Spring Boot Security 详解

简介

Spring Security，这是一种基于 Spring AOP 和 Servlet 过滤器的安全框架。它提供全面的安全性解决方案，同时在 Web 请求级和方法调用级处理身份确认和授权。

工作流程

从网上找了一张Spring Security 的工作流程图，如下。

图中标记的MyXXX，就是我们项目中需要配置的。

快速上手

建表

表结构

建表语句

DROP TABLE IF EXISTS `user`;
DROP TABLE IF EXISTS `role`;
DROP TABLE IF EXISTS `user_role`;
DROP TABLE IF EXISTS `role_permission`;
DROP TABLE IF EXISTS `permission`;
CREATE TABLE `user` (
`id` bigint(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`username` varchar(255) NOT NULL,
`password` varchar(255) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`) 
);
CREATE TABLE `role` (
`id` bigint(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(255) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`) 
);
CREATE TABLE `user_role` (
`user_id` bigint(11) NOT NULL,
`role_id` bigint(11) NOT NULL
);
CREATE TABLE `role_permission` (
`role_id` bigint(11) NOT NULL,
`permission_id` bigint(11) NOT NULL
);
CREATE TABLE `permission` (
`id` bigint(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`url` varchar(255) NOT NULL,
`name` varchar(255) NOT NULL,
`description` varchar(255) NULL,
`pid` bigint(11) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`) 
);
INSERT INTO user (id, username, password) VALUES (1,'user','e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e'); 
INSERT INTO user (id, username , password) VALUES (2,'admin','e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e'); 
INSERT INTO role (id, name) VALUES (1,'USER');
INSERT INTO role (id, name) VALUES (2,'ADMIN');
INSERT INTO permission (id, url, name, pid) VALUES (1,'/user/common','common',0);
INSERT INTO permission (id, url, name, pid) VALUES (2,'/user/admin','admin',0);
INSERT INTO user_role (user_id, role_id) VALUES (1, 1);
INSERT INTO user_role (user_id, role_id) VALUES (2, 1);
INSERT INTO user_role (user_id, role_id) VALUES (2, 2);
INSERT INTO role_permission (role_id, permission_id) VALUES (1, 1);
INSERT INTO role_permission (role_id, permission_id) VALUES (2, 1);
INSERT INTO role_permission (role_id, permission_id) VALUES (2, 2);

pom.xml

<dependency>
 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
 <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>
<dependency>
 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
 <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
</dependency>
<dependency>
 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
 <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
 <groupId>org.thymeleaf.extras</groupId>
 <artifactId>thymeleaf-extras-security4</artifactId>
</dependency>

application.yml

spring:
 thymeleaf:
 mode: HTML5
 encoding: UTF-8
 cache: false
 datasource:
 driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
 url: jdbc:mysql://localhost:3306/spring-security?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=false
 username: root
 password: root

User

public class User implements UserDetails , Serializable {
 private Long id;
 private String username;
 private String password;
 private List<Role> authorities;
 public Long getId() {
 return id;
 }
 public void setId(Long id) {
 this.id = id;
 }
 @Override
 public String getUsername() {
 return username;
 }
 public void setUsername(String username) {
 this.username = username;
 }
 @Override
 public String getPassword() {
 return password;
 }
 public void setPassword(String password) {
 this.password = password;
 }
 @Override
 public List<Role> getAuthorities() {
 return authorities;
 }
 public void setAuthorities(List<Role> authorities) {
 this.authorities = authorities;
 }
 /**
 * 用户账号是否过期
 */
 @Override
 public boolean isAccountNonExpired() {
 return true;
 }
 /**
 * 用户账号是否被锁定
 */
 @Override
 public boolean isAccountNonLocked() {
 return true;
 }
 /**
 * 用户密码是否过期
 */
 @Override
 public boolean isCredentialsNonExpired() {
 return true;
 }
 /**
 * 用户是否可用
 */
 @Override
 public boolean isEnabled() {
 return true;
 }
 
}

上面的 User 类实现了 UserDetails 接口，该接口是实现Spring Security 认证信息的核心接口。其中 getUsername 方法为 UserDetails 接口 的方法，这个方法返回 username，也可以是其他的用户信息，例如手机号、邮箱等。getAuthorities() 方法返回的是该用户设置的权限信息，在本实例中，从数据库取出用户的所有角色信息，权限信息也可以是用户的其他信息，不一定是角色信息。另外需要读取密码，最后几个方法一般情况下都返回 true，也可以根据自己的需求进行业务判断。

Role

public class Role implements GrantedAuthority {
 private Long id;
 private String name;
 public Long getId() {
 return id;
 }
 public void setId(Long id) {
 this.id = id;
 }
 public String getName() {
 return name;
 }
 public void setName(String name) {
 this.name = name;
 }
 @Override
 public String getAuthority() {
 return name;
 }
}

Role 类实现了 GrantedAuthority 接口，并重写 getAuthority() 方法。权限点可以为任何字符串，不一定非要用角色名。

所有的Authentication实现类都保存了一个GrantedAuthority列表，其表示用户所具有的权限。GrantedAuthority是通过AuthenticationManager设置到Authentication对象中的，然后AccessDecisionManager将从Authentication中获取用户所具有的GrantedAuthority来鉴定用户是否具有访问对应资源的权限。

MyUserDetailsService

@Service
public class MyUserDetailsService implements UserDetailsService {
 @Autowired
 private UserMapper userMapper;
 @Autowired
 private RoleMapper roleMapper;
 @Override
 public UserDetails loadUserByUsername(String userName) throws UsernameNotFoundException {
 //查数据库
 User user = userMapper.loadUserByUsername( userName );
 if (null != user) {
 List<Role> roles = roleMapper.getRolesByUserId( user.getId() );
 user.setAuthorities( roles );
 }
 return user;
 }
 
}

Service 层需要实现 UserDetailsService 接口，该接口是根据用户名获取该用户的所有信息， 包括用户信息和权限点。

MyInvocationSecurityMetadataSourceService

@Component
public class MyInvocationSecurityMetadataSourceService implements FilterInvocationSecurityMetadataSource {
 @Autowired
 private PermissionMapper permissionMapper;
 /**
 * 每一个资源所需要的角色 Collection<ConfigAttribute>决策器会用到
 */
 private static HashMap<String, Collection<ConfigAttribute>> map =null;
 /**
 * 返回请求的资源需要的角色
 */
 @Override
 public Collection<ConfigAttribute> getAttributes(Object o) throws IllegalArgumentException {
 if (null == map) {
 loadResourceDefine();
 }
 //object 中包含用户请求的request 信息
 HttpServletRequest request = ((FilterInvocation) o).getHttpRequest();
 for (Iterator<String> it = map.keySet().iterator() ; it.hasNext();) {
 String url = it.next();
 if (new AntPathRequestMatcher( url ).matches( request )) {
 return map.get( url );
 }
 }
 return null;
 }
 @Override
 public Collection<ConfigAttribute> getAllConfigAttributes() {
 return null;
 }
 @Override
 public boolean supports(Class<?> aClass) {
 return true;
 }
 /**
 * 初始化 所有资源 对应的角色
 */
 public void loadResourceDefine() {
 map = new HashMap<>(16);
 //权限资源 和 角色对应的表 也就是 角色权限 中间表
 List<RolePermisson> rolePermissons = permissionMapper.getRolePermissions();
 //某个资源 可以被哪些角色访问
 for (RolePermisson rolePermisson : rolePermissons) {
 String url = rolePermisson.getUrl();
 String roleName = rolePermisson.getRoleName();
 ConfigAttribute role = new SecurityConfig(roleName);
 if(map.containsKey(url)){
 map.get(url).add(role);
 }else{
 List<ConfigAttribute> list = new ArrayList<>();
 list.add( role );
 map.put( url , list );
 }
 }
 }
}

MyInvocationSecurityMetadataSourceService 类实现了 FilterInvocationSecurityMetadataSource，FilterInvocationSecurityMetadataSource 的作用是用来储存请求与权限的对应关系。

FilterInvocationSecurityMetadataSource接口有3个方法：

• boolean supports(Class<?> clazz)：指示该类是否能够为指定的方法调用或Web请求提供ConfigAttributes。
• Collection<ConfigAttribute> getAllConfigAttributes()：Spring容器启动时自动调用, 一般把所有请求与权限的对应关系也要在这个方法里初始化, 保存在一个属性变量里。
• Collection<ConfigAttribute> getAttributes(Object object)：当接收到一个http请求时, filterSecurityInterceptor会调用的方法. 参数object是一个包含url信息的HttpServletRequest实例. 这个方法要返回请求该url所需要的所有权限集合。

MyAccessDecisionManager

/**
 * 决策器
 */
@Component
public class MyAccessDecisionManager implements AccessDecisionManager {
 private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MyAccessDecisionManager.class);
 /**
 * 通过传递的参数来决定用户是否有访问对应受保护对象的权限
 *
 * @param authentication 包含了当前的用户信息，包括拥有的权限。这里的权限来源就是前面登录时UserDetailsService中设置的authorities。
 * @param object 就是FilterInvocation对象，可以得到request等web资源
 * @param configAttributes configAttributes是本次访问需要的权限
 */
 @Override
 public void decide(Authentication authentication, Object object, Collection<ConfigAttribute> configAttributes) throws AccessDeniedException, InsufficientAuthenticationException {
 if (null == configAttributes || 0 >= configAttributes.size()) {
 return;
 } else {
 String needRole;
 for(Iterator<ConfigAttribute> iter = configAttributes.iterator(); iter.hasNext(); ) {
 needRole = iter.next().getAttribute();
 for(GrantedAuthority ga : authentication.getAuthorities()) {
 if(needRole.trim().equals(ga.getAuthority().trim())) {
 return;
 }
 }
 }
 throw new AccessDeniedException("当前访问没有权限");
 }
 }
 /**
 * 表示此AccessDecisionManager是否能够处理传递的ConfigAttribute呈现的授权请求
 */
 @Override
 public boolean supports(ConfigAttribute configAttribute) {
 return true;
 }
 /**
 * 表示当前AccessDecisionManager实现是否能够为指定的安全对象（方法调用或Web请求）提供访问控制决策
 */
 @Override
 public boolean supports(Class<?> aClass) {
 return true;
 }
}

MyAccessDecisionManager 类实现了AccessDecisionManager接口，AccessDecisionManager是由AbstractSecurityInterceptor调用的，它负责鉴定用户是否有访问对应资源（方法或URL）的权限。

MyFilterSecurityInterceptor

@Component
public class MyFilterSecurityInterceptor extends AbstractSecurityInterceptor implements Filter {
 @Autowired
 private FilterInvocationSecurityMetadataSource securityMetadataSource;
 @Autowired
 public void setMyAccessDecisionManager(MyAccessDecisionManager myAccessDecisionManager) {
 super.setAccessDecisionManager(myAccessDecisionManager);
 }
 @Override
 public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
 FilterInvocation fi = new FilterInvocation(servletRequest, servletResponse, filterChain);
 invoke(fi);
 }
 public void invoke(FilterInvocation fi) throws IOException, ServletException {
 InterceptorStatusToken token = super.beforeInvocation(fi);
 try {
 //执行下一个拦截器
 fi.getChain().doFilter(fi.getRequest(), fi.getResponse());
 } finally {
 super.afterInvocation(token, null);
 }
 }
 @Override
 public Class<?> getSecureObjectClass() {
 return FilterInvocation.class;
 }
 @Override
 public SecurityMetadataSource obtainSecurityMetadataSource() {
 return this.securityMetadataSource;
 }
 
 
}

每种受支持的安全对象类型（方法调用或Web请求）都有自己的拦截器类，它是AbstractSecurityInterceptor的子类，AbstractSecurityInterceptor 是一个实现了对受保护对象的访问进行拦截的抽象类。

AbstractSecurityInterceptor的机制可以分为几个步骤：

1. 查找与当前请求关联的“配置属性（简单的理解就是权限）”
2. 将 安全对象（方法调用或Web请求）、当前身份验证、配置属性 提交给决策器（AccessDecisionManager）
3. （可选）更改调用所根据的身份验证
4. 允许继续进行安全对象调用(假设授予了访问权)
5. 在调用返回之后，如果配置了AfterInvocationManager。如果调用引发异常，则不会调用AfterInvocationManager。

AbstractSecurityInterceptor中的方法说明：

• beforeInvocation()方法实现了对访问受保护对象的权限校验，内部用到了AccessDecisionManager和AuthenticationManager；
• finallyInvocation()方法用于实现受保护对象请求完毕后的一些清理工作，主要是如果在beforeInvocation()中改变了SecurityContext，则在finallyInvocation()中需要将其恢复为原来的SecurityContext，该方法的调用应当包含在子类请求受保护资源时的finally语句块中。
• afterInvocation()方法实现了对返回结果的处理，在注入了AfterInvocationManager的情况下默认会调用其decide()方法。

了解了AbstractSecurityInterceptor，就应该明白了，我们自定义MyFilterSecurityInterceptor就是想使用我们之前自定义的 AccessDecisionManager 和 securityMetadataSource。

SecurityConfig

@EnableWebSecurity注解以及WebSecurityConfigurerAdapter一起配合提供基于web的security。自定义类 继承了WebSecurityConfigurerAdapter来重写了一些方法来指定一些特定的Web安全设置。

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
 @Autowired
 private MyUserDetailsService userService;
 @Autowired
 public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
 //校验用户
 auth.userDetailsService( userService ).passwordEncoder( new PasswordEncoder() {
 //对密码进行加密
 @Override
 public String encode(CharSequence charSequence) {
 System.out.println(charSequence.toString());
 return DigestUtils.md5DigestAsHex(charSequence.toString().getBytes());
 }
 //对密码进行判断匹配
 @Override
 public boolean matches(CharSequence charSequence, String s) {
 String encode = DigestUtils.md5DigestAsHex(charSequence.toString().getBytes());
 boolean res = s.equals( encode );
 return res;
 }
 } );
 }
 @Override
 protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
 http.authorizeRequests()
 .antMatchers("/","index","/login","/login-error","/401","/css/**","/js/**").permitAll()
 .anyRequest().authenticated()
 .and()
 .formLogin().loginPage( "/login" ).failureUrl( "/login-error" )
 .and()
 .exceptionHandling().accessDeniedPage( "/401" );
 http.logout().logoutSuccessUrl( "/" );
 }
}

MainController

@Controller
public class MainController {
 @RequestMapping("/")
 public String root() {
 return "redirect:/index";
 }
 @RequestMapping("/index")
 public String index() {
 return "index";
 }
 @RequestMapping("/login")
 public String login() {
 return "login";
 }
 @RequestMapping("/login-error")
 public String loginError(Model model) {
 model.addAttribute( "loginError" , true);
 return "login";
 }
 @GetMapping("/401")
 public String accessDenied() {
 return "401";
 }
 @GetMapping("/user/common")
 public String common() {
 return "user/common";
 }
 @GetMapping("/user/admin")
 public String admin() {
 return "user/admin";
 }
}

页面

login.html

<!DOCTYPE html>
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <title>登录</title>
</head>
<body>
 <h1>Login page</h1>
 <p th:if="${loginError}" class="error">用户名或密码错误</p>
 <form th:action="@{/login}" method="post">
 <label for="username">用户名</label>:
 <input type="text" id="username" name="username" autofocus="autofocus" />
 <br/>
 <label for="password">密　码</label>:
 <input type="password" id="password" name="password" />
 <br/>
 <input type="submit" value="登录" />
 </form>
 <p><a href="/index" th:href="@{/index}"></a></p>
</body>
</html>

index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <title>首页</title>
</head>
<body>
 <h2>page list</h2>
 <a href="/user/common">common page</a>
 <br/>
 <a href="/user/admin">admin page</a>
 <br/>
 <form th:action="@{/logout}" method="post">
 <input type="submit" class="btn btn-primary" value="注销"/>
 </form>
</body>
</html>

admin.html

<!DOCTYPE html>
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <title>admin page</title>
</head>
<body>
 success admin page！！！
</body>
</html>

common.html

<!DOCTYPE html>
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <title>common page</title>
</head>
<body>
 success common page！！！
</body>
</html>

401.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <title>401 page</title>
</head>
<body>
 <div>
 <div>
 <h2>权限不够</h2>
 <p>拒绝访问！</p>
 </div>
 </div>
</body>
</html>

最后运行项目，可以分别用 user、admin 账号 去测试认证和授权是否正确。

欢迎工作一到五年的Java工程师朋友们加入Java程序员开发： 721575865

群内提供免费的Java架构学习资料（里面有高可用、高并发、高性能及分布式、Jvm性能调优、Spring源码，MyBatis，Netty,Redis,Kafka,Mysql,Zookeeper,Tomcat,Docker,Dubbo,Nginx等多个知识点的架构资料）合理利用自己每一分每一秒的时间来学习提升自己，不要再用"没有时间“来掩饰自己思想上的懒惰！趁年轻，使劲拼，给未来的自己一个交代！