Spring Security 基本原理
Spring Security 过滤器链
Spring Security实现了一系列的过滤器链，就按照下面顺序一个一个执行下去。
- ....class 一些自定义过滤器（在配置的时候你可以自己选择插到哪个过滤器之前），因为这个需求因人而异，本文不探讨，大家可以自己研究
- UsernamePasswordAithenticationFilter.class Spring Security 自带的表单登入验证过滤器，也是本文主要使用的过滤器
- BasicAuthenticationFilter.class
- ExceptionTranslation.class 异常解释器
- FilterSecurityInterceptor.class 拦截器最终决定请求能否通过
- Controller 我们最后自己编写的控制器
相关类说明
- User.class ：注意这个类不是我们自己写的，而是Spring Security官方提供的，他提供了一些基础的功能，我们可以通过继承这个类来扩充方法。详见代码中的 CustomUser.java
- UserDetailsService.class： Spring Security官方提供的一个接口，里面只有一个方法loadUserByUsername() ，Spring Security会调用这个方法来获取数据库中存在的数据，然后和用户POST过来的用户名密码进行比对，从而判断用户的用户名密码是否正确。所以我们需要自己实现loadUserByUsername() 这个方法。详见代码中的 CustomUserDetailsService.java。
项目逻辑
为了体现权限区别，我们通过HashMap构造了一个数据库，里面包含了4个用户
| ID | 用户名 | 密码 | 权限 |
|---|---|---|---|
| 1 | jack | jack123 | user |
| 2 | danny | danny123 | editor |
| 3 | alice | alice123 | reviewer |
| 4 | smith | smith123 | admin |
说明下权限
user：最基础的权限，只要是登入用户就有 user 权限
editor：在 user 权限上面增加了 editor 的权限
reviewer：与上同理，editor 和 reviewer 属于同一级的权限
admin：包含所有权限
为了检验权限，我们提供若干个页面
| 网址 | 说明 | 可访问权限 |
|---|---|---|
| / | 首页 | 所有人均可访问（anonymous） |
| /login | 登入页面 | 所有人均可访问（anonymous） |
| /logout | 退出页面 | 所有人均可访问（anonymous） |
| /user/home | 用户中心 | user |
| /user/editor | editor, admin | |
| /user/reviewer | reviewer, admin | |
| /user/admin | admin | |
| /403 | 403错误页面，美化过，大家可以直接用 | 所有人均可访问（anonymous） |
| /404 | 404错误页面，美化过，大家可以直接用 | 所有人均可访问（anonymous） |
| /500 | 500错误页面，美化过，大家可以直接用 | 所有人均可访问（anonymous） |
代码配置
Maven 配置
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <parent> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> <version>2.1.1.RELEASE</version> <relativePath/> <!-- lookup parent from repository --> </parent> <groupId>org.inlighting</groupId> <artifactId>security-demo</artifactId> <version>0.0.1-SNAPSHOT</version> <name>security-demo</name> <description>Demo project for Spring Boot & Spring Security</description> <!--指定JDK版本，大家可以改成自己的--> <properties> <java.version>11</java.version> </properties> <dependencies> <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> <!--对Thymeleaf添加Spring Security标签支持--> <dependency> <groupId>org.thymeleaf.extras</groupId> <artifactId>thymeleaf-extras-springsecurity5</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId> <scope>test</scope> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.security</groupId> <artifactId>spring-security-test</artifactId> <scope>test</scope> </dependency> <!--开发的热加载配置--> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId> <optional>true</optional> </dependency> </dependencies> <build> <plugins> <plugin> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId> </plugin> </plugins> </build> </project>
application.properties配置
为了使热加载（这样修改模板后无需重启 Tomcat ）生效，我们需要在Spring Boot的配置文件上面加上一段话
spring.thymeleaf.cache=false
如果需要详细了解热加载，请看官方文档：https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/htmlsingle/#howto-hotswapping
Spring Security 配置
首先我们开启方法注解支持：只需要在类上添加 @EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true, prePostEnabled = true) 注解，我们设置 prePostEnabled = true 是为了支持 hasRole() 这类表达式。如果想进一步了解方法注解可以看 Introduction to Spring Method Security 这篇文章。
SecurityConfig.java
/**
* 开启方法注解支持，我们设置prePostEnabled = true是为了后面能够使用hasRole()这类表达式
* 进一步了解可看教程：https://www.baeldung.com/spring-security-method-security
*/
@EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true, prePostEnabled = true)
@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
/**
* TokenBasedRememberMeServices的生成密钥，
* 算法实现详见文档：https://docs.spring.io/spring-security/site/docs/5.1.3.RELEASE/reference/htmlsingle/#remember-me-hash-token
*/
private final String SECRET_KEY = "123456";
@Autowired
private CustomUserDetailsService customUserDetailsService;
/**
* 必须有此方法，Spring Security官方规定必须要有一个密码加密方式。
* 注意：例如这里用了BCryptPasswordEncoder()的加密方法，那么在保存用户密码的时候也必须使用这种方法，确保前后一致。
* 详情参见项目中Database.java中保存用户的逻辑
*/
@Bean
public PasswordEncoder passwordEncoder() {
return new BCryptPasswordEncoder();
}
/**
* 配置Spring Security，下面说明几点注意事项。
* 1. Spring Security 默认是开启了CSRF的，此时我们提交的POST表单必须有隐藏的字段来传递CSRF，
* 而且在logout中，我们必须通过POST到 /logout 的方法来退出用户，详见我们的login.html和logout.html.
* 2. 开启了rememberMe()功能后，我们必须提供rememberMeServices，例如下面的getRememberMeServices()方法，
* 而且我们只能在TokenBasedRememberMeServices中设置cookie名称、过期时间等相关配置,如果在别的地方同时配置，会报错。
* 错误示例：xxxx.and().rememberMe().rememberMeServices(getRememberMeServices()).rememberMeCookieName("cookie-name")
*/
@Override
protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
http.formLogin()
.loginPage("/login") // 自定义用户登入页面
.failureUrl("/login?error") // 自定义登入失败页面，前端可以通过url中是否有error来提供友好的用户登入提示
.and()
.logout()
.logoutUrl("/logout")// 自定义用户登出页面
.logoutSuccessUrl("/")
.and()
.rememberMe() // 开启记住密码功能
.rememberMeServices(getRememberMeServices()) // 必须提供
.key(SECRET_KEY) // 此SECRET需要和生成TokenBasedRememberMeServices的密钥相同
.and()
/*
* 默认允许所有路径所有人都可以访问，确保静态资源的正常访问。
* 后面再通过方法注解的方式来控制权限。
*/
.authorizeRequests().anyRequest().permitAll()
.and()
.exceptionHandling().accessDeniedPage("/403"); // 权限不足自动跳转403
}
/**
* 如果要设置cookie过期时间或其他相关配置，请在下方自行配置
*/
private TokenBasedRememberMeServices getRememberMeServices() {
TokenBasedRememberMeServices services = new TokenBasedRememberMeServices(SECRET_KEY, customUserDetailsService);
services.setCookieName("remember-cookie");
services.setTokenValiditySeconds(100); // 默认14天
return services;
}
}UserService.java
自己模拟数据库操作的Service，用于向自己通过HashMap模拟的数据源获取数据。
@Service
public class UserService {
private Database database = new Database();
public CustomUser getUserByUsername(String username) {
CustomUser originUser = database.getDatabase().get(username);
if (originUser == null) {
return null;
}
/*
* 此处有坑，之所以这么做是因为Spring Security获得到User后，会把User中的password字段置空，以确保安全。
* 因为Java类是引用传递，为防止Spring Security修改了我们的源头数据，所以我们复制一个对象提供给Spring Security。
* 如果通过真实数据库的方式获取，则没有这种问题需要担心。
*/
return new CustomUser(originUser.getId(), originUser.getUsername(), originUser.getPassword(), originUser.getAuthorities());
}
}CustomUserDetailsService.java
/**
* 实现官方提供的UserDetailsService接口即可
*/
@Service
public class CustomUserDetailsService implements UserDetailsService {
private Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(getClass());
@Autowired
private UserService userService;
@Override
public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
CustomUser user = userService.getUserByUsername(username);
if (user == null) {
throw new UsernameNotFoundException("该用户不存在");
}
LOGGER.info("用户名："+username+" 角色："+user.getAuthorities().toString());
return user;
}
}自定义权限注解
我们在开发网站的过程中，比如 GET /user/editor 这个请求角色为 EDITOR 和 ADMIN 肯定都可以，如果我们在每一个需要判断权限的方法上面写一长串的权限表达式，一定很复杂。但是通过自定义权限注解，我们可以通过 @IsEditor 这样的方法来判断，这样一来就简单了很多。进一步了解可以看：Introduction to Spring Method Security
IsUser.java
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyAuthority('ROLE_USER', 'ROLE_EDITOR', 'ROLE_REVIEWER', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsUser {
}IsEditor.java
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_USER', 'ROLE_EDITOR', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsEditor {
}IsReviewer.java
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_USER', 'ROLE_REVIEWER', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsReviewer {
}IsAdmin.java
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_ADMIN')")
public @interface IsAdmin {
}Spring Security自带表达式
- hasRole()，是否拥有某一个权限
- hasAnyRole()，多个权限中有一个即可，如 hasAnyRole("ADMIN","USER")
- hasAuthority()，Authority 和 Role 很像，唯一的区别就是 Authority 前缀多了 ROLE_ ，如 hasAuthority("ROLE_ADMIN") 等价于 hasRole("ADMIN") ，可以参考上面 IsUser.java 的写法
- hasAnyAuthority()，同上，多个权限中有一个即可
- permitAll(), denyAll(),isAnonymous(), isRememberMe()，通过字面意思可以理解
- isAuthenticated(), isFullyAuthenticated()，这两个区别就是isFullyAuthenticated()对认证的安全要求更高。例如用户通过记住密码功能登入到系统进行敏感操作，isFullyAuthenticated()会返回false，此时我们可以让用户再输入一次密码以确保安全，而 isAuthenticated() 只要是登入用户均返回true。
- principal(), authentication()，例如我们想获取登入用户的id，可以通过principal() 返回的 Object 获取，实际上 principal() 返回的 Object 基本上可以等同我们自己编写的 CustomUser 。而 authentication() 返回的 Authentication 是 Principal 的父类，相关操作可看 Authentication 的源码。进一步了解可以看后面Controller编写中获取用户数据的四种方法
- hasPermission()，参考字面意思即可
如果想进一步了解，可以参考 Intro to Spring Security Expressions。
添加Thymeleaf支持
我们通过 thymeleaf-extras-springsecurity 来添加Thymeleaf对Spring Security的支持。
Maven配置
上面的Maven配置已经加过了
<dependency> <groupId>org.thymeleaf.extras</groupId> <artifactId>thymeleaf-extras-springsecurity5</artifactId> </dependency>
使用例子
注意我们要在html中添加 xmlns:sec 的支持
<!DOCTYPE html> <html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org" xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/extras/spring-security"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Admin</title> </head> <body> <p>This is a home page.</p> <p>Id: <th:block sec:authentication="principal.id"></th:block></p> <p>Username: <th:block sec:authentication="principal.username"></th:block></p> <p>Role: <th:block sec:authentication="principal.authorities"></th:block></p> </body> </html>
如果想进一步了解请看文档 thymeleaf-extras-springsecurity。
Controller编写
IndexController.java
本控制器没有任何的权限规定
@Controller
public class IndexController {
@GetMapping("/")
public String index() {
return "index/index";
}
@GetMapping("/login")
public String login() {
return "index/login";
}
@GetMapping("/logout")
public String logout() {
return "index/logout";
}
}UserController.java
在这个控制器中，我综合展示了自定义注解的使用和4种获取用户信息的方式
@IsUser // 表明该控制器下所有请求都需要登入后才能访问
@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
@GetMapping("/home")
public String home(Model model) {
// 方法一：通过SecurityContextHolder获取
CustomUser user = (CustomUser)SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
model.addAttribute("user", user);
return "user/home";
}
@GetMapping("/editor")
@IsEditor
public String editor(Authentication authentication, Model model) {
// 方法二：通过方法注入的形式获取Authentication
CustomUser user = (CustomUser)authentication.getPrincipal();
model.addAttribute("user", user);
return "user/editor";
}
@GetMapping("/reviewer")
@IsReviewer
public String reviewer(Principal principal, Model model) {
// 方法三：同样通过方法注入的方法，注意要转型，此方法很二，不推荐
CustomUser user = (CustomUser) ((Authentication)principal).getPrincipal();
model.addAttribute("user", user);
return "user/reviewer";
}
@GetMapping("/admin")
@IsAdmin
public String admin() {
// 方法四：通过Thymeleaf的Security标签进行，详情见admin.html
return "user/admin";
}
}注意
- 如果有安全控制的方法 A 被同一个类中别的方法调用，那么方法 A 的权限控制会被忽略，私有方法同样会受到影响
- Spring 的 SecurityContext 是线程绑定的，如果我们在当前的线程中新建了别的线程，那么他们的 SecurityContext 是不共享的，进一步了解请看 [Spring Security Context Propagation with @Async](https://www.baeldung.com/spring-security-async-principal-propagation)
Html的编写
在编写html的时候，基本上就是大同小异了，就是注意一点，**如果开启了CSRF，在编写表单POST请求的时候添加上隐藏字段，如 **<input type="hidden" th:name="${_csrf.parameterName}" th:value="${_csrf.token}"/> ，不过大家其实不用加也没事，因为Thymeleaf自动会加上去的????。
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