token"})else:emit('protected_response', {"message": "Access granted"})except Exception as e:logger.error(f"Error in protected_request: {e}")emit('protected_response', {"error": "Internal server error"})if __name__ == '__main__':socketio.run(app, debug=True)payload = verify_token(token)if payload:# 获取Token的过期时间exp_time = payload['exp']# 计算距离过期的时间remaining_time = exp_time - datetime.datetime.utcnow().timestamp()# 如果距离过期时间小于10分钟（600秒），生成新的Tokenif remaining_time < 600:new_token = generate_token(payload['user_id'])emit('protected_response', {"message": "Access granted", "new_token": new_token})else:emit('protected_response', {"message": "Access granted"})else:emit('protected_response', {"error": "Invalid or expired token"})else:emit('protected_response', {"error": "Token is missing"})if __name__ == '__main__':socketio.run(app, debug=True)

2. Android Studio Java 前端代码（使用 Socket.IO）

以下是使用 Socket.IO 库的前端代码：

import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;import com.android.volley.Request;
import com.android.volley.RequestQueue;
import com.android.volley.Response;
import com.android.volley.VolleyError;
import com.android.volley.toolbox.JsonObjectRequest;
import com.android.volley.toolbox.Volley;
import com.github.nkzawa.emitter.Emitter;
import com.github.nkzawa.socketio.client.IO;
import com.github.nkzawa.socketio.client.Socket;import org.json.JSONObject;public class MainActivity extends AppCompatActivity {private TextView tokenTextView;private RequestQueue requestQueue;private Socket socket;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);// 初始化请求队列requestQueue = Volley.newRequestQueue(this);// 初始化Socket.IOtry {socket = IO.socket("http://10.0.2.2:5000");} catch (Exception e) {Log.e("SocketIOError", "Error initializing Socket.IO", e);Toast.makeText(this, "Error initializing Socket.IO", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}// 获取显示Token的TextViewtokenTextView = findViewById(R.id.tokenTextView);// 登录按钮Button loginButton = findViewById(R.id.loginButton);loginButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {@Overridepublic void onClick(View v) {// 模拟用户登录，发送请求获取TokenloginRequest();}});// 受保护的接口按钮Button protectedButton = findViewById(R.id.protectedButton);protectedButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {@Overridepublic void onClick(View v) {// 发送请求到受保护的接口protectedRequest();}});// 监听从服务器返回的消息socket.on("protected_response", onProtectedResponse);socket.connect();}// 监听从服务器返回的消息private Emitter.Listener onProtectedResponse = new Emitter.Listener() {@Overridepublic void call(Object... args) {MainActivity.this.runOnUiThread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {JSONObject response = (JSONObject) args[0];if (response.has("new_token")) {String newToken = response.getString("new_token");// 更新显示的TokentokenTextView.setText(newToken);Toast.makeText(MainActivity.this, "Token refreshed", Toast.LENGTH_SHORT).show();} else if (response.has("message")) {Toast.makeText(MainActivity.this, response.getString("message"), Toast.LENGTH_SHORT).show();} else if (response.has("error")) {Toast.makeText(MainActivity.this, response.getString("error"), Toast.LENGTH_SHORT).show();}} catch (Exception e) {Log.e("SocketResponseError", "Error processing response", e);Toast.makeText(MainActivity.this, "Error processing response", Toast.LENGTH_SHORT).show();}}});}};// 登录请求方法private void loginRequest() {// 构造登录请求的URLString loginUrl = "http://10.0.2.2:5000/login";// 构造请求体，包含用户IDJSONObject requestBody = new JSONObject();try {requestBody.put("user_id", "12345");} catch (Exception e) {Log.e("JSONError", "Error creating JSON request body", e);Toast.makeText(this, "Error creating JSON request body", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}// 创建JSON请求JsonObjectRequest loginRequest = new JsonObjectRequest(Request.Method.POST, loginUrl, requestBody,new Response.Listener<JSONObject>() {@Overridepublic void onResponse(JSONObject response) {try {// 获取返回的TokenString token = response.getString("token");// 显示TokentokenTextView.setText(token);Toast.makeText(MainActivity.this, "Token received", Toast.LENGTH_SHORT).show();} catch (Exception e) {Log.e("LoginResponseError", "Error processing login response", e);Toast.makeText(MainActivity.this, "Error processing login response", Toast.LENGTH_SHORT).show();}}}, new Response.ErrorListener() {@Overridepublic void onErrorResponse(VolleyError error) {Log.e("LoginError", "Error in login request", error);Toast.makeText(MainActivity.this, "Login failed: " + error.getMessage(), Toast.LENGTH_SHORT).show();}});// 将请求加入队列requestQueue.add(loginRequest);}// 受保护接口的请求方法private void protectedRequest() {// 获取当前显示的TokenString token = tokenTextView.getText().toString();if (token.isEmpty()) {Toast.makeText(MainActivity.this, "No token available", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}// 构造发送到WebSocket的数据JSONObject data = new JSONObject();try {data.put("token", token);} catch (Exception e) {Log.e("JSONError", "Error creating JSON data for WebSocket", e);Toast.makeText(MainActivity.this, "Error creating JSON data for WebSocket", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}// 发送数据到WebSocketif (socket.connected()) {socket.emit("protected_request", data);} else {Log.e("SocketError", "Socket is not connected");Toast.makeText(MainActivity.this, "Socket is not connected", Toast.LENGTH_SHORT).show();}}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();// 断开Socket连接if (socket != null) {socket.off("protected_response", onProtectedResponse);socket.disconnect();}}
}

代码说明

后端

• 使用 Flask-SocketIO 实现 WebSocket 支持。
• /login 接口用于生成 Token。
• WebSocket 事件 protected_request 用于验证 Token，并在 Token 即将过期时生成新的 Token。
• 日志记录：使用 logging 模块记录错误和警告信息，方便调试和排查问题。
• 异常处理：在生成 Token 和验证 Token 的函数中添加了异常捕获。在登录接口和 WebSocket 事件处理中添加了异常捕获，确保服务器不会因为未处理的异常而崩溃。
• 安全性：使用环境变量或配置文件管理密钥（SECRET_KEY），避免直接写在代码中。对输入数据进行验证，确保用户 ID 不为空。

前端

• 使用 Socket.IO 客户端库（com.github.nkzawa.socketio.client）。
• 初始化 Socket 并连接到后端 WebSocket 服务器。
• 通过 socket.emit 发送请求到后端，并通过 socket.on 监听服务器返回的消息。
• 在 onProtectedResponse 中处理服务器返回的消息，更新 Token 或显示消息。
• 异常处理：在初始化 Socket.IO 和发送请求时添加了异常捕获，避免程序崩溃。
• 在处理服务器返回的消息时添加了异常捕获。
• 安全性：对用户输入和服务器返回的数据进行验证，确保数据的完整性和合法性。在发送 WebSocket 请求之前，检查 Socket 是否已连接。
• 用户体验：在出现错误时，通过 Toast 提示用户，确保用户能够了解问题所在。

注意事项

• 确保后端服务运行在 http://10.0.2.2:5000（这是 Android 模拟器访问本机的地址）。
• 替换 SECRET_KEY 为实际的安全密钥。