微信APP支付V3版本签名 && APP下单/订单查询接口Python版实现

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问题背景
最近接入微信支付，微信官方并没有提供Python版的服务端SDK，因而只能根据文档手动实现一版，这里记录一下微信支付的整体流程、踩坑过程与最终具体实现。

微信支付APP下单流程
根据微信官方文档: https://pay.weixin.qq.com/wiki/d ... /chapter2_5_2.shtml
下单流程如下：

和支付宝不同，微信多了一个预付单的概念，这里把APP下单实际分为四大部分，其中包含请求微信后端需要的首次签名和需要返回给APP的二次支付信息签名--这里踩一个小坑，流程图中并没把第二次签名支付信息需要返回给APP的步骤画出来(即下面的步骤6.5)，因而一开始误以为只需要返回prepay_id给客户端，导致校验失败。
一. 对应步骤1~4，APP 请求业务后端，业务后台进行V3签名后，请求微信后端生成预付单prepay_id
二. 对应步骤5~6.5，业务后端收到微信后端返回prepay_id，将支付相关参数打包进行二次签名后返回给APP，这里相比流程图多了一个6.5--即业务后端返回签名支付信息到APP
三. 对应步骤7~18，APP收到业务后端返回签名支付信息后调起SDK发起支付请求，收到同步消息结果通知
四. 对应步骤19~22，APP查询业务后端，业务后端通过回调通知或直接查询微信后端返回最终支付结果

代码实现
首次签名逻辑
第一次请求生成预付单号的签名文档为：https://pay.weixin.qq.com/wiki/d ... /wechatpay4_0.shtml, 共5个部分参与签名，其组成格式为：
[mw_shl_code=applescript,true]HTTP请求方法\nURL\n请求时间戳\n请求随机串\n请求报文主体\n
[/mw_shl_code]
对应签名代码:
[mw_shl_code=python,true]class WechatPayDALBase(object):
    def __init__(self, mch_appid, mchid, v3key, serial_no, client_key):
        self.mch_appid = mch_appid
        self.mchid = mchid
        self.v3key = v3key
        # serial_no可通过openssl直接获取, 例: openssl x509 -in 1900009191_20180326_cert.pem -noout -serial
        self.serial_no = serial_no

        with open(client_key, 'r') as ifile:
            pkey = RSA.importKey(ifile.read())
        self.signer = pkcs1_15.new(pkey)

    def compute_sign_v3(self, method, url, body):
        '''
        V3签名逻辑
        '''
        ts = int(time.time())
        nonce = self.generate_nonce()
        uparts= parse_url(url)
        ustr = uparts.path + ('?{}'.format(uparts.query) if uparts.query else '')
        content = '{}\n{}\n{}\n{}\n{}\n'.format(method, ustr, ts, nonce, body)

        digest = SHA256.new(content.encode('utf-8'))
        sign_v = base64.b64encode(self.signer.sign(digest)).decode('utf-8')
        sign_str = 'serial_no="{}",mchid="{}",timestamp="{}",nonce_str="{}",signature="{}"'.format(
                    self.serial_no, self.mchid, ts, nonce, sign_v)
        return sign_str

    def make_headers_v3(self, url, headers=None, body='', method='GET'):
        '''
        微信支付V3版本签名header生成函数
        '''
        if not headers:
            headers = {}
        headers['Accept'] = 'application/json'
        sign = self.compute_sign_v3(method, url, body)
        auth_info = 'WECHATPAY2-SHA256-RSA2048 {}'.format(sign)
        headers['Authorization'] = auth_info
        return headers

    def generate_nonce(self):
        rnd = int(time.time()) + random.randint(100000, 1000000)
        nonce = hashlib.md5(str(rnd).encode()).hexdigest()[:16]
        return nonce
[/mw_shl_code]
二次签名逻辑
由业务后端返回给APP的二次签名信息文档为：https://pay.weixin.qq.com/wiki/doc/apiv3/apis/chapter3_2_4.shtml
共4个部分参与签名，其组成格式为：
[mw_shl_code=bash,true]应用id\n时间戳\n随机字符串\n预支付交易会话ID\n
[/mw_shl_code]
返回签名支付信息的对应代码：
[mw_shl_code=python,true]    def get_pay_sign_info(self, prepay_id):
        ts = int(time.time())
        nonce = self.generate_nonce()
        content = '{}\n{}\n{}\n{}\n'.format(self.mch_appid, ts, nonce, prepay_id)

        digest = SHA256.new(content.encode('utf-8'))
        sign_v = base64.b64encode(self.signer.sign(digest)).decode('utf-8')
        return {
            'appid': self.mch_appid,
            'partnerid': self.mchid,
            'timestamp': str(ts),
            'noncestr': nonce,
            'prepay_id': prepay_id,
            'package': 'Sign=WXPay',
            'sign': sign_v,
        }
[/mw_shl_code]
业务后端查询订单详情
文档地址：https://pay.weixin.qq.com/wiki/doc/apiv3/apis/chapter3_2_2.shtml
代码如下：
[mw_shl_code=python,true]    def query_order(self, out_trade_no):
        '''
        查询指定订单信息
        '''
        url = f'https://api.mch.weixin.qq.com/v3/pay/transactions/out-trade-no/{out_trade_no}?mchid={self.mchid}'
        headers = self.make_headers_v3(url)
        rsp = requests.get(url, headers=headers)
        pay_logger.info('out_trade_no:{}, rsp:{}|{}'.format(out_trade_no, rsp.status_code, rsp.text))
        rdct = rsp.json()
        return rdct
[/mw_shl_code]
业务后端调用APP下单API
文档地址：https://pay.weixin.qq.com/wiki/doc/apiv3/apis/chapter3_2_1.shtml
代码如下：
[mw_shl_code=python,true]    def create_order_info(self, data, callback_url):
        '''
        创建微信预支付订单, 注意包含两次签名过程:
        首次签名用于请求微信后端获取prepay_id
        二次签名信息返回客户端用于调起SDK支付
        '''
        url = 'https://api.mch.weixin.qq.com/v3/pay/transactions/app'
        ndt = datetime.now()
        out_trade_no = self.generate_partner_trade_no(ndt)
        data = {
            'mchid': self.mchid,
            'out_trade_no': out_trade_no,
            'appid': self.mch_appid,
            'description': data['subject'],
            'notify_url': callback_url,
            'amount': {
                'currency': 'CNY',
                'total': int(data['price']),
            },
            'time_expire': (ndt + timedelta(minutes=5)).strftime('%Y-%m-%dT%H:%M:%S+08:00')
        }
        jdata = json.dumps(data, separators=[',', ':'])
        headers = {'Content-Type': 'application/json'}
        # 第一次签名, 直接请求微信后端
        headers = self.make_headers_v3(url, headers=headers, body=jdata, method='POST')
        rsp = requests.post(url, headers=headers, data=jdata)
        pay_logger.info('rsp:{}|{}'.format(rsp.status_code, rsp.text))
        rdct = rsp.json()
        # 第二次签名, 返回给客户端调用
        sign_info = self.get_pay_sign_info(rdct['prepay_id'])
        return sign_info
[/mw_shl_code]
源码地址
试水代码开源，把相关代码分享在了github：https://github.com/liuzhi67/wechat-pay-python