Flask Session 登录认证模块

简介: Flask 框架提供了强大的 Session 模块组件,为 Web 应用实现用户注册与登录系统提供了方便的机制。结合 Flask-WTF 表单组件,我们能够轻松地设计出用户友好且具备美观界面的注册和登录页面,使这一功能能够直接应用到我们的项目中。本文将深入探讨如何通过 Flask 和 Flask-WTF 构建一个完整的用户注册与登录系统,以及如何对页面进行优化美化,提高用户体验。通过这一系统,用户能够方便注册账户、安全登录,并且我们能够有效管理用户的会话信息,为 Web 应用的用户管理提供一种高效的解决方案。

Flask 框架提供了强大的 Session 模块组件,为 Web 应用实现用户注册与登录系统提供了方便的机制。结合 Flask-WTF 表单组件,我们能够轻松地设计出用户友好且具备美观界面的注册和登录页面,使这一功能能够直接应用到我们的项目中。本文将深入探讨如何通过 Flask 和 Flask-WTF 构建一个完整的用户注册与登录系统,以及如何对页面进行优化美化,提高用户体验。通过这一系统,用户能够方便注册账户、安全登录,并且我们能够有效管理用户的会话信息,为 Web 应用的用户管理提供一种高效的解决方案。

什么是Session机制?

Session 是一种在 Web 应用中用于存储用户特定信息的机制。它允许在用户访问网站时存储和检索信息,以便在用户的不同请求之间保持状态。Session 机制在用户登录、购物网站、个性化设置等场景中得到广泛应用,它为用户提供了更加连贯和个性化的体验。在 Flask 中,通过 Flask Session 模块可以方便地使用 Session ,实现用户状态的维护和管理。

在 Web 开发中,HTTP 协议是无状态的,即每个请求都是独立的,服务器不会记住之前的请求信息。为了解决这个问题,引入了 Session 机制。基本思想是在用户访问网站时,服务器生成一个唯一的 Session ID,并将这个 ID 存储在用户的浏览器中(通常通过 Cookie)。同时,服务器端会保存一个映射,将 Session ID 与用户的相关信息关联起来,这样在用户的后续请求中,服务器就能根据 Session ID 找到相应的用户信息,从而实现状态的保持。

Session 的认证流程通常包括以下步骤:

  1. 用户登录: 用户通过提供用户名和密码进行登录。在登录验证成功后,服务器为该用户创建一个唯一的 Session ID,并将这个 ID 存储在用户浏览器的 Cookie 中。
  2. Session 存储: 服务器端将用户的相关信息(如用户 ID、权限等)与 Session ID 关联起来,并将这些信息存储在服务器端的 Session 存储中。Session 存储可以是内存、数据库或其他持久化存储方式。
  3. Session ID 传递: 服务器将生成的 Session ID 发送给用户浏览器,通常是通过 Set-Cookie 头部。这个 Cookie 会在用户的每次请求中被包含在 HTTP 头中。
  4. 后续请求: 用户在后续的请求中会携带包含 Session ID 的 Cookie。服务器通过解析请求中的 Session ID,从 Session 存储中检索用户的信息,以恢复用户的状态。
  5. 认证检查: 服务器在每次请求中检查 Session ID 的有效性,并验证用户的身份。如果 Session ID 无效或过期,用户可能需要重新登录。
  6. 用户登出: 当用户主动注销或 Session 过期时,服务器将删除与 Session ID 关联的用户信息,用户需要重新登录。

总体而言,Session 的认证流程通过在客户端和服务器端之间传递唯一的 Session ID,实现了用户状态的持久化和管理。这种机制使得用户可以在多个请求之间保持登录状态,提供了一种有效的用户认证方式。在 Flask 中,开发者可以方便地使用 Flask 提供的 Session 模块来实现这一流程。

Session 认证基础

默认情况下,直接使用Session模块即可实现Session登录会话保持,该方式是将Session存储到内存中,程序重启后即释放,Session的设置一般可以通过使用session["username"]赋值的方式进行,如需验证该Session的可靠性,则只需要调用session.get方法即可一得到特定字段,通过对字段的判断即可实现认证机制。

如下是一个Flask后端代码,运行后通过访问http://127.0.0.1:5000进入到登录这页面。

from flask import Flask,session,render_template,request,Response,redirect,url_for
from functools import wraps
import os

app = Flask(__name__, static_folder="./template",template_folder="./template")
app.config['SECRET_KEY'] = os.urandom(24)

# 登录认证装饰器
def login_required(func):
    @wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if session.get("username") != None and session.get("is_login") ==True:
            print("登陆过则继续执行原函数")
            return func(*args, **kwargs)
        else:
            print("没有登录则跳转到登录页面")
            resp = Response()
            resp.status_code=200
            resp.data = "<script>window.location.href='/login';</script>"
            return resp
    return wrapper

@app.route("/login",methods=["GET","POST"])
def login():
    if request.method == "GET":
        html = """
                <form action="/login" method="post">
                    <p>账号: <input type="text" name="username"></p>
                    <p>密码: <input type="password" name="password"></p>
                    <input type="submit" value="登录">
                </form>
                """
        return html

    if request.method == "POST":
        get_dict = request.form.to_dict()

        get_username = get_dict['username']
        get_password = get_dict['password']

        if (get_username == "lyshark" or get_username == "admin") and get_password == "123123":
            session["username"] = get_username
            session["is_login"] = True

            print("登录完成直接跳到主页")
            resp = Response()
            resp.status_code=200
            resp.data = "<script>window.location.href='/index';</script>"
            return resp
        else:
            return "登陆失败"
    return "未知错误"

# 主页菜单
@app.route("/index",methods = ["GET","POST"])
@login_required
def index():
    username = session.get("username")
    return "用户 {} 您好,这是主页面".format(username)

# 第二个菜单
@app.route("/get",methods = ["GET","POST"])
@login_required
def get():
    username = session.get("username")
    return "用户 {} 您好,这是子页面".format(username)

@app.route("/logout",methods = ["GET","POST"])
@login_required
def logout():
    username = session.get("username")

    # 登出操作
    session.pop("username")
    session.pop("is_login")
    session.clear()
    return "用户 {} 已注销".format(username)

if __name__ == '__main__':
    app.run()

程序运行后,当用户访问http://127.0.0.1:5000地址则会跳转到login登陆页面,此时如果用户第一次访问则会输出如下所示的登陆信息;

通过输入正确的用户名lyshark和密码123123则可以登录成功,此处登录的用户是lyshark如下图。

通过输入不同的用户登录会出现不同的页面提示信息,如下图则是admin的主页信息。

当我们手动输入logout时则此时会退出登录用户,后台也会清除该用户的Session,在开发中可以自动跳转到登出页面;

Session 使用数据库

通过结合 Session 与 SQLite 数据库,我们可以实现一个更完善的用户注册、登录以及密码修改功能。在这个案例中,首先,用户可以通过注册表单输入用户名、密码等信息,这些信息经过验证后将被存储到 SQLite 数据库中。注册成功后,用户可以使用相同的用户名和密码进行登录。登录成功后,我们使用 Flask 的 Session 机制将用户信息保存在服务器端,确保用户在访问其他页面时仍然处于登录状态。

为了增加更多功能,我们还可以实现密码修改的功能。用户在登录状态下,通过密码修改表单输入新的密码,我们将新密码更新到数据库中,确保用户可以安全地更改密码。这个案例综合运用了 Flask、SQLite 和 Session 等功能,为 Web 应用提供了一套完整的用户管理系统。

from flask import Flask,request,render_template,session,Response
import sqlite3,os
from functools import wraps

app = Flask(__name__)

app.config['SECRET_KEY'] = os.urandom(24)

# 创建数据库
def UserDB():
    conn = sqlite3.connect("./database.db")
    cursor = conn.cursor()
    create = "create table UserDB(" \
             "uid INTEGER primary key AUTOINCREMENT not null unique," \
             "username char(64) not null unique," \
             "password char(64) not null," \
             "email char(64) not null" \
             ")"
    cursor.execute(create)
    conn.commit()
    cursor.close()
    conn.close()

# 增删改查简单封装
def RunSqlite(db,table,action,field,value):
    connect = sqlite3.connect(db)
    cursor = connect.cursor()

    # 执行插入动作
    if action == "insert":
        insert = f"insert into {table}({field}) values({value});"
        if insert == None or len(insert) == 0:
            return False
        try:
            cursor.execute(insert)
        except Exception:
            return False

    # 执行更新操作
    elif action == "update":
        update = f"update {table} set {value} where {field};"
        if update == None or len(update) == 0:
            return False
        try:
            cursor.execute(update)
        except Exception:
            return False

    # 执行查询操作
    elif action == "select":

        # 查询条件是否为空
        if value == "none":
            select = f"select {field} from {table};"
        else:
            select = f"select {field} from {table} where {value};"

        try:
            ref = cursor.execute(select)
            ref_data = ref.fetchall()
            connect.commit()
            connect.close()
            return ref_data
        except Exception:
            return False

    # 执行删除操作
    elif action == "delete":
        delete = f"delete from {table} where {field};"
        if delete == None or len(delete) == 0:
            return False
        try:
            cursor.execute(delete)
        except Exception:
            return False
    try:
        connect.commit()
        connect.close()
        return True
    except Exception:
        return False

# 创建数据库
@app.route("/create")
def create():
    UserDB()
    return "create success"

# 登录认证装饰器
def login_required(func):
    @wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if session.get("username") != None and session.get("is_login") ==True:
            print("登陆过则继续执行原函数")
            return func(*args, **kwargs)
        else:
            print("没有登录则跳转到登录页面")
            resp = Response()
            resp.status_code=200
            resp.data = "<script>window.location.href='/login';</script>"
            return resp
    return wrapper

# 用户注册页面
@app.route("/register",methods=["GET","POST"])
def register():
    if request.method == "GET":
        html = """
                <form action="/register" method="post">
                    <p>账号: <input type="text" name="username"></p>
                    <p>密码: <input type="password" name="password"></p>
                    <p>邮箱: <input type="text", name="email"></p>
                    <input type="submit" value="用户注册">
                </form>
                """
        return html

    if request.method == "POST":
        username = request.form.get("username")
        password = request.form.get("password")
        email = request.form.get("email")

        if RunSqlite("database.db","UserDB","select","username",f"username='{username}'") == []:
            insert = RunSqlite("database.db","UserDB","insert","username,password,email",f"'{username}','{password}','{email}'")
            if insert == True:
                return "创建完成"
            else:
                return "创建失败"
        else:
            return "用户存在"
        return "未知错误"

# 用户登录模块
@app.route("/login",methods=["GET","POST"])
def login():
    if request.method == "GET":
        html = """
                <form action="/login" method="post">
                    <p>账号: <input type="text" name="username"></p>
                    <p>密码: <input type="password" name="password"></p>
                    <input type="submit" value="登录">
                </form>
                """
        return html

    if request.method == "POST":
        username = request.form.get("username")
        password = request.form.get("password")

        select = RunSqlite("database.db","UserDB","select","username,password",f"username='{username}'")
        if select != []:
            # 继续验证密码
            if select[0][1] == password:
                session["username"] = username
                session["is_login"] = True

                print("登录完成直接跳到主页")
                resp = Response()
                resp.status_code = 200
                resp.data = "<script>window.location.href='/index';</script>"
                return resp
            else:
                return "密码不正确"
        else:
            return "用户不存在"
    return "未知错误"

# 修改密码
@app.route("/modify",methods=["GET","POST"])
@login_required
def modify():
    if request.method == "GET":
        html = """
                <form action="/modify" method="post">
                    <p>新密码: <input type="password" name="new_password"></p>
                    <input type="submit" value="修改密码">
                </form>
                """
        return html

    if request.method == "POST":
        username = session.get("username")
        new_password = request.form.get("new_password")
        update = RunSqlite("database.db","UserDB","update",f"username='{username}'",f"password='{new_password}'")
        if update == True:
            # 登出操作
            session.pop("username")
            session.pop("is_login")
            session.clear()

            print("密码已更新,请重新登录")
            resp = Response()
            resp.status_code = 200
            resp.data = "<script>window.location.href='/login';</script>"
            return resp
        else:
            return "密码更新失败"
    return "未知错误"

# 主页菜单
@app.route("/index",methods = ["GET","POST"])
@login_required
def index():
    username = session.get("username")
    return "用户 {} 您好,这是主页面".format(username)

# 第二个菜单
@app.route("/get",methods = ["GET","POST"])
@login_required
def get():
    username = session.get("username")
    return "用户 {} 您好,这是子页面".format(username)

@app.route("/logout",methods = ["GET","POST"])
@login_required
def logout():
    username = session.get("username")

    # 登出操作
    session.pop("username")
    session.pop("is_login")
    session.clear()
    return "用户 {} 已注销".format(username)

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

案例被运行后首先通过调用http://127.0.0.1:5000/create创建database.db数据库,接着我们可以通过访问/register路径实现账号注册功能,如下我们注册lyshark密码是123123,输出效果如下所示;

通过访问/modify可实现对用户密码的修改,但在修改之前需要先通过/login页面登录后进行,否则会默认跳转到用户登录页面中;

使用WTForms登录模板

在如上代码基础上,我们着重增加一个美化登录模板,以提升用户在注册登录流程中的整体体验。通过引入WTF表单组件和Flask-WTF扩展,在前端实现了一个更友好的登录页面。

此登录模板的设计考虑了页面布局、颜色搭配、表单样式等因素,以确保用户在输入用户名和密码时感到轻松自然。同时,我们利用Flask-WTF的验证器功能,对用户输入的数据进行有效性检查,保障了用户信息的安全性。

首先,我们需要在template目录下,创建register.html前端文件,用于用户注册,并写入以下代码。

<html>
<head>
    <link rel="stylesheet" href="https://www.lyshark.com/javascript/bootstrap/3.3.7/css/bootstrap.min.css">
    <link href="https://www.lyshark.com/javascript/font-awesome/4.7.0/css/font-awesome.min.css" rel="stylesheet" type="text/css" />
    <link href="https://www.lyshark.com/javascript/other/my_login.css" rel="stylesheet" type="text/css" />
</head>
<body>
    <div class="container">
        <div class="row">
            <div class="col-md-offset-3 col-md-6">
                <form action="/register" method="post" class="form-horizontal">
                    {
  
  { form.csrf_token }}

                    <span class="heading">用 户 注 册</span>
                    <div class="form-group">
                        {
  
  { form.username }}
                        <i class="fa fa-user"></i>
                        <a href="/login" class="fa fa-question-circle"></a>
                    </div>
                    <div class="form-group">
                        {
  
  { form.email }}
                        <i class="fa fa-envelope"></i>
                    </div>
                    <div class="form-group">
                        {
  
  { form.password }}
                        <i class="fa fa-lock"></i>
                    </div>
                    <div class="form-group">
                        {
  
  { form.RepeatPassword }}
                        <i class="fa fa-unlock-alt"></i>
                    </div>
                    {
  
  { form.submit }}
                </form>
            </div>
        </div>
    </div>
</body>
</html>

接着,继续创建login.html前端文件,用于登录账号时使用,并写入以下代码。

<html>
<head>
    <link rel="stylesheet" href="https://www.lyshark.com/javascript/bootstrap/3.3.7/css/bootstrap.min.css">
    <link href="https://www.lyshark.com/javascript/font-awesome/4.7.0/css/font-awesome.min.css" rel="stylesheet" type="text/css" />
    <link href="https://www.lyshark.com/javascript/other/my_login.css" rel="stylesheet" type="text/css" />
</head>
    <body>
        <div class="container">
            <div class="row">
                <div class="col-md-offset-3 col-md-6">
                    <form action="/login" method="post" class="form-horizontal">
                        {
  
  { form.csrf_token }}

                        <span class="heading">用 户 登 录</span>
                        <div class="form-group">
                            {
  
  { form.username }}
                            <i class="fa fa-user"></i>
                        </div>
                        <div class="form-group help">
                            {
  
  { form.password }}
                            <i class="fa fa-lock"></i>
                            <a href="#" class="fa fa-question-circle"></a>
                        </div>
                        <div class="form-group">
                            <button type="submit" class="btn btn-success">登 录 后 台</button>
                        </div>
                    </form>
                </div>
            </div>
        </div>
    </body>
</html>

后台代码部分,我们需要在原代码的基础之上,增加对前端注册和登录页面的渲染类,此处使用flask_wtf组件实现渲染生成,具体代码如下。

from flask import Flask,request,render_template,session,Response
from functools import wraps
import sqlite3,os

from flask_wtf import FlaskForm
from wtforms import widgets,validators
from wtforms.validators import DataRequired,Regexp,DataRequired, Length, Email, EqualTo, NumberRange
from wtforms.fields import (StringField, PasswordField, DateField, BooleanField,DateTimeField,TimeField,
                            SelectField, SelectMultipleField, TextAreaField,FloatField,HiddenField,
                            RadioField, IntegerField, DecimalField, SubmitField, IntegerRangeField)

# app = Flask(__name__, static_folder="./template",template_folder="./template")
app = Flask(__name__)

app.config["SECRET_KEY"] = "d3d3Lmx5c2hhcmsuY29t"

# -----------------------------------------------------------------------------
# 创建数据库
def UserDB():
    conn = sqlite3.connect("database.db")
    cursor = conn.cursor()
    create = "create table UserDB(" \
             "uid INTEGER primary key AUTOINCREMENT not null unique," \
             "username char(64) not null unique," \
             "password char(64) not null," \
             "email char(64) not null" \
             ")"
    cursor.execute(create)
    conn.commit()
    cursor.close()
    conn.close()

# 增删改查简单封装
def RunSqlite(db,table,action,field,value):
    connect = sqlite3.connect(db)
    cursor = connect.cursor()

    # 执行插入动作
    if action == "insert":
        insert = f"insert into {table}({field}) values({value});"
        if insert == None or len(insert) == 0:
            return False
        try:
            cursor.execute(insert)
        except Exception:
            return False

    # 执行更新操作
    elif action == "update":
        update = f"update {table} set {value} where {field};"
        if update == None or len(update) == 0:
            return False
        try:
            cursor.execute(update)
        except Exception:
            return False

    # 执行查询操作
    elif action == "select":

        # 查询条件是否为空
        if value == "none":
            select = f"select {field} from {table};"
        else:
            select = f"select {field} from {table} where {value};"

        try:
            ref = cursor.execute(select)
            ref_data = ref.fetchall()
            connect.commit()
            connect.close()
            return ref_data
        except Exception:
            return False

    # 执行删除操作
    elif action == "delete":
        delete = f"delete from {table} where {field};"
        if delete == None or len(delete) == 0:
            return False
        try:
            cursor.execute(delete)
        except Exception:
            return False
    try:
        connect.commit()
        connect.close()
        return True
    except Exception:
        return False

# -----------------------------------------------------------------------------
# 生成用户注册表单
class RegisterForm(FlaskForm):
    username = StringField(
        validators=[
            DataRequired(message='用户名不能为空'),
            Length(min=1, max=15, message='用户名长度必须大于%(min)d且小于%(max)d')
        ],
        widget=widgets.TextInput(),
        render_kw={
   
   'class': 'form-control', "placeholder":"输入注册用户名"}
    )
    email = StringField(
        validators=[validators.DataRequired(message='邮箱不能为空'),validators.Email(message="邮箱格式输入有误")],
        render_kw={
   
   'class':'form-control', "placeholder":"输入Email邮箱"}
    )
    password = PasswordField(
        validators=[
            validators.DataRequired(message='密码不能为空'),
            validators.Length(min=5, message='用户名长度必须大于%(min)d'),
            validators.Regexp(regex="[0-9a-zA-Z]{5,}",message='密码不允许使用特殊字符')
        ],
        widget=widgets.PasswordInput(),
        render_kw={
   
   'class': 'form-control', "placeholder":"输入用户密码"}
    )
    RepeatPassword = PasswordField(
        validators=[
            validators.DataRequired(message='密码不能为空'),
            validators.Length(min=5, message='密码长度必须大于%(min)d'),
            validators.Regexp(regex="[0-9a-zA-Z]{5,}",message='密码不允许使用特殊字符'),
            validators.EqualTo("password",message="两次密码输入必须一致")
        ],
        widget=widgets.PasswordInput(),
        render_kw={
   
   'class': 'form-control', "placeholder":"再次输入密码"}
    )
    submit = SubmitField(
        label="用 户 注 册", render_kw={
   
    "class":"btn btn-success" }
    )

# 生成用户登录表单
class LoginForm(FlaskForm):
    username = StringField(
        validators=[
            validators.DataRequired(message=''),
            validators.Length(min=4, max=15, message=''),
            validators.Regexp(regex="[0-9a-zA-Z]{4,15}", message='')
        ],
        widget=widgets.TextInput(),
        render_kw={
   
   "class":"form-control", "placeholder":"请输入用户名或电子邮件"}
    )
    password = PasswordField(
        validators=[
            validators.DataRequired(message=''),
            validators.Length(min=5, max=15,message=''),
            validators.Regexp(regex="[0-9a-zA-Z]{5,15}",message='')
        ],
        widget=widgets.PasswordInput(),
        render_kw={
   
   "class":"form-control", "placeholder":"请输入密码"}
    )

# -----------------------------------------------------------------------------
# 创建数据库
@app.route("/create")
def create():
    UserDB()
    return "create success"

# 登录认证装饰器
def login_required(func):
    @wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if session.get("username") != None and session.get("is_login") ==True:
            print("登陆过则继续执行原函数")
            return func(*args, **kwargs)
        else:
            print("没有登录则跳转到登录页面")
            resp = Response()
            resp.status_code=200
            resp.data = "<script>window.location.href='/login';</script>"
            return resp
    return wrapper

# 用户注册页面
@app.route("/register",methods=["GET","POST"])
def register():
    form = RegisterForm(csrf_enabled = True)

    if request.method == "POST":
        if form.validate_on_submit():
            username = form.username.data
            password = form.RepeatPassword.data
            email = form.email.data
            print("用户: {} 邮箱: {}".format(username,email))

            if RunSqlite("database.db", "UserDB", "select", "username", f"username='{username}'") == []:
                insert = RunSqlite("database.db", "UserDB", "insert", "username,password,email",
                                   f"'{username}','{password}','{email}'")
                if insert == True:
                    return "创建完成"
                else:
                    return "创建失败"
            else:
                return "用户存在"

    return render_template("register.html", form=form)

# 用户登录页面
@app.route("/login",methods=["GET","POST"])
def login():
    form = LoginForm(csrf_enabled = True)

    if request.method == "POST":
        username = form.username.data
        password = form.password.data

        select = RunSqlite("database.db","UserDB","select","username,password",f"username='{username}'")
        if select != []:
            # 继续验证密码
            if select[0][1] == password:
                session["username"] = username
                session["is_login"] = True

                print("登录完成直接跳到主页")
                resp = Response()
                resp.status_code = 200
                resp.data = "<script>window.location.href='/index';</script>"
                return resp
            else:
                return "密码不正确"
        else:
            return "用户不存在"

    return render_template("login.html", form=form)

# 修改密码
@app.route("/modify",methods=["GET","POST"])
@login_required
def modify():
    if request.method == "GET":
        html = """
                <form action="/modify" method="post">
                    <p>新密码: <input type="password" name="new_password"></p>
                    <input type="submit" value="修改密码">
                </form>
                """
        return html

    if request.method == "POST":
        username = session.get("username")
        new_password = request.form.get("new_password")
        update = RunSqlite("database.db","UserDB","update",f"username='{username}'",f"password='{new_password}'")
        if update == True:
            # 登出操作
            session.pop("username")
            session.pop("is_login")
            session.clear()

            print("密码已更新,请重新登录")
            resp = Response()
            resp.status_code = 200
            resp.data = "<script>window.location.href='/login';</script>"
            return resp
        else:
            return "密码更新失败"
    return "未知错误"

# 主页菜单
@app.route("/index",methods = ["GET","POST"])
@login_required
def index():
    username = session.get("username")
    return "用户 {} 您好,这是主页面".format(username)

# 第二个菜单
@app.route("/get",methods = ["GET","POST"])
@login_required
def get():
    username = session.get("username")
    return "用户 {} 您好,这是子页面".format(username)

@app.route("/logout",methods = ["GET","POST"])
@login_required
def logout():
    username = session.get("username")

    # 登出操作
    session.pop("username")
    session.pop("is_login")
    session.clear()
    return "用户 {} 已注销".format(username)

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

目录结果如下图所示;

当用户访问/register时,则可以看到通过flask_wtf渲染后的用户注册页面,如下图所示;

用户访问/login时,则是用户登录页面,如下图所示;

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