SpringSecurity安全授权

目录

前言

正文

1.基本流程

2.基本用法

3.配置项

4.HttpSecurity 方式和内存认证方式

5.认证流程

6.基于数据库查询的登录验证

7.多种角色权限认证

8.自定义权限认证

总结

前言

安全对于任何系统来说都是非常重要的，权限的分配和管理一直都是开发者需要特别重视的。一旦缺乏基本和有力的授权验证，一些别有用心之人就会利用这个漏洞对开发者的 Web 应用或者其他软件进行不法侵害。Spring Boot 技术中有许多优秀的安全框架和认证授权方案，本次将介绍比较流行的框架技术 Spring Security 及其实践应用。

正文

Spring Security 是 Spring Boot 中一款功能强大基于 Spring 的企业级应用的提供安全访问权限的安装框架，在实际工程项目中也会经常用到。通过依赖注入的方式，可以使用 Spring Security 库提供声明式的安全访问控制功能。它和 Spring Boot 以及其他 Spring 模块紧密相连。

1.基本流程

Spring Security 的原理其实就是一个过滤器链，内部包含了提供各种功能的过滤器。

图中只展示了核心过滤器，其它的非核心过滤器并没有在图中展示

• UsernamePasswordAuthenticationFilter:负责处理我们在登页面填写了用户名密码后的登陆请求。入门案例的认证工作主要有它负责。
• ExceptionTranslationFilter: 外理过滤器中抛出的任 AccessDeniedException 和 AuthenticationException。
• FilterSecuritylnterceptor: 负责权限校验的过滤器

通过 debug 查看当前的过滤器链。

package org.example;import org.springframework.boot.SpringApplication;import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;import org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext;@SpringBootApplicationpublic class Main {public static void main(String[] args) {ConfigurableApplicationContext run = SpringApplication.run(Main.class, args);System.out.println(run);//在此处打上断点}}

打开表达式计算面板

run.getBean(DefaultSecurityFilterChain.class)

计算求值：

2.基本用法

安装，在 pom.xml 中导入依赖即可

org.springframework.bootspring-boot-starter-security

在项目中编写一个测试的接口 /testHi,代码如下：

package org.example.controller;import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@RestControllerpublic class HiController {@GetMapping("/hi")public String hi(){return "Hi";}}

编写一个类，更好的配置管理。

package org.example.config;import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;/** * Security 配置类 */@EnableWebSecuritypublic class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {/** *认证 * @param auth * @throws Exception */@Overrideprotected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {auth.inMemoryAuthentication().passwordEncoder(new BCryptPasswordEncoder()).withUser("freejava").password(new BCryptPasswordEncoder().encode("123456")).roles("VIP1");}/** * 授权 * @param http * @throws Exception */@Overrideprotected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {//设置匹配的资源白名单访问http.authorizeRequests().antMatchers("/","/asserts/**","/pages/login.html","/userlogin").permitAll().antMatchers("/level1/**").hasRole("VIP1").antMatchers("/level2/**").hasRole("VIP2").antMatchers("/level3/**").hasRole("VIP3").anyRequest().authenticated();//剩余任何资源必须认证//开启登录页http.formLogin();//开启自动注销http.logout().logoutSuccessUrl("/login");//注销之后来到登录页http.csrf().disable();}}

最后运行会出现如下界面：

3.配置项

如果想要修改默认的账号和密码，可以在 application.properties 文件中加入下面的配置项。

spring.security.user.name=freejavaspring.security.user.password=123456spring.security.user.roles[]=admin

4.HttpSecurity 方式和内存认证方式

所谓内存认证就是自定义配置类，该配置类继承 WebSecurityConfigurerAdapter，需要实现一些自定义配置和方法，具体代码如下：

package org.example.config;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.context.annotation.Bean;import org.springframework.context.annotation.Configuration;import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;@EnableWebSecuritypublic class RealSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {@BeanPasswordEncoder passwordEncoder(){//NoOpPasswordEncoder在高版本的Spring Boot 中已被弃用，不建议使用return new BCryptPasswordEncoder();}@Autowired PasswordEncoder passwordEncoder;@Overrideprotected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {auth.inMemoryAuthentication().passwordEncoder(passwordEncoder)//使用对应的加密.withUser("admin").password(passwordEncoder.encode("123456"))//使用对应的解密.roles("ADMIN","USER").and().withUser("freephp").password(passwordEncoder.encode("123456")).roles("USER");}}

上面这段代码中，inMemoryAuthentication 代表把这个配置保存在内存中，然后使用 withUser 方法增加授权账号，用 password 方法设置密码，用 roles 来设置账号所属的权限群组。

而 HttpSecurity 是另外一种认证方式，也是使用 configure 方法，具体代码如下：

@Overrideprotected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {http.authorizeRequests().antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN").antMatchers("/user/**").access("hasAnyRole('ADMIN','USER')").anyRequest().authenticated()//任意登录的用户都可以访问.and().formLogin().loginProcessingUrl("/login").permitAll().and().csrf().disable();}

使用 andMatcher 设置需要被授权的 URL 路径，access 方法给予某些角色访问权限，代码如下：。

package org.example.controller;import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@RestControllerpublic class SwagController {@GetMapping("/user/sayHi")public String myUser(){return "Hi,user";}@GetMapping("/admin/hello")public String admin(){return "admin page";}@GetMapping("/hello")public String hello(){return "hello,man";}}

运行项目后，访问http://localhost:8080/admin/hello, 则会要求输入账号和密码，使用 admin 账号，密码输入 123456，即可进入后台 /admin/hello 页面，如图。

5.认证流程

• Authentication接口: 它的实现类，表示当前访问系统的用户，封装了用户相关信息。
• AuthenticationManager接口: 定义了认证Authentication的方法。
• UserDetailsService接口: 加载用户特定数据的核心接口。里面定义了一个根据用户名查询用户信息的方法。
• UserDetails接口: 提供核心用户信息。通过UserDetailsService根据用户名获取处理的用户信息要封装成UserDetails对象返回，然后将这些信息封装到Authentication对象中。

所以接下来如果要使用数据库做登录验证，只要把实现类 InMemoryUserDetailsManager 做一个替换，DaoAuthenticationProvider 调用自定义的实现类。让其不再使用内存做认证进入数据库查询，实现 UserDetailsService 接口即可。

6.基于数据库查询的登录验证

之前都是使用内存来存储认证数据，其实可以考虑使用数据库进行持久化数据存储。这样更加方便进行账号管理，也更符合实际项目开发的需求。

创建一个 roles 库，然后创建用户表、角色权限表、用户和角色权限关系表。

create database r_security;use r_security;-- 用户表CREATE TABLE`r_users`(`id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT primary key COMMENT '主键',`username` varchar(50) not nullcomment '账号名',`password` varchar(300) not null comment '密码',`status` tinyint(11) not null comment '账号状态，1：正常、2：被封',`created` int (11) not null comment '创建时间，时间戳');-- 角色权限表create table `r_roles`(`id` int(11) unsigned not null auto_increment comment '主键',`name` varchar(50) not nullcomment '角色名',`permission_path` varchar(500) not nullcomment '权限路径，如/admin/*',primary key (id));-- 用户角色权限关系表create table `r_user_roles`(`id` int(11) unsigned not null auto_increment comment '主键',`user_id` int(11) unsigned not nullcomment '用户ID',`role_id` int(11) unsigned not null comment '角色ID',primary key (`id`),key `user_id` (`user_id`),key `role_id` (`role_id`),constraint `role_id` foreign key(`role_id`) references `r_roles`(`id`) on deleterestrict ,constraint `user_id` foreign key (`user_id`) references `r_users`(`id`) on deleterestrict)

为了方便测试，先插入几条测试数据，r_users 的数据如图

R_roles的数据如图，插入三条数据，有三种角色，一是管理员角色，二是 root 权限，也就是超级管理员。三是 dba，数据管理员。这三种角色可以访问不同的 URL。

用户角色表中插入数据

为了生成上面 r_users 表中加密后的密码，攥写了使用 Bcrypt 加密的程序，代码如下：

import java.util.ArrayList;import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;public class BcryptTest {public static void main(String[] args) {ArrayList passwordArr = new ArrayList();passwordArr.add("123456");getUsersEncodePasswords(passwordArr);}private static void getUsersEncodePasswords(ArrayList passwordArr) {for (String pass :passwordArr){//密码加密BCryptPasswordEncoder passwordEncoder = new BCryptPasswordEncoder();String newPassword = passwordEncoder.encode(pass);System.out.println(" 原始密码是："+pass+",加密密码为："+newPassword);//对比这两个密码是不是同一个密码boolean match = passwordEncoder.matches(pass,newPassword);System.out.println("两个密码一致："+match);}}}

运行结果如图：

Bcrpt 加密算法非常安全，此算法自身实现了随机盐生成，很难被逆向破解。

创建一个新的项目，导入依赖，pom.xml代码如下：

4.0.0org.exampleSecurity21.0-SNAPSHOT88UTF-8org.springframework.bootspring-boot-starter-parent2.3.5.RELEASE org.springframework.bootspring-boot-starterorg.projectlomboklomboktrueorg.springframework.bootspring-boot-starter-securityorg.springframework.bootspring-boot-starter-web2.3.5.RELEASEorg.mybatis.spring.bootmybatis-spring-boot-starter1.1.1com.alibabadruid-spring-boot-starter1.1.10mysqlmysql-connector-javaorg.springframework.bootspring-boot-starter-testtestorg.junit.vintagejunit-vintage-enginejunitjunit4.13.2test

r_roles 表对应的部分实体类对象

package org.example.entity;import lombok.Data;@Datapublic class Role {// 主键 IDprivate Integer id;// 名称private String name;//权限路径private String permission_path;}

创建 r_users 对应的 POJO 对象 User，继承自 UserDetails 接口，代码如下：

package org.example.entity;import lombok.AllArgsConstructor;import lombok.Data;import lombok.NoArgsConstructor;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.security.core.GrantedAuthority;import org.springframework.security.core.authority.SimpleGrantedAuthority;import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;import java.util.ArrayList;import java.util.Collection;import java.util.List;@Data@NoArgsConstructor@AllArgsConstructorpublic class User implements UserDetails {//主键 idprivate Integer id;//用户名private String username;//密码private String password;// 状态 1：正常，2：封禁private int status;// 创建时间private int created;private List roles;@Overridepublic Collection getAuthorities() {List authorities = new ArrayList();for(Role role : roles){authorities.add(new SimpleGrantedAuthority(role.getName()));}return authorities;}@Overridepublic String getPassword() {return password;}@Overridepublic String getUsername() {return username;}@Overridepublic boolean isAccountNonExpired() {return true;}@Overridepublic boolean isAccountNonLocked() {return status != 2;}@Overridepublic boolean isCredentialsNonExpired() {return true;}@Overridepublic boolean isEnabled() {return status == 1;}}

Java 类 User实现了 Spring Security 中的 UserDetails接口，这是因为 Spring Security 需要具体的用户信息来进行认证和授权。通过实现 UserDetails接口，User类可以与 Spring Security 框架集成，允许 Spring Security 使用该类的实例来获取用户的安全相关信息。

• getAuthorities()：返回授予用户的权限列表。在这个 User类中，它遍历用户的角色列表 roles并为每个角色创建一个 SimpleGrantedAuthority对象，最终返回权限集合。
• getPassword()：返回用户的密码。在这个 User类中，这个方法返回 User对象的 password字段。
• getUsername()：返回用户的用户名。在这个 User类中，这个方法返回 User对象的 username字段。
• isAccountNonExpired()：检查用户的账户是否已过期。在这个 User类中，这个方法硬编码返回 true，这意味着账户被认为永远不会过期，在数据库设计中没有该字段，所以默认返回 true。在实际的应用程序中，你可能需要添加一些逻辑来判断账户是否真的过期了。
• isAccountNonLocked()：检查用户是否未被锁定，返回 false 代表被锁定，true 没有被锁定。
• isCredentialsNonExpired()：检查用户证书（密码）是否未过期。在这个 User类中，这个方法返回 true，表明证书永远不会过期。但在实际应用中，你可能会根据业务逻辑添加相应的实现代码。
• isEnabled()：检查用户是否被启用。在这个 User类中，如果 status字段的值为 1，代表用户状态正常，方法返回 true；否则返回 false。

Mapper 的编写如下：

package org.example.mapper;import org.apache.ibatis.annotations.Mapper;import org.apache.ibatis.annotations.Select;import org.example.entity.Role;import org.example.entity.User;import java.util.List;@Mapperpublic interface Usermapper {@Select("select * from r_roles as r join r_user_roles as ur on r.id = ur.user_id where ur.user_id = #{id}")List getUserRoleByUserId(Integer id);@Select("select * from r_users where username = #{username}")User getUserByUsername(String username);}

UserService 如下：

package org.example.service;import org.example.entity.User;import org.example.mapper.Usermapper;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;import org.springframework.security.core.userdetails.UsernameNotFoundException;import org.springframework.stereotype.Service;@Servicepublic class UserService implements UserDetailsService {@Autowiredprivate Usermapper usermapper;@Overridepublic UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {User user = usermapper.getUserByUsername(username);if (user == null){throw new UsernameNotFoundException("该账户不存在");}//根据 user id 获取用户的角色信息user.setRoles(usermapper.getUserRoleByUserId(user.getId()));return user;}}

UserService类实现了 Spring Security 中的UserDetailsService接口，这个接口主要用于在认证过程中通过用户名查找用户及其权限。在loadUserByUsername方法中，你使用了Usermapper来获取具体的User对象以及相关的角色信息。

为了测试方便编写 controller：

package org.example.controller;import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@RestControllerpublic class UserController {@GetMapping("/dba/hi")public String dba(){return "Hi,dba page";}@GetMapping("/user/hi")public String user(){return "Hi,user";}@GetMapping("/admin/hi")public String admin(){return "Hi,admin";}@GetMapping("/test/Hi")public String testHi(){return "Hi,just for test";}}

最后对Spring Security 进行配置编写，代码如下：

package org.example.config;import org.example.service.UserService;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.context.annotation.Bean;import org.springframework.security.access.AccessDeniedException;import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;import org.springframework.security.web.access.AccessDeniedHandler;import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.IOException;@EnableWebSecuritypublic class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {@AutowiredUserService userService;@AutowiredPasswordEncoder passwordEncoder;@BeanPasswordEncoder passwordEncoder() {return new BCryptPasswordEncoder();}@Overrideprotected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {auth.userDetailsService(userService).passwordEncoder(passwordEncoder);}@Overrideprotected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {http.authorizeRequests().antMatchers("/bda/**").access("hasAnyAuthority('dba','admin','root')")//"hasAnyRole('dba','admin','root')")会自动拼接头，Role_为头加上对应权限.antMatchers("/admin/**").access("hasAnyAuthority('root','admin')")//不会拼接头，直接认证。.and().formLogin().loginProcessingUrl("/login")/*.and().anonymous()//未登录才可以访问 permitAll 所有都可以访问*/.and().csrf().disable();http//访问被拒绝走以下.exceptionHandling().accessDeniedHandler(new AccessDeniedHandler() {@Overridepublic void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, AccessDeniedException accessDeniedException)throws IOException, ServletException {// 自定义响应逻辑response.sendRedirect("/access-denied");}});//如果需要跨域使用这里，并配置spring WebMVCconfighttp.cors();}}

成功

7.多种角色权限认证

有时候一个账号的权限可能是多个，如 freejava 即使 admin 又是 dba。那么在配置中可以增加显示权限包含关系的代码，可以在 Spring Secuirty 中配置代码如下：

@BeanRoleHierarchy roleHierarchy(){RoleHierarchyImpl roleHierarchy = new RoleHierarchyImpl();String hierarchy = "ROLE_dba > ROLE_user ROLE_admin > ROLE_dba";roleHierarchy.setHierarchy(hierarchy);return roleHierarchy;}

该配置生效后，具有 ROLE_admin 的角色的用户可以访问所有资源，而 ROLE_dba 的角色用户可以访问自身权限的资源和 ROLE_user 的角色的用户资源。

8.自定义权限认证

如果我们不想使用默认提供的权限认证，或面对复杂的业务需要时，可能需要采取自定义认证方式实现权限认证。

自定义一个类

package org.example.expression;import org.example.entity.Role;import org.example.entity.User;import org.springframework.security.core.Authentication;import org.springframework.security.core.context.SecurityContextHolder;import org.springframework.stereotype.Component;import java.util.ArrayList;import java.util.List;@Component("ex")public class U_Define_Expression {public boolean hasAutority(String authority){//获取当前用户的权限Authentication authentication = SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();User LoginUser = (User) authentication.getPrincipal();List roles = LoginUser.getRoles();List permissions = new ArrayList();for(Role role :roles){permissions.add(role.getName());}//判断用户权限集合中是否存在 authorityreturn permissions.contains(authority);}}

在需要使用的 controller 前加上@PreAuthorize(“@ex.hasAutority(‘dba’)”) 表示访问前的验证

补充

HttpSecurity是 Spring Security 的关键部分，用于配置 Web 安全性的详细内容。以下是在 Spring Security 中常用的HttpSecurity方法的概览：

• authorizeRequests()：开始请求级安全配置，允许你指定 URL 访问规则。

• antMatchers(String... antPatterns)：使用 Ant 风格的路径模式定义安全限制。

• access(String)：设置访问特定路径所需的权限表达式。

• hasAuthority(String)、hasAnyAuthority(String...)：指定用户必须具有的权限以访问特定路径。

• hasRole(String)、hasAnyRole(String...)：指定用户必须具有的角色才能访问特定路径。这通常自动添加 “ROLE_” 前缀。

• formLogin()：启用基于表单的身份验证。

• loginProcessingUrl(String)：定义处理登录请求的 URL。

• permitAll()：允许所有用户（即使未经认证）访问使用antMatchers定义的路径。

• anonymous()表示可以被未登录的用户（即匿名用户）访问。

• anyRequest()：应用于所有剩余的 URL。

• authenticated()：要求在处理给定的请求之前进行身份验证，即，允许认证过的用户访问。

• denyAll()：无条件拒绝所有访问。

• csrf()：用于配置 CSRF（跨站请求伪造）保护。

• disable()：禁用csrf保护或其他配置。

• exceptionHandling()：配置异常处理。

• accessDeniedHandler(AccessDeniedHandler)：自定义处理访问被拒绝的情况的策略。

• httpBasic()：启用 HTTP 基本认证。

• logout()：配置注销功能。

• logoutUrl(String)：设置触发注销操作的 URL。

• logoutSuccessUrl(String)：注销成功后重定向的 URL。

• and()：表示我们已经完成了授权相关的配置，并且需要添加一些其他的 HTTP 配置。

• not()：对其他访问结果取反。

• cors()：配置跨源资源共享（CORS）。

• headers()：配置各种 HTTP 头以增强安全性。

• rememberMe()：启用”记住我”的功能。

• sessionManagement()：配置会话管理。

• maximumSessions(int)：限制同一用户的并发会话数。

• addFilter(Filter filter)：添加过滤器在链中对应的还有 Before 和 After 方法。

除了上述方法，还有一些专门的配置器可以针对不同的模块来配置HttpSecurity，如 OAuth2, SAML, LDAP 等。

这些HttpSecurity方法通常会以链式调用的方式被调用，并最终构成一个安全配置顺序，定义了整个应用的安全策略。这种方法的组合几乎可以支持所有标准的 Web 安全需求。

总结

Spring Security 是一个功能强大且灵活的框架，可帮助开发人员轻松实现应用程序的安全性需求。它提供了丰富的功能和配置选项，可以适应各种安全场景和要求。