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spring security （史上最全）_springsecurity

作者：你好赵伟 | 2024-03-03 17:58:59

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springsecurity

认证与授权（Authentication and Authorization）

一般意义来说的应用访问安全性，都是围绕认证（Authentication）和授权（Authorization）这两个核心概念来展开的。

即：

  • 首先需要确定用户身份，
  • 再确定这个用户是否有访问指定资源的权限。

认证这块的解决方案很多，主流的有CAS、SAML2、OAUTH2等（不巧这几个都用过-_-），我们常说的单点登录方案（SSO）说的就是这块，

授权的话主流的就是spring security和shiro。

shiro比较轻量级，相比较而言spring security确实架构比较复杂。但是shiro与 ss，掌握一个即可。

这里尼恩给大家做一下系统化、体系化的梳理，供后面的小伙伴参考，提升大家的 3高 架构、设计、开发水平。

注：本文以 PDF 持续更新，最新尼恩 架构笔记、面试题 的PDF文件，请从下面的链接获取： 码云

什么是OAuth2 ？

OAuth2是一个关于授权的开放标准，核心思路是通过各类认证手段（具体什么手段OAuth2不关心）认证用户身份，

并颁发token（令牌），使得第三方应用可以使用该令牌在限定时间、限定范围访问指定资源。

主要涉及的RFC规范有【RFC6749（整体授权框架）】、【RFC6750（令牌使用）】、【RFC6819（威胁模型）】这几个，一般我们需要了解的就是RFC6749。

获取令牌的方式主要有四种，分别是授权码模式、简单模式、密码模式、客户端模式，

总之：OAuth2是一个授权（Authorization）协议。

认证（Authentication）证明的你是不是这个人，

而授权（Authorization）则是证明这个人有没有访问这个资源（Resource）的权限。

下面这张图来源于OAuth 2.0 authorization framework RFC Document，是OAuth2的一个抽象流程。

     +--------+                               +---------------+
     |        |--(A)- Authorization Request ->|   Resource    |
     |        |                               |     Owner     |
     |        |<-(B)-- Authorization Grant ---|               |
     |        |                               +---------------+
     |        |
     |        |                               +---------------+
     |        |--(C)-- Authorization Grant -->| Authorization |
     | Client |                               |     Server    |
     |        |<-(D)----- Access Token -------|               |
     |        |                               +---------------+
     |        |
     |        |                               +---------------+
     |        |--(E)----- Access Token ------>|    Resource   |
     |        |                               |     Server    |
     |        |<-(F)--- Protected Resource ---|               |
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先来解释一下上图的名词：

Resource Owner：资源所有者，即用户

Client：客户端应用程序（Application）

Authorization Server：授权服务器

Resource Server：资源服务器

再来解释一下上图的大致流程：

（A） 用户连接客户端应用程序以后，客户端应用程序要求用户给予授权

（B） 用户同意给予客户端应用程序授权

（C） 客户端应用程序使用上一步获得的授权（Grant），向授权服务器申请令牌

（D） 授权服务器对客户端应用程序的授权（Grant）进行验证后，确认无误，发放令牌

（E） 客户端应用程序使用令牌，向资源服务器申请获取资源

（F） 资源服务器确认令牌无误，同意向客户端应用程序开放资源

从上面的流程可以看出，如何获取**授权（Grant）**才是关键。

在OAuth2中有4种授权类型：

  • Authorization Code（授权码模式）：

功能最完整、流程最严密的授权模式。通过第三方应用程序服务器与认证服务器进行互动。广泛用于各种第三方认证。

  • Implicit（简化模式）：

不通过第三方应用程序服务器，直接在浏览器中向认证服务器申请令牌，更加适用于移动端的App及没有服务器端的第三方单页面应用。

  • Resource Owner Password（密码模式）：

用户向客户端服务器提供自己的用户名和密码，用户对客户端高度信任的情况下使用，比如公司、组织的内部系统，SSO。

  • Client Credentials（客户端模式）：

客户端服务器以自己的名义，而不是以用户的名义，向认证服务器进行认证。

下面主要讲最常用的（1）和（3）。此外，还有一个模式叫Refresh Token，也会在下面介绍。

Resource Owner Password（密码模式）

     +----------+
     | Resource |
     |  Owner   |
     |          |
     +----------+
          v
          |    Resource Owner
         (A) Password Credentials
          |
          v
     +---------+                                  +---------------+
     |         |>--(B)---- Resource Owner ------->|               |
     |         |         Password Credentials     | Authorization |
     | Client  |                                  |     Server    |
     |         |<--(C)---- Access Token ---------<|               |
     |         |    (w/ Optional Refresh Token)   |               |
     +---------+                                  +---------------+

            Figure 5: Resource Owner Password Credentials Flow

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它的步骤如下：

（A） 用户（Resource Owner）向客户端（Client）提供用户名和密码。

（B） 客户端将用户名和密码发给认证服务器（Authorization Server），向后者请求令牌。

（C） 认证服务器确认无误后，向客户端提供访问令牌。

Authorization Code（授权码模式）

     +----------+
     | Resource |
     |   Owner  |
     |          |
     +----------+
          ^
          |
         (B)
     +----|-----+          Client Identifier      +---------------+
     |         -+----(A)-- & Redirection URI ---->|               |
     |  User-   |                                 | Authorization |
     |  Agent  -+----(B)-- User authenticates --->|     Server    |
     |          |                                 |               |
     |         -+----(C)-- Authorization Code ---<|               |
     +-|----|---+                                 +---------------+
       |    |                                         ^      v
      (A)  (C)                                        |      |
       |    |                                         |      |
       ^    v                                         |      |
     +---------+                                      |      |
     |         |>---(D)-- Authorization Code ---------'      |
     |  Client |          & Redirection URI                  |
     |         |                                             |
     |         |<---(E)----- Access Token -------------------'
     +---------+       (w/ Optional Refresh Token)

   Note: The lines illustrating steps (A), (B), and (C) are broken into
   two parts as they pass through the user-agent.

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它的步骤如下：

（A） 用户（Resource Owner）通过用户代理（User-Agent）访问客户端（Client），客户端索要授权，并将用户导向认证服务器（Authorization Server）。

（B） 用户选择是否给予客户端授权。

（C） 假设用户给予授权，认证服务器将用户导向客户端事先指定的"重定向URI"（redirection URI），同时附上一个授权码。

（D） 客户端收到授权码，附上早先的"重定向URI"，向认证服务器申请令牌。这一步是在客户端的后台的服务器上完成的，对用户不可见。

（E） 认证服务器核对了授权码和重定向URI，确认无误后，向客户端发送访问令牌（access token）和更新令牌（refresh token）。这一步也对用户不可见。

令牌刷新（refresh token）

  +--------+                                           +---------------+
  |        |--(A)------- Authorization Grant --------->|               |
  |        |                                           |               |
  |        |<-(B)----------- Access Token -------------|               |
  |        |               & Refresh Token             |               |
  |        |                                           |               |
  |        |                            +----------+   |               |
  |        |--(C)---- Access Token ---->|          |   |               |
  |        |                            |          |   |               |
  |        |<-(D)- Protected Resource --| Resource |   | Authorization |
  | Client |                            |  Server  |   |     Server    |
  |        |--(E)---- Access Token ---->|          |   |               |
  |        |                            |          |   |               |
  |        |<-(F)- Invalid Token Error -|          |   |               |
  |        |                            +----------+   |               |
  |        |                                           |               |
  |        |--(G)----------- Refresh Token ----------->|               |
  |        |                                           |               |
  |        |<-(H)----------- Access Token -------------|               |
  +--------+           & Optional Refresh Token        +---------------+

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当我们申请token后，Authorization Server不仅给了我们Access Token，还有Refresh Token。

当Access Token过期后，我们用Refresh Token访问/refresh端点就可以拿到新的Access Token了。

我们要和Spring Security的认证（Authentication）区别开来，

什么是Spring Security？

Spring Security是一套安全框架，可以基于RBAC（基于角色的权限控制）对用户的访问权限进行控制，

核心思想是通过一系列的filter chain来进行拦截过滤，对用户的访问权限进行控制，

​ spring security 的核心功能主要包括：

  • 认证 （你是谁）
  • 授权 （你能干什么）
  • 攻击防护 （防止伪造身份）

其核心就是一组过滤器链，项目启动后将会自动配置。最核心的就是 Basic Authentication Filter 用来认证用户的身份，一个在spring security中一种过滤器处理一种认证方式。

img

比如，对于username password认证过滤器来说，

会检查是否是一个登录请求；

是否包含username 和 password （也就是该过滤器需要的一些认证信息） ；

如果不满足则放行给下一个。

下一个按照自身职责判定是否是自身需要的信息，basic的特征就是在请求头中有 Authorization:Basic eHh4Onh4 的信息。中间可能还有更多的认证过滤器。最后一环是 FilterSecurityInterceptor，这里会判定该请求是否能进行访问rest服务，判断的依据是 BrowserSecurityConfig中的配置，如果被拒绝了就会抛出不同的异常（根据具体的原因）。Exception Translation Filter 会捕获抛出的错误，然后根据不同的认证方式进行信息的返回提示。

注意：绿色的过滤器可以配置是否生效，其他的都不能控制。

二、入门项目

首先创建spring boot项目HelloSecurity，其pom主要依赖如下：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</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>
</dependencies>

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然后在src/main/resources/templates/目录下创建页面：

home.html
<!DOCTYPE html>
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org" xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/thymeleaf-extras-springsecurity3">
    <head>
        <title>Spring Security Example</title>
    </head>
    <body>
        <h1>Welcome!</h1>

        <p>Click <a th:href="@{/hello}">here</a> to see a greeting.</p>
    </body>
</html>

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我们可以看到, 在这个简单的视图中包含了一个链接： “/hello”. 链接到了如下的页面，Thymeleaf模板如下:

hello.html
<!DOCTYPE html>
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org"
      xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/thymeleaf-extras-springsecurity3">
    <head>
        <title>Hello World!</title>
    </head>
    <body>
        <h1>Hello world!</h1>
    </body>
</html>

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Web应用程序基于Spring MVC。 因此，你需要配置Spring MVC并设置视图控制器来暴露这些模板。 如下是一个典型的Spring MVC配置类。在src/main/java/hello目录下（所以java都在这里）：

@Configuration
public class MvcConfig extends WebMvcConfigurerAdapter {
    @Override
    public void addViewControllers(ViewControllerRegistry registry) {
        registry.addViewController("/home").setViewName("home");
        registry.addViewController("/").setViewName("home");
        registry.addViewController("/hello").setViewName("hello");
        registry.addViewController("/login").setViewName("login");
    }
}

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addViewControllers()方法（覆盖WebMvcConfigurerAdapter中同名的方法）添加了四个视图控制器。 两个视图控制器引用名称为“home”的视图（在home.html中定义），另一个引用名为“hello”的视图（在hello.html中定义）。 第四个视图控制器引用另一个名为“login”的视图。 将在下一部分中创建该视图。此时，可以跳过来使应用程序可执行并运行应用程序，而无需登录任何内容。然后启动程序如下：

@SpringBootApplication
public class Application {

    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

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2、加入Spring Security

假设你希望防止未经授权的用户访问“/ hello”。 此时，如果用户点击主页上的链接，他们会看到问候语，请求被没有被拦截。 你需要添加一个障碍，使得用户在看到该页面之前登录。您可以通过在应用程序中配置Spring Security来实现。 如果Spring Security在类路径上，则Spring Boot会使用“Basic认证”来自动保护所有HTTP端点。 同时，你可以进一步自定义安全设置。首先在pom文件中引入：

<dependencies>
    ...
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
        </dependency>
    ...
</dependencies>

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如下是安全配置，使得只有认证过的用户才可以访问到问候页面:

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .antMatchers("/", "/home").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin()
                .loginPage("/login")
                .permitAll()
                .and()
            .logout()
                .permitAll();
    }

    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth
            .inMemoryAuthentication()
                .withUser("user").password("password").roles("USER");
    }
}

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WebSecurityConfig类使用了@EnableWebSecurity注解 ，以启用Spring Security的Web安全支持，并提供Spring MVC集成。它还扩展了WebSecurityConfigurerAdapter，并覆盖了一些方法来设置Web安全配置的一些细节。

configure(HttpSecurity)方法定义了哪些URL路径应该被保护，哪些不应该。具体来说，“/”和“/ home”路径被配置为不需要任何身份验证。所有其他路径必须经过身份验证。

当用户成功登录时，它们将被重定向到先前请求的需要身份认证的页面。有一个由 loginPage()指定的自定义“/登录”页面，每个人都可以查看它。

对于configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder) 方法，它将单个用户设置在内存中。该用户的用户名为“user”，密码为“password”，角色为“USER”。

现在我们需要创建登录页面。前面我们已经配置了“login”的视图控制器，因此现在只需要创建登录页面即可：

login.html
<!DOCTYPE html>
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org"
      xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/thymeleaf-extras-springsecurity3">
    <head>
        <title>Spring Security Example </title>
    </head>
    <body>
        <div th:if="${param.error}">
            Invalid username and password.
        </div>
        <div th:if="${param.logout}">
            You have been logged out.
        </div>
        <form th:action="@{/login}" method="post">
            <div><label> User Name : <input type="text" name="username"/> </label></div>
            <div><label> Password: <input type="password" name="password"/> </label></div>
            <div><input type="submit" value="Sign In"/></div>
        </form>
    </body>
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你可以看到，这个Thymeleaf模板只是提供一个表单来获取用户名和密码，并将它们提交到“/ login”。 根据配置，Spring Security提供了一个拦截该请求并验证用户的过滤器。 如果用户未通过认证，该页面将重定向到“/ login?error”，并在页面显示相应的错误消息。 注销成功后，我们的应用程序将发送到“/ login?logout”，我们的页面显示相应的登出成功消息。最后，我们需要向用户提供一个显示当前用户名和登出的方法。 更新hello.html 向当前用户打印一句hello，并包含一个“注销”表单，如下所示:

<!DOCTYPE html>
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org"
      xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/thymeleaf-extras-springsecurity3">
    <head>
        <title>Hello World!</title>
    </head>
    <body>
        <h1 th:inline="text">Hello [[${#httpServletRequest.remoteUser}]]!</h1>
        <form th:action="@{/logout}" method="post">
            <input type="submit" value="Sign Out"/>
        </form>
    </body>
</html>

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三、参数详解

1、注解 @EnableWebSecurity

在 Spring boot 应用中使用 Spring Security，用到了 @EnableWebSecurity注解，官方说明为，该注解和 @Configuration 注解一起使用, 注解 WebSecurityConfigurer 类型的类，或者利用@EnableWebSecurity 注解继承 WebSecurityConfigurerAdapter的类，这样就构成了 Spring Security 的配置。

2、抽象类 WebSecurityConfigurerAdapter

一般情况，会选择继承 WebSecurityConfigurerAdapter 类，其官方说明为：WebSecurityConfigurerAdapter 提供了一种便利的方式去创建 WebSecurityConfigurer的实例，只需要重写 WebSecurityConfigurerAdapter 的方法，即可配置拦截什么URL、设置什么权限等安全控制。

3、方法 configure(AuthenticationManagerBuilder auth) 和 configure(HttpSecurity http)

Demo 中重写了 WebSecurityConfigurerAdapter 的两个方法：

/**
     * 通过 {@link #authenticationManager()} 方法的默认实现尝试获取一个 {@link AuthenticationManager}.
     * 如果被复写, 应该使用{@link AuthenticationManagerBuilder} 来指定 {@link AuthenticationManager}.
     *
     * 例如, 可以使用以下配置在内存中进行注册公开内存的身份验证{@link UserDetailsService}:
     *
     * // 在内存中添加 user 和 admin 用户
     * @Override
     * protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) {
     *     auth
     *       .inMemoryAuthentication().withUser("user").password("password").roles("USER").and()
     *         .withUser("admin").password("password").roles("USER", "ADMIN");
     * }
     *
     * // 将 UserDetailsService 显示为 Bean
     * @Bean
     * @Override
     * public UserDetailsService userDetailsServiceBean() throws Exception {
     *     return super.userDetailsServiceBean();
     * }
     *
     */
protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
    this.disableLocalConfigureAuthenticationBldr = true;
}


/**
     * 复写这个方法来配置 {@link HttpSecurity}. 
     * 通常，子类不能通过调用 super 来调用此方法，因为它可能会覆盖其配置。 默认配置为：
     * 
     * http.authorizeRequests().anyRequest().authenticated().and().formLogin().and().httpBasic();
     *
     */
protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
    logger.debug("Using default configure(HttpSecurity). If subclassed this will potentially override subclass configure(HttpSecurity).");

    http
        .authorizeRequests()
        .anyRequest().authenticated()
        .and()
        .formLogin().and()
        .httpBasic();
}

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4、final 类 HttpSecurity

HttpSecurity 常用方法及说明：

方法说明
openidLogin()用于基于 OpenId 的验证
headers()将安全标头添加到响应
cors()配置跨域资源共享（ CORS ）
sessionManagement()允许配置会话管理
portMapper()允许配置一个PortMapper(HttpSecurity#(getSharedObject(class)))，其他提供SecurityConfigurer的对象使用 PortMapper 从 HTTP 重定向到 HTTPS 或者从 HTTPS 重定向到 HTTP。默认情况下，Spring Security使用一个PortMapperImpl映射 HTTP 端口8080到 HTTPS 端口8443，HTTP 端口80到 HTTPS 端口443
jee()配置基于容器的预认证。 在这种情况下，认证由Servlet容器管理
x509()配置基于x509的认证
rememberMe允许配置“记住我”的验证
authorizeRequests()允许基于使用HttpServletRequest限制访问
requestCache()允许配置请求缓存
exceptionHandling()允许配置错误处理
securityContext()在HttpServletRequests之间的SecurityContextHolder上设置SecurityContext的管理。 当使用WebSecurityConfigurerAdapter时，这将自动应用
servletApi()将HttpServletRequest方法与在其上找到的值集成到SecurityContext中。 当使用WebSecurityConfigurerAdapter时，这将自动应用
csrf()添加 CSRF 支持，使用WebSecurityConfigurerAdapter时，默认启用
logout()添加退出登录支持。当使用WebSecurityConfigurerAdapter时，这将自动应用。默认情况是，访问URL”/ logout”，使HTTP Session无效来清除用户，清除已配置的任何#rememberMe()身份验证，清除SecurityContextHolder，然后重定向到”/login?success”
anonymous()允许配置匿名用户的表示方法。 当与WebSecurityConfigurerAdapter结合使用时，这将自动应用。 默认情况下，匿名用户将使用org.springframework.security.authentication.AnonymousAuthenticationToken表示，并包含角色 “ROLE_ANONYMOUS”
formLogin()指定支持基于表单的身份验证。如果未指定FormLoginConfigurer#loginPage(String)，则将生成默认登录页面
oauth2Login()根据外部OAuth 2.0或OpenID Connect 1.0提供程序配置身份验证
requiresChannel()配置通道安全。为了使该配置有用，必须提供至少一个到所需信道的映射
httpBasic()配置 Http Basic 验证
addFilterAt()在指定的Filter类的位置添加过滤器

5、类 AuthenticationManagerBuilder

/**
* {@link SecurityBuilder} used to create an {@link AuthenticationManager}. Allows for
* easily building in memory authentication, LDAP authentication, JDBC based
* authentication, adding {@link UserDetailsService}, and adding
* {@link AuthenticationProvider}'s.
*/

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意思是，AuthenticationManagerBuilder 用于创建一个 AuthenticationManager，让我能够轻松的实现内存验证、LADP验证、基于JDBC的验证、添加UserDetailsService、添加AuthenticationProvider。

使用yaml文件定义的用户名、密码登录

在application.yaml中定义用户名密码：

spring:
  security:
    user:
      name: root
      password: root

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使用root/root登录，可以正常访问/hello。

使用代码中指定的用户名、密码登录
  • 使用configure(AuthenticationManagerBuilder) 添加认证。
  • 使用configure(httpSecurity) 添加权限
@Configuration
public class MySecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth
                .inMemoryAuthentication()
                .withUser("admin") // 添加用户admin
                .password("{noop}admin")  // 不设置密码加密
                .roles("ADMIN", "USER")// 添加角色为admin，user
                .and()
                .withUser("user") // 添加用户user
                .password("{noop}user") 
                .roles("USER")
            	.and()
            	.withUser("tmp") // 添加用户tmp
                .password("{noop}tmp")
            	.roles(); // 没有角色
    }
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
                .authorizeRequests()
                .antMatchers("/product/**").hasRole("USER") //添加/product/** 下的所有请求只能由user角色才能访问
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN") //添加/admin/** 下的所有请求只能由admin角色才能访问
                .anyRequest().authenticated() // 没有定义的请求，所有的角色都可以访问（tmp也可以）。
                .and()
                .formLogin().and()
                .httpBasic();
    }
}

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添加AdminController、ProductController

@RestController
@RequestMapping("/admin")
public class AdminController {
    @RequestMapping("/hello")
    public String hello(){
        return "admin hello";
    }
}

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@RestController
@RequestMapping("/product")
public class ProductController {
    @RequestMapping("/hello")
    public String hello(){
        return "product hello";
    }
}

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通过上面的设置，访问http://localhost:8080/admin/hello只能由admin访问，http://localhost:8080/product/hello admin和user都可以访问，http://localhost:8080/hello 所有用户（包括tmp）都可以访问。

使用数据库的用户名、密码登录
添加依赖
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
</dependency>

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添加数据库配置
spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/demo?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&serverTimezone=Asia/Shanghai
    username: root
    password: root
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver

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配置spring-security认证和授权
@Configuration
public class MySecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private UserDetailsService userDetailsService;

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(userDetailsService)// 设置自定义的userDetailsService
                .passwordEncoder(passwordEncoder());
    }

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
                .authorizeRequests()
                .antMatchers("/product/**").hasRole("USER")
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .anyRequest().authenticated() //
                .and()
                .formLogin()
                .and()
                .httpBasic()
                .and().logout().logoutUrl("/logout");
    }

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return NoOpPasswordEncoder.getInstance();// 使用不使用加密算法保持密码
//        return new BCryptPasswordEncoder();
    }
}

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如果需要使用BCryptPasswordEncoder，可以先在测试环境中加密后放到数据库中：

@Test
void encode() {
    BCryptPasswordEncoder bCryptPasswordEncoder = new BCryptPasswordEncoder();
    String password = bCryptPasswordEncoder.encode("user");
    String password2 = bCryptPasswordEncoder.encode("admin");
    System.out.println(password);
    System.out.println(password2);
}

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配置自定义UserDetailsService来进行验证
@Component("userDetailsService")
public class CustomUserDetailsService implements UserDetailsService {

   @Autowired
   UserRepository userRepository;

   @Override
   public UserDetails loadUserByUsername(String login) throws UsernameNotFoundException {
         // 1. 查询用户
      User userFromDatabase = userRepository.findOneByLogin(login);
      if (userFromDatabase == null) {
         //log.warn("User: {} not found", login);
       throw new UsernameNotFoundException("User " + login + " was not found in db");
            //这里找不到必须抛异常
      }

       // 2. 设置角色
      Collection<GrantedAuthority> grantedAuthorities = new ArrayList<>();
      GrantedAuthority grantedAuthority = new SimpleGrantedAuthority(userFromDatabase.getRole());
      grantedAuthorities.add(grantedAuthority);

      return new org.springframework.security.core.userdetails.User(login,
            userFromDatabase.getPassword(), grantedAuthorities);
   }
}

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配置JPA中的UserRepository
@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
    User findOneByLogin(String login);
}

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添加数据库数据

image-20201130200749622

CREATE TABLE `user` (
  `id` int(28) NOT NULL,
  `login` varchar(255) COLLATE utf8mb4_general_ci DEFAULT NULL,
  `password` varchar(255) COLLATE utf8mb4_general_ci DEFAULT NULL,
  `role` varchar(255) COLLATE utf8mb4_general_ci DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_general_ci;
INSERT INTO `demo`.`user`(`id`, `login`, `password`, `role`) VALUES (1, 'user', 'user', 'ROLE_USER');
INSERT INTO `demo`.`user`(`id`, `login`, `password`, `role`) VALUES (2, 'admin', 'admin', 'ROLE_ADMIN');

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默认角色前缀必须是ROLE_，因为spring-security会在授权的时候自动使用match中的角色加上ROLE_后进行比较。

四：获取登录信息

@RequestMapping("/info")
public String info(){
    String userDetails = null;
    Object principal = SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
    if(principal instanceof UserDetails) {
        userDetails = ((UserDetails)principal).getUsername();
    }else {
        userDetails = principal.toString();
    }
    return userDetails;
}

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使用SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();获取当前的登录信息。

五： Spring Security 核心组件

SecurityContext

SecurityContext是安全的上下文，所有的数据都是保存到SecurityContext中。

可以通过SecurityContext获取的对象有：

  • Authentication

SecurityContextHolder

SecurityContextHolder用来获取SecurityContext中保存的数据的工具。通过使用静态方法获取SecurityContext的相对应的数据。

SecurityContext context = SecurityContextHolder.getContext();

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Authentication

Authentication表示当前的认证情况，可以获取的对象有：

UserDetails：获取用户信息，是否锁定等额外信息。

Credentials：获取密码。

isAuthenticated：获取是否已经认证过。

Principal：获取用户，如果没有认证，那么就是用户名，如果认证了，返回UserDetails。

UserDetails

public interface UserDetails extends Serializable {

	Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities();
	String getPassword();
	String getUsername();
	boolean isAccountNonExpired();
	boolean isAccountNonLocked();
	boolean isCredentialsNonExpired();
	boolean isEnabled();
}

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UserDetailsService

UserDetailsService可以通过loadUserByUsername获取UserDetails对象。该接口供spring security进行用户验证。

通常使用自定义一个CustomUserDetailsService来实现UserDetailsService接口，通过自定义查询UserDetails。

AuthenticationManager

AuthenticationManager用来进行验证，如果验证失败会抛出相对应的异常。

PasswordEncoder

密码加密器。通常是自定义指定。

BCryptPasswordEncoder：哈希算法加密

NoOpPasswordEncoder：不使用加密

六：spring security session 无状态支持权限控制(前后分离)

spring security会在默认的情况下将认证信息放到HttpSession中。

但是对于我们的前后端分离的情况，如app，小程序，web前后分离等，httpSession就没有用武之地了。这时我们可以通过configure(httpSecurity)设置spring security是否使用httpSession。

@Configuration
public class MySecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    // code...
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
                .sessionManagement()
            	//设置无状态，所有的值如下所示。
                .sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS)
                // code...
    }
    // code...
}

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共有四种值，其中默认的是ifRequired。

  • always – a session will always be created if one doesn’t already exist，没有session就创建。
  • ifRequired – a session will be created only if required (default)，如果需要就创建（默认）。
  • never – the framework will never create a session itself but it will use one if it already exists
  • stateless – no session will be created or used by Spring Security 不创建不使用session

由于前后端不通过保存session和cookie来进行判断，所以为了保证spring security能够记录登录状态，所以需要传递一个值，让这个值能够自我验证来源，同时能够得到数据信息。选型我们选择JWT。对于java客户端我们选择使用jjwt。

添加依赖
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-api</artifactId>
    <version>0.11.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-impl</artifactId>
    <version>0.11.2</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-jackson</artifactId> <!-- or jjwt-gson if Gson is preferred -->
    <version>0.11.2</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

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创建工具类JWTProvider

JWTProvider需要至少提供两个方法，一个用来创建我们的token，另一个根据token获取Authentication。

provider需要保证Key密钥是唯一的，使用init()构建，否则会抛出异常。

@Component
@Slf4j
public class JWTProvider {
    private Key key;	// 私钥
    private long tokenValidityInMilliseconds; // 有效时间
    private long tokenValidityInMillisecondsForRememberMe; // 记住我有效时间
    @Autowired
    private JJWTProperties jjwtProperties; // jwt配置参数
    @Autowired
    private UserRepository userRepository; 
    @PostConstruct
    public void init() {
        byte[] keyBytes;
        String secret = jjwtProperties.getSecret();
        if (StringUtils.hasText(secret)) {
            log.warn("Warning: the JWT key used is not Base64-encoded. " +
                    "We recommend using the `jhipster.security.authentication.jwt.base64-secret` key for optimum security.");
            keyBytes = secret.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        } else {
            log.debug("Using a Base64-encoded JWT secret key");
            keyBytes = Decoders.BASE64.decode(jjwtProperties.getBase64Secret());
        }
        this.key = Keys.hmacShaKeyFor(keyBytes); // 使用mac-sha算法的密钥
        this.tokenValidityInMilliseconds =
                1000 * jjwtProperties.getTokenValidityInSeconds();
        this.tokenValidityInMillisecondsForRememberMe =
                1000 * jjwtProperties.getTokenValidityInSecondsForRememberMe();
    }
    public String createToken(Authentication authentication, boolean rememberMe) {
        long now = (new Date()).getTime();
        Date validity;
        if (rememberMe) {
            validity = new Date(now + this.tokenValidityInMillisecondsForRememberMe);
        } else {
            validity = new Date(now + this.tokenValidityInMilliseconds);
        }
        User user = userRepository.findOneByLogin(authentication.getName());
        Map<String ,Object> map = new HashMap<>();
        map.put("sub",authentication.getName());
        map.put("user",user);
        return Jwts.builder()
                .setClaims(map) // 添加body
                .signWith(key, SignatureAlgorithm.HS512) // 指定摘要算法
                .setExpiration(validity) // 设置有效时间
                .compact();
    }
    public Authentication getAuthentication(String token) {
        Claims claims = Jwts.parserBuilder()
                .setSigningKey(key)
                .build()
                .parseClaimsJws(token).getBody(); // 根据token获取body
        User principal;
        Collection<? extends GrantedAuthority> authorities;
        principal = userRepository.findOneByLogin(claims.getSubject());
        authorities = principal.getAuthorities();
        return new UsernamePasswordAuthenticationToken(principal, token, authorities);
    }
}

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注意这里我们创建的User需要实现UserDetails对象，这样我们可以根据principal.getAuthorities()获取到权限，如果不实现UserDetails，那么需要自定义authorities并添加到UsernamePasswordAuthenticationToken中。

@Data
@Entity
@Table(name="user")
public class User implements UserDetails {
    @Id
    @Column
    private Long id;
    @Column
    private String login;
    @Column
    private String password;
    @Column
    private String role;
    @Override
    // 获取权限，这里就用简单的方法
    // 在spring security中，Authorities既可以是ROLE也可以是Authorities
    public Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities() {
        return Collections.singleton(new SimpleGrantedAuthority(role));
    }
    @Override
    public String getUsername() {
        return login;
    }
    @Override
    public boolean isAccountNonExpired() {
        return true;
    }
    @Override
    public boolean isAccountNonLocked() {
        return false;
    }
    @Override
    public boolean isCredentialsNonExpired() {
        return true;
    }
    @Override
    public boolean isEnabled() {
        return true;
    }
}

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创建登录成功，登出成功处理器

登录成功后向前台发送jwt。

认证成功，返回jwt：

public class MyAuthenticationSuccessHandler implements AuthenticationSuccessHandler{
    void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Authentication authentication) throws IOException, ServletException{
        PrintWriter writer = response.getWriter();
        writer.println(jwtProvider.createToken(authentication, true));
    }
}

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登出成功：

public class MyLogoutSuccessHandler implements LogoutSuccessHandler {
    void onLogoutSuccess(HttpServletRequest var1, HttpServletResponse var2, Authentication var3) throws IOException, ServletException{
        PrintWriter writer = response.getWriter();
        writer.println("logout success");
        writer.flush();
    }
}

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设置登录、登出、取消csrf防护

登出无法对token进行失效操作，可以使用数据库保存token，然后在登出时删除该token。

@Configuration
public class MySecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    // code...
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
       http
           // code...
           // 添加登录处理器
           .formLogin().loginProcessingUrl("/login").successHandler((request, response, authentication) -> {
           PrintWriter writer = response.getWriter();
           writer.println(jwtProvider.createToken(authentication, true));
       })
           // 取消csrf防护
           .and().csrf().disable() 
           // code...
           // 添加登出处理器
           .and().logout().logoutUrl("/logout").logoutSuccessHandler((HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Authentication authentication) -> {
           PrintWriter writer = response.getWriter();
           writer.println("logout success");
           writer.flush();
       })
        	// code...
    }
    // code...
}

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使用JWT集成spring-security

添加Filter供spring-security解析token，并向securityContext中添加我们的用户信息。

在UsernamePasswordAuthenticationFilter.class之前我们需要执行根据token添加authentication。关键方法是从jwt中获取authentication，然后添加到securityContext中。

在SecurityConfiguration中需要设置Filter添加的位置。

创建自定义Filter，用于jwt获取authentication：

@Slf4j
public class JWTFilter extends GenericFilterBean {

    private final static String HEADER_AUTH_NAME = "auth";

    private JWTProvider jwtProvider;

    public JWTFilter(JWTProvider jwtProvider) {
        this.jwtProvider = jwtProvider;
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        try {
            HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest) servletRequest;
            String authToken = httpServletRequest.getHeader(HEADER_AUTH_NAME);
            if (StringUtils.hasText(authToken)) {
                // 从自定义tokenProvider中解析用户
                Authentication authentication = this.jwtProvider.getAuthentication(authToken);
                SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);
            }
            // 调用后续的Filter,如果上面的代码逻辑未能复原“session”，SecurityContext中没有想过信息，后面的流程会检测出"需要登录"
            filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
        } catch (Exception ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }
    }
}

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向HttpSecurity添加Filter和设置Filter位置：

public class MySecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    // code...
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
                .sessionManagement()
            	//设置添加Filter和位置
                .and().addFilterBefore(new JWTFilter(jwtProvider), UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);
                // code...
    }
    // code...
}

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MySecurityConfiguration代码
@Configuration
@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true)
public class MySecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Autowired
    private UserDetailsService userDetailsService;
    @Autowired
    private JWTProvider jwtProvider;
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(userDetailsService)// 设置自定义的userDetailsService
                .passwordEncoder(passwordEncoder());
    }
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
                .sessionManagement()
                .sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS)//设置无状态
                .and()
                .authorizeRequests() // 配置请求权限
                .antMatchers("/product/**").hasRole("USER") // 需要角色
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .anyRequest().authenticated() // 所有的请求都需要登录
                .and()
            	// 配置登录url，和登录成功处理器
                .formLogin().loginProcessingUrl("/login").successHandler((request, response, authentication) -> {
                    PrintWriter writer = response.getWriter();
                    writer.println(jwtProvider.createToken(authentication, true));
                })
            	// 取消csrf防护
                .and().csrf().disable() 
                .httpBasic()
            	// 配置登出url，和登出成功处理器
				.and().logout().logoutUrl("/logout")
            	.logoutSuccessHandler((HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Authentication authentication) -> {
                    PrintWriter writer = response.getWriter();
                    writer.println("logout success");
                    writer.flush();
                })
            	// 在UsernamePasswordAuthenticationFilter之前执行我们添加的JWTFilter
                .and().addFilterBefore(new JWTFilter(jwtProvider), UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);
    }
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
    }
    @Override
    public void configure(WebSecurity web) {
        // 添加不做权限的URL
        web.ignoring()
                .antMatchers("/swagger-resources/**")
                .antMatchers("/swagger-ui.html")
                .antMatchers("/webjars/**")
                .antMatchers("/v2/**")
                .antMatchers("/h2-console/**");
    }
}

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使用注解对方法进行权限管理

需要在MySecurityConfiguration上添加@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true)注解，prePostEnabled默认为false，需要设置为true后才能全局的注解权限控制。

prePostEnabled设置为true后，可以使用四个注解：

添加实体类School：

@Data
public class School implements Serializable {
    private Long id;
    private String name;
    private String address;
}

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  • @PreAuthorize

在访问之前就进行权限判断

@RestController
public class AnnoController {
    @Autowired
    private JWTProvider jwtProvider;
    @RequestMapping("/annotation")
//    @PreAuthorize("hasRole('ADMIN')")
    @PreAuthorize("hasAuthority('ROLE_ADMIN')")
    public String info(){
        return "拥有admin权限";
    }
}

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hasRole和hasAuthority都会对UserDetails中的getAuthorities进行判断区别是hasRole会对字段加上ROLE_后再进行判断，上例中使用了hasRole('ADMIN')，那么就会使用ROLE_ADMIN进行判断，如果是hasAuthority('ADMIN')，那么就使用ADMIN进行判断。

  • @PostAuthorize

在请求之后进行判断，如果返回值不满足条件，会抛出异常，但是方法本身是已经执行过了的。

@RequestMapping("/postAuthorize")
@PreAuthorize("hasRole('ADMIN')")
@PostAuthorize("returnObject.id%2==0")
public School postAuthorize(Long id) {
    School school = new School();
    school.setId(id);
    return school;
}

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returnObject是内置对象，引用的是方法的返回值。

如果returnObject.id%2==0为 true，那么返回方法值。如果为false，会返回403 Forbidden。

  • @PreFilter

在方法执行之前，用于过滤集合中的值。

@RequestMapping("/preFilter")
@PreAuthorize("hasRole('ADMIN')")
@PreFilter("filterObject%2==0")
public List<Long> preFilter(@RequestParam("ids") List<Long> ids) {
    return ids;
}

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filterObject是内置对象，引用的是集合中的泛型类，如果有多个集合，需要指定filterTarget。

@PreFilter(filterTarget="ids", value="filterObject%2==0")
public List<Long> preFilter(@RequestParam("ids") List<Long> ids,@RequestParam("ids") List<User> users,) {
    return ids;
}

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filterObject%2==0会对集合中的值会进行过滤，为true的值会保留。

第一个例子返回的值在执行前过滤返回2，4。

image-20201202115120854

  • @PostFilter

会对返回的集合进行过滤。

@RequestMapping("/postFilter")
@PreAuthorize("hasRole('ADMIN')")
@PostFilter("filterObject.id%2==0")
public List<School> postFilter() {
    List<School> schools = new ArrayList<School>();
    School school;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        school = new School();
        school.setId((long)i);
        schools.add(school);
    }
    return schools;
}

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上面的方法返回结果为：id为0，2，4，6，8的School对象。

七、原理讲解

1、校验流程图

img

2、源码分析

  • AbstractAuthenticationProcessingFilter 抽象类
public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain)
    throws IOException, ServletException {

    HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
    HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;

    if (!requiresAuthentication(request, response)) {
        chain.doFilter(request, response);

        return;
    }

    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Request is to process authentication");
    }

    Authentication authResult;

    try {
        authResult = attemptAuthentication(request, response);
        if (authResult == null) {
            // return immediately as subclass has indicated that it hasn't completed
            // authentication
            return;
        }
        sessionStrategy.onAuthentication(authResult, request, response);
    }
    catch (InternalAuthenticationServiceException failed) {
        logger.error(
            "An internal error occurred while trying to authenticate the user.",
            failed);
        unsuccessfulAuthentication(request, response, failed);

        return;
    }
    catch (AuthenticationException failed) {
        // Authentication failed
        unsuccessfulAuthentication(request, response, failed);

        return;
    }

    // Authentication success
    if (continueChainBeforeSuccessfulAuthentication) {
        chain.doFilter(request, response);
    }

    successfulAuthentication(request, response, chain, authResult);
}

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调用 requiresAuthentication(HttpServletRequest, HttpServletResponse) 决定是否需要进行验证操作。如果需要验证，则会调用 attemptAuthentication(HttpServletRequest, HttpServletResponse) 方法，有三种结果：

  1. 返回一个 Authentication 对象。配置的 SessionAuthenticationStrategy` 将被调用，然后 然后调用 successfulAuthentication(HttpServletRequest，HttpServletResponse，FilterChain，Authentication) 方法。
  2. 验证时发生 AuthenticationException。unsuccessfulAuthentication(HttpServletRequest, HttpServletResponse, AuthenticationException) 方法将被调用。
  3. 返回Null，表示身份验证不完整。假设子类做了一些必要的工作（如重定向）来继续处理验证，方法将立即返回。假设后一个请求将被这种方法接收，其中返回的Authentication对象不为空。
  • UsernamePasswordAuthenticationFilter（AbstractAuthenticationProcessingFilter的子类）
public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request,
            HttpServletResponse response) throws AuthenticationException {
        if (postOnly && !request.getMethod().equals("POST")) {
            throw new AuthenticationServiceException(
                    "Authentication method not supported: " + request.getMethod());
        }

        String username = obtainUsername(request);
        String password = obtainPassword(request);

        if (username == null) {
            username = "";
        }

        if (password == null) {
            password = "";
        }

        username = username.trim();

        UsernamePasswordAuthenticationToken authRequest = new UsernamePasswordAuthenticationToken(
                username, password);

        // Allow subclasses to set the "details" property
        setDetails(request, authRequest);

        return this.getAuthenticationManager().authenticate(authRequest);
    }

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attemptAuthentication () 方法将 request 中的 username 和 password 生成 UsernamePasswordAuthenticationToken 对象，用于 AuthenticationManager 的验证（即 this.getAuthenticationManager().authenticate(authRequest) ）。默认情况下注入 Spring 容器的 AuthenticationManager 是 ProviderManager。

  • ProviderManager（AuthenticationManager的实现类）
public Authentication authenticate(Authentication authentication)
    throws AuthenticationException {
    Class<? extends Authentication> toTest = authentication.getClass();
    AuthenticationException lastException = null;
    Authentication result = null;
    boolean debug = logger.isDebugEnabled();

    for (AuthenticationProvider provider : getProviders()) {
        if (!provider.supports(toTest)) {
            continue;
        }

        if (debug) {
            logger.debug("Authentication attempt using "
                         + provider.getClass().getName());
        }

        try {
            result = provider.authenticate(authentication);

            if (result != null) {
                copyDetails(authentication, result);
                break;
            }
        }
        catch (AccountStatusException e) {
            prepareException(e, authentication);
            // SEC-546: Avoid polling additional providers if auth failure is due to
            // invalid account status
            throw e;
        }
        catch (InternalAuthenticationServiceException e) {
            prepareException(e, authentication);
            throw e;
        }
        catch (AuthenticationException e) {
            lastException = e;
        }
    }

    if (result == null && parent != null) {
        // Allow the parent to try.
        try {
            result = parent.authenticate(authentication);
        }
        catch (ProviderNotFoundException e) {
            // ignore as we will throw below if no other exception occurred prior to
            // calling parent and the parent
            // may throw ProviderNotFound even though a provider in the child already
            // handled the request
        }
        catch (AuthenticationException e) {
            lastException = e;
        }
    }

    if (result != null) {
        if (eraseCredentialsAfterAuthentication
            && (result instanceof CredentialsContainer)) {
            // Authentication is complete. Remove credentials and other secret data
            // from authentication
            ((CredentialsContainer) result).eraseCredentials();
        }

        eventPublisher.publishAuthenticationSuccess(result);
        return result;
    }

    // Parent was null, or didn't authenticate (or throw an exception).

    if (lastException == null) {
        lastException = new ProviderNotFoundException(messages.getMessage(
            "ProviderManager.providerNotFound",
            new Object[] { toTest.getName() },
            "No AuthenticationProvider found for {0}"));
    }

    prepareException(lastException, authentication);

    throw lastException;
}

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尝试验证 Authentication 对象。AuthenticationProvider 列表将被连续尝试，直到 AuthenticationProvider 表示它能够认证传递的过来的Authentication 对象。然后将使用该 AuthenticationProvider 尝试身份验证。如果有多个 AuthenticationProvider 支持验证传递过来的Authentication 对象，那么由第一个来确定结果，覆盖早期支持AuthenticationProviders 所引发的任何可能的AuthenticationException。 成功验证后，将不会尝试后续的AuthenticationProvider。如果最后所有的 AuthenticationProviders 都没有成功验证 Authentication 对象，将抛出 AuthenticationException。从代码中不难看出，由 provider 来验证 authentication， 核心点方法是：

Authentication result = provider.authenticate(authentication);

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此处的 provider 是 AbstractUserDetailsAuthenticationProvider，AbstractUserDetailsAuthenticationProvider 是AuthenticationProvider的实现，看看它的 authenticate(authentication) 方法：

// 验证 authentication
public Authentication authenticate(Authentication authentication)
    throws AuthenticationException {
    Assert.isInstanceOf(UsernamePasswordAuthenticationToken.class, authentication,
                        messages.getMessage(
                            "AbstractUserDetailsAuthenticationProvider.onlySupports",
                            "Only UsernamePasswordAuthenticationToken is supported"));

    // Determine username
    String username = (authentication.getPrincipal() == null) ? "NONE_PROVIDED"
        : authentication.getName();

    boolean cacheWasUsed = true;
    UserDetails user = this.userCache.getUserFromCache(username);

    if (user == null) {
        cacheWasUsed = false;

        try {
            user = retrieveUser(username,
                                (UsernamePasswordAuthenticationToken) authentication);
        }
        catch (UsernameNotFoundException notFound) {
            logger.debug("User '" + username + "' not found");

            if (hideUserNotFoundExceptions) {
                throw new BadCredentialsException(messages.getMessage(
                    "AbstractUserDetailsAuthenticationProvider.badCredentials",
                    "Bad credentials"));
            }
            else {
                throw notFound;
            }
        }

        Assert.notNull(user,
                       "retrieveUser returned null - a violation of the interface contract");
    }

    try {
        preAuthenticationChecks.check(user);
        additionalAuthenticationChecks(user,
                                       (UsernamePasswordAuthenticationToken) authentication);
    }
    catch (AuthenticationException exception) {
        if (cacheWasUsed) {
            // There was a problem, so try again after checking
            // we're using latest data (i.e. not from the cache)
            cacheWasUsed = false;
            user = retrieveUser(username,
                                (UsernamePasswordAuthenticationToken) authentication);
            preAuthenticationChecks.check(user);
            additionalAuthenticationChecks(user,
                                           (UsernamePasswordAuthenticationToken) authentication);
        }
        else {
            throw exception;
        }
    }

    postAuthenticationChecks.check(user);

    if (!cacheWasUsed) {
        this.userCache.putUserInCache(user);
    }

    Object principalToReturn = user;

    if (forcePrincipalAsString) {
        principalToReturn = user.getUsername();
    }

    return createSuccessAuthentication(principalToReturn, authentication, user);
}

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AbstractUserDetailsAuthenticationProvider 内置了缓存机制，从缓存中获取不到的 UserDetails 信息的话，就调用如下方法获取用户信息，然后和 用户传来的信息进行对比来判断是否验证成功。

// 获取用户信息
UserDetails user = retrieveUser(username,
 (UsernamePasswordAuthenticationToken) authentication);

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retrieveUser() 方法在 DaoAuthenticationProvider 中实现，DaoAuthenticationProvider 是 AbstractUserDetailsAuthenticationProvider的子类。具体实现如下：

protected final UserDetails retrieveUser(String username,
                                         UsernamePasswordAuthenticationToken authentication)
    throws AuthenticationException {
    UserDetails loadedUser;

    try {
        loadedUser = this.getUserDetailsService().loadUserByUsername(username);
    }
    catch (UsernameNotFoundException notFound) {
        if (authentication.getCredentials() != null) {
            String presentedPassword = authentication.getCredentials().toString();
            passwordEncoder.isPasswordValid(userNotFoundEncodedPassword,
                                            presentedPassword, null);
        }
        throw notFound;
    }
    catch (Exception repositoryProblem) {
        throw new InternalAuthenticationServiceException(
            repositoryProblem.getMessage(), repositoryProblem);
    }

    if (loadedUser == null) {
        throw new InternalAuthenticationServiceException(
            "UserDetailsService returned null, which is an interface contract violation");
    }
    return loadedUser;
}

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可以看到此处的返回对象 userDetails 是由 UserDetailsService 的 #loadUserByUsername(username) 来获取的。

八、玩转自定义登录

1. form 登录的流程

下面是 form 登录的基本流程：

只要是 form 登录基本都能转化为上面的流程。接下来我们看看 Spring Security 是如何处理的。

3. Spring Security 中的登录

默认它提供了三种登录方式：

  • formLogin() 普通表单登录
  • oauth2Login() 基于 OAuth2.0 认证/授权协议
  • openidLogin() 基于 OpenID 身份认证规范

以上三种方式统统是 AbstractAuthenticationFilterConfigurer 实现的，

4. HttpSecurity 中的 form 表单登录

启用表单登录通过两种方式一种是通过 HttpSecurity 的 apply(C configurer) 方法自己构造一个 AbstractAuthenticationFilterConfigurer 的实现，这种是比较高级的玩法。 另一种是我们常见的使用 HttpSecurity 的 formLogin() 方法来自定义 FormLoginConfigurer 。我们先搞一下比较常规的第二种。

4.1 FormLoginConfigurer

该类是 form 表单登录的配置类。它提供了一些我们常用的配置方法：

  • loginPage(String loginPage) : 登录 页面而并不是接口，对于前后分离模式需要我们进行改造 默认为 /login。
  • loginProcessingUrl(String loginProcessingUrl) 实际表单向后台提交用户信息的 Action，再由过滤器UsernamePasswordAuthenticationFilter 拦截处理，该 Action 其实不会处理任何逻辑。
  • usernameParameter(String usernameParameter) 用来自定义用户参数名，默认 username 。
  • passwordParameter(String passwordParameter) 用来自定义用户密码名，默认 password
  • failureUrl(String authenticationFailureUrl) 登录失败后会重定向到此路径， 一般前后分离不会使用它。
  • failureForwardUrl(String forwardUrl) 登录失败会转发到此， 一般前后分离用到它。 可定义一个 Controller （控制器）来处理返回值,但是要注意 RequestMethod。
  • defaultSuccessUrl(String defaultSuccessUrl, boolean alwaysUse) 默认登陆成功后跳转到此 ，如果 alwaysUse 为 true 只要进行认证流程而且成功，会一直跳转到此。一般推荐默认值 false
  • successForwardUrl(String forwardUrl) 效果等同于上面 defaultSuccessUrl 的 alwaysUse 为 true 但是要注意 RequestMethod。
  • successHandler(AuthenticationSuccessHandler successHandler) 自定义认证成功处理器，可替代上面所有的 success 方式
  • failureHandler(AuthenticationFailureHandler authenticationFailureHandler) 自定义失败成功处理器，可替代上面所有的 failure 方式
  • permitAll(boolean permitAll) form 表单登录是否放开

知道了这些我们就能来搞个定制化的登录了。

5. Spring Security 聚合登录 实战

接下来是我们最激动人心的实战登录操作。 有疑问的可认真阅读 Spring 实战 的一系列预热文章。

5.1 简单需求

我们的接口访问都要通过认证，登陆错误后返回错误信息（json），成功后前台可以获取到对应数据库用户信息（json）（实战中记得脱敏）。

我们定义处理成功失败的控制器：

@RestController
@RequestMapping("/login")
public class LoginController {
    @Resource
    private SysUserService sysUserService;

    /**
      * 登录失败返回 401 以及提示信息.
      *
      * @return the rest
      */
    @PostMapping("/failure")
    public Rest loginFailure() {

        return RestBody.failure(HttpStatus.UNAUTHORIZED.value(), "登录失败了，老哥");
    }

    /**
      * 登录成功后拿到个人信息.
      *
      * @return the rest
      */
    @PostMapping("/success")
    public Rest loginSuccess() {
        // 登录成功后用户的认证信息 UserDetails会存在 安全上下文寄存器 SecurityContextHolder 中
        User principal = (User) SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
        String username = principal.getUsername();
        SysUser sysUser = sysUserService.queryByUsername(username);
        // 脱敏
        sysUser.setEncodePassword("[PROTECT]");
        return RestBody.okData(sysUser,"登录成功");
    }
}

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然后 我们自定义配置覆写 void configure(HttpSecurity http) 方法进行如下配置（这里需要禁用crsf）：

@Configuration
@ConditionalOnClass(WebSecurityConfigurerAdapter.class)
@ConditionalOnWebApplication(type = ConditionalOnWebApplication.Type.SERVLET)
public class CustomSpringBootWebSecurityConfiguration {

    @Configuration
    @Order(SecurityProperties.BASIC_AUTH_ORDER)
    static class DefaultConfigurerAdapter extends WebSecurityConfigurerAdapter {
        @Override
        protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
            super.configure(auth);
        }

        @Override
        public void configure(WebSecurity web) throws Exception {
            super.configure(web);
        }

        @Override
        protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
            http.csrf().disable()
                .cors()
                .and()
                .authorizeRequests().anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .loginProcessingUrl("/process")
                .successForwardUrl("/login/success").
                failureForwardUrl("/login/failure");

        }
    }
}

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使用 Postman 或者其它工具进行 Post 方式的表单提交 http://localhost:8080/process?username=Felordcn&password=12345 会返回用户信息：

{
    "httpStatus": 200,
    "data": {
        "userId": 1,
        "username": "Felordcn",
        "encodePassword": "[PROTECT]",
        "age": 18
    },
    "msg": "登录成功",
    "identifier": ""
}

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把密码修改为其它值再次请求认证失败后 ：

{
    "httpStatus": 401,
    "data": null,
    "msg": "登录失败了，老哥",
    "identifier": "-9999"
}

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6. 多种登录方式的简单实现

就这么完了了么？现在登录的花样繁多。常规的就有短信、邮箱、扫码 ，第三方是以后我要讲的不在今天范围之内。 如何应对想法多的产品经理？ 我们来搞一个可扩展各种姿势的登录方式。我们在上面 2. form 登录的流程 中的 用户 和 判定 之间增加一个适配器来适配即可。 我们知道这个所谓的 判定就是 UsernamePasswordAuthenticationFilter 。

我们只需要保证 uri 为上面配置的/process 并且能够通过 getParameter(String name) 获取用户名和密码即可 。

我突然觉得可以模仿 DelegatingPasswordEncoder 的搞法， 维护一个注册表执行不同的处理策略。当然我们要实现一个 GenericFilterBean 在 UsernamePasswordAuthenticationFilter 之前执行。同时制定登录的策略。

6.1 登录方式定义

定义登录方式枚举 ``。

public enum LoginTypeEnum {

    /**
       * 原始登录方式.
       */
    FORM,
    /**
       * Json 提交.
       */
    JSON,
    /**
       * 验证码.
       */
    CAPTCHA

}

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6.2 定义前置处理器接口

定义前置处理器接口用来处理接收的各种特色的登录参数 并处理具体的逻辑。这个借口其实有点随意 ，重要的是你要学会思路。我实现了一个 默认的 form' 表单登录 和 通过RequestBody放入json` 的两种方式，篇幅限制这里就不展示了。具体的 DEMO 参见底部。

public interface LoginPostProcessor {

    /**
        * 获取 登录类型
        *
        * @return the type
        */
    LoginTypeEnum getLoginTypeEnum();

    /**
        * 获取用户名
        *
        * @param request the request
        * @return the string
        */
    String obtainUsername(ServletRequest request);

    /**
        * 获取密码
        *
        * @param request the request
        * @return the string
        */
    String obtainPassword(ServletRequest request);

}

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6.3 实现登录前置处理过滤器

该过滤器维护了 LoginPostProcessor 映射表。 通过前端来判定登录方式进行策略上的预处理，最终还是会交给 UsernamePasswordAuthenticationFilter 。通过 HttpSecurity 的 addFilterBefore(preLoginFilter, UsernamePasswordAuthenticationFilter.class)方法进行前置。

package cn.felord.spring.security.filter;

import cn.felord.spring.security.enumation.LoginTypeEnum;
import org.springframework.security.web.util.matcher.AntPathRequestMatcher;
import org.springframework.security.web.util.matcher.RequestMatcher;
import org.springframework.util.Assert;
import org.springframework.util.CollectionUtils;
import org.springframework.web.filter.GenericFilterBean;

import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.io.IOException;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import static org.springframework.security.web.authentication.UsernamePasswordAuthenticationFilter.SPRING_SECURITY_FORM_PASSWORD_KEY;
import static org.springframework.security.web.authentication.UsernamePasswordAuthenticationFilter.SPRING_SECURITY_FORM_USERNAME_KEY;

/**
  * 预登录控制器
  *
  * @author Felordcn
  * @since 16 :21 2019/10/17
  */
public class PreLoginFilter extends GenericFilterBean {


    private static final String LOGIN_TYPE_KEY = "login_type";


    private RequestMatcher requiresAuthenticationRequestMatcher;
    private Map<LoginTypeEnum, LoginPostProcessor> processors = new HashMap<>();


    public PreLoginFilter(String loginProcessingUrl, Collection<LoginPostProcessor> loginPostProcessors) {
        Assert.notNull(loginProcessingUrl, "loginProcessingUrl must not be null");
        requiresAuthenticationRequestMatcher = new AntPathRequestMatcher(loginProcessingUrl, "POST");
        LoginPostProcessor loginPostProcessor = defaultLoginPostProcessor();
        processors.put(loginPostProcessor.getLoginTypeEnum(), loginPostProcessor);

        if (!CollectionUtils.isEmpty(loginPostProcessors)) {
            loginPostProcessors.forEach(element -> processors.put(element.getLoginTypeEnum(), element));
        }

    }


    private LoginTypeEnum getTypeFromReq(ServletRequest request) {
        String parameter = request.getParameter(LOGIN_TYPE_KEY);

        int i = Integer.parseInt(parameter);
        LoginTypeEnum[] values = LoginTypeEnum.values();
        return values[i];
    }


    /**
      * 默认还是Form .
      *
      * @return the login post processor
      */
    private LoginPostProcessor defaultLoginPostProcessor() {
        return new LoginPostProcessor() {


            @Override
            public LoginTypeEnum getLoginTypeEnum() {

                return LoginTypeEnum.FORM;
            }

            @Override
            public String obtainUsername(ServletRequest request) {
                return request.getParameter(SPRING_SECURITY_FORM_USERNAME_KEY);
            }

            @Override
            public String obtainPassword(ServletRequest request) {
                return request.getParameter(SPRING_SECURITY_FORM_PASSWORD_KEY);
            }
        };
    }


    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        ParameterRequestWrapper parameterRequestWrapper = new ParameterRequestWrapper((HttpServletRequest) request);
        if (requiresAuthenticationRequestMatcher.matches((HttpServletRequest) request)) {

            LoginTypeEnum typeFromReq = getTypeFromReq(request);

            LoginPostProcessor loginPostProcessor = processors.get(typeFromReq);


            String username = loginPostProcessor.obtainUsername(request);

            String password = loginPostProcessor.obtainPassword(request);


            parameterRequestWrapper.setAttribute(SPRING_SECURITY_FORM_USERNAME_KEY, username);
            parameterRequestWrapper.setAttribute(SPRING_SECURITY_FORM_PASSWORD_KEY, password);

        }

        chain.doFilter(parameterRequestWrapper, response);
    }
}

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6.4 验证

通过 POST 表单提交方式 http://localhost:8080/process?username=Felordcn&password=12345&login_type=0 可以请求成功。或者以下列方式也可以提交成功：

更多的方式 只需要实现接口 LoginPostProcessor 注入 PreLoginFilter

九 整合JWT做登录认证

JWT是JSON Web Token的缩写，是目前最流行的跨域认证解决方法。

互联网服务认证的一般流程是：

  1. 用户向服务器发送账号、密码
  2. 服务器验证通过后，将用户的角色、登录时间等信息保存到当前会话中
  3. 同时，服务器向用户返回一个session_id（一般保存在cookie里）
  4. 用户再次发送请求时，把含有session_id的cookie发送给服务器
  5. 服务器收到session_id，查找session，提取用户信息

上面的认证模式，存在以下缺点：

  • cookie不允许跨域
  • 因为每台服务器都必须保存session对象，所以扩展性不好

JWT认证原理是：

  1. 用户向服务器发送账号、密码
  2. 服务器验证通过后，生成token令牌返回给客户端（token可以包含用户信息）
  3. 用户再次请求时，把token放到请求头Authorization里
  4. 服务器收到请求，验证token合法后放行请求

JWT token令牌可以包含用户身份、登录时间等信息，这样登录状态保持者由服务器端变为客户端，服务器变成无状态了；token放到请求头，实现了跨域

JWT的组成

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

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JWT由三部分组成：

  • Header（头部）
  • Payload（负载）
  • Signature（签名）

表现形式为：Header.Payload.Signature

Header 部分是一个 JSON 对象，描述 JWT 的元数据，通常是下面的样子:

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}

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上面代码中，alg属性表示签名的算法（algorithm），默认是 HMAC SHA256（写成 HS256）；typ属性表示这个令牌（token）的类型（type），JWT 令牌统一写为JWT。

上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法转成字符串

Payload

Payload 部分也是一个 JSON 对象，用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段:

  • iss (issuer)：签发人
  • exp (expiration time)：过期时间
  • sub (subject)：主题
  • aud (audience)：受众
  • nbf (Not Before)：生效时间
  • iat (Issued At)：签发时间
  • jti (JWT ID)：编号

当然，用户也可以定义私有字段。

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串

Signature

Signature 部分是对前两部分的签名，防止数据篡改

签名算法如下：

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  your-256-bit-secret
)

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算出签名以后，把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串，每个部分之间用"."分隔

JWT认证和授权

Security是基于AOP和Servlet过滤器的安全框架，为了实现JWT要重写那些方法、自定义那些过滤器需要首先了解security自带的过滤器。security默认过滤器链如下：

  1. org.springframework.security.web.context.request.async.WebAsyncManagerIntegrationFilter
  2. org.springframework.security.web.context.SecurityContextPersistenceFilter
  3. org.springframework.security.web.header.HeaderWriterFilter
  4. org.springframework.security.web.authentication.logout.LogoutFilter
  5. org.springframework.security.web.authentication.UsernamePasswordAuthenticationFilter
  6. org.springframework.security.web.savedrequest.RequestCacheAwareFilter
  7. org.springframework.security.web.servletapi.SecurityContextHolderAwareRequestFilter
  8. org.springframework.security.web.authentication.AnonymousAuthenticationFilter
  9. org.springframework.security.web.session.SessionManagementFilter
  10. org.springframework.security.web.access.ExceptionTranslationFilter
  11. org.springframework.security.web.access.intercept.FilterSecurityInterceptor

SecurityContextPersistenceFilter

这个过滤器有两个作用：

  • 用户发送请求时，从session对象提取用户信息，保存到SecurityContextHolder的securitycontext中
  • 当前请求响应结束时，把SecurityContextHolder的securitycontext保存的用户信息放到session，便于下次请求时共享数据；同时将SecurityContextHolder的securitycontext清空

由于禁用session功能，所以该过滤器只剩一个作用即把SecurityContextHolder的securitycontext清空。举例来说明为何要清空securitycontext：用户1发送一个请求，由线程M处理，当响应完成线程M放回线程池；用户2发送一个请求，本次请求同样由线程M处理，由于securitycontext没有清空，理应储存用户2的信息但此时储存的是用户1的信息，造成用户信息不符

UsernamePasswordAuthenticationFilter

UsernamePasswordAuthenticationFilter继承自AbstractAuthenticationProcessingFilter,处理逻辑在doFilter方法中：

  1. 当请求被UsernamePasswordAuthenticationFilter拦截时，判断请求路径是否匹配登录URL，若不匹配继续执行下个过滤器；否则，执行步骤2
  2. 调用attemptAuthentication方法进行认证。UsernamePasswordAuthenticationFilter重写了attemptAuthentication方法,负责读取表单登录参数，委托AuthenticationManager进行认证，返回一个认证过的token（null表示认证失败）
  3. 判断token是否为null，非null表示认证成功，null表示认证失败
  4. 若认证成功，调用successfulAuthentication。该方法把认证过的token放入securitycontext供后续请求授权，同时该方法预留一个扩展点（AuthenticationSuccessHandler.onAuthenticationSuccess方法），进行认证成功后的处理
  5. 若认证失败，同样可以扩展uthenticationFailureHandler.onAuthenticationFailure进行认证失败后的处理
  6. 只要当前请求路径匹配登录URL，那么无论认证成功还是失败，当前请求都会响应完成，不再执行过滤器链

UsernamePasswordAuthenticationFilter的attemptAuthentication方法，执行逻辑如下：

  1. 从请求中获取表单参数。因为使用HttpServletRequest.getParameter方法获取参数，它只能处理Content-Type为application/x-www-form-urlencoded或multipart/form-data的请求，若是application/json则无法获取值
  2. 把步骤1获取的账号、密码封装成UsernamePasswordAuthenticationToken对象，创建未认证的token。UsernamePasswordAuthenticationToken有两个重载的构造方法，其中public UsernamePasswordAuthenticationToken(Object principal, Object credentials)创建未经认证的token,public UsernamePasswordAuthenticationToken(Object principal, Object credentials, Collection<? extends GrantedAuthority> authorities)创建已认证的token
  3. 获取认证管理器AuthenticationManager，其缺省实现为ProviderManager，调用其authenticate进行认证
  4. ProviderManager的authenticate是个模板方法，它遍历所有AuthenticationProvider，直至找到支持认证某类型token的AuthenticationProvider，调用AuthenticationProvider.authenticate方法认证，AuthenticationProvider.authenticate加载正确的账号、密码进行比较验证
  5. AuthenticationManager.authenticate方法返回一个已认证的token

AnonymousAuthenticationFilter

AnonymousAuthenticationFilter负责创建匿名token：

public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    if (SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication() == null) {
        SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(this.createAuthentication((HttpServletRequest)req));
        if (this.logger.isTraceEnabled()) {
            this.logger.trace(LogMessage.of(() -> {
                return "Set SecurityContextHolder to " + SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();
            }));
        } else {
            this.logger.debug("Set SecurityContextHolder to anonymous SecurityContext");
        }
    } else if (this.logger.isTraceEnabled()) {
        this.logger.trace(LogMessage.of(() -> {
            return "Did not set SecurityContextHolder since already authenticated " + SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();
        }));
    }

    chain.doFilter(req, res);
}

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如果当前用户没有认证，会创建一个匿名token，用户是否能读取资源交由FilterSecurityInterceptor过滤器委托给决策管理器判断是否有权限读取

实现思路

JWT认证思路：

  1. 利用Security原生的表单认证过滤器验证用户名、密码
  2. 验证通过后自定义AuthenticationSuccessHandler认证成功处理器，由该处理器生成token令牌

JWT授权思路:

  1. 使用JWT目的是让服务器变成无状态，不用session共享数据，所以要禁用security的session功能（http.sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS)）
  2. token令牌数据结构设计时，payload部分要储存用户名、角色信息
  3. token令牌有两个作用：
    1. 认证， 用户发送的token合法即代表认证成功
    2. 授权，令牌验证成功后提取角色信息，构造认证过的token，将其放到securitycontext，具体权限判断交给security框架处理
  4. 自己实现一个过滤器，拦截用户请求，实现（3）中所说的功能

代码实现 创建JWT工具类

<dependency>
	<groupId>com.auth0</groupId>
	<artifactId>java-jwt</artifactId>
	<version>3.12.0</version>
</dependency>

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我们对java-jwt提供的API进行封装，便于创建、验证、提取claim

@Slf4j
public class JWTUtil {
    // 携带token的请求头名字
    public final static String TOKEN_HEADER = "Authorization";
    //token的前缀
    public final static String TOKEN_PREFIX = "Bearer ";
    // 默认密钥
    public final static String DEFAULT_SECRET = "mySecret";
    // 用户身份
    private final static String ROLES_CLAIM = "roles";
    // token有效期,单位分钟；
    private final static long EXPIRE_TIME = 5 * 60 * 1000;
    // 设置Remember-me功能后的token有效期
    private final static long EXPIRE_TIME_REMEMBER = 7 * 24 * 60 * 60 * 1000;

    // 创建token
    public static String createToken(String username, List role, String secret, boolean rememberMe) {

        Date expireDate = rememberMe ? new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRE_TIME_REMEMBER) : new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRE_TIME);
        try {
            // 创建签名的算法实例
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(secret);
            String token = JWT.create()
                .withExpiresAt(expireDate)
                .withClaim("username", username)
                .withClaim(ROLES_CLAIM, role)
                .sign(algorithm);
            return token;
        } catch (JWTCreationException jwtCreationException) {
            log.warn("Token create failed");
            return null;
        }
    }

    // 验证token
    public static boolean verifyToken(String token, String secret) {
        try{
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(secret);
            // 构建JWT验证器，token合法同时pyload必须含有私有字段username且值一致
            // token过期也会验证失败
            JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm)
                .build();
            // 验证token
            DecodedJWT decodedJWT = verifier.verify(token);
            return true;
        } catch (JWTVerificationException jwtVerificationException) {
            log.warn("token验证失败");
            return false;
        }

    }

    // 获取username
    public static String getUsername(String token) {
        try {
            // 因此获取载荷信息不需要密钥
            DecodedJWT jwt = JWT.decode(token);
            return jwt.getClaim("username").asString();
        } catch (JWTDecodeException jwtDecodeException) {
            log.warn("提取用户姓名时，token解码失败");
            return null;
        }
    }

    public static List<String> getRole(String token) {
        try {
            // 因此获取载荷信息不需要密钥
            DecodedJWT jwt = JWT.decode(token);
            // asList方法需要指定容器元素的类型
            return jwt.getClaim(ROLES_CLAIM).asList(String.class);
        } catch (JWTDecodeException jwtDecodeException) {
            log.warn("提取身份时，token解码失败");
            return null;
        }
    }
}

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代码实现认证

验证账号、密码交给UsernamePasswordAuthenticationFilter，不用修改代码

认证成功后，需要生成token返回给客户端，我们通过扩展AuthenticationSuccessHandler.onAuthenticationSuccess方法实现

@Component
public class JWTAuthenticationSuccessHandler implements AuthenticationSuccessHandler {
    @Override
    public void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Authentication authentication) throws IOException, ServletException {
        ResponseData responseData = new ResponseData();
        responseData.setCode("200");
        responseData.setMessage("登录成功！");
		
        // 提取用户名，准备写入token
        String username = authentication.getName();
        // 提取角色，转为List<String>对象，写入token
        List<String> roles = new ArrayList<>();
        Collection<? extends GrantedAuthority> authorities = authentication.getAuthorities();
        for (GrantedAuthority authority : authorities){
            roles.add(authority.getAuthority());
        }
		
        // 创建token
        String token = JWTUtil.createToken(username, roles, JWTUtil.DEFAULT_SECRET, true);
        httpServletResponse.setCharacterEncoding("utf-8");
        // 为了跨域，把token放到响应头WWW-Authenticate里
        httpServletResponse.setHeader("WWW-Authenticate", JWTUtil.TOKEN_PREFIX + token);
		// 写入响应里
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        mapper.writeValue(httpServletResponse.getWriter(), responseData);
    }
}

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为了统一返回值，我们封装了一个ResponseData对象

代码实现 授权

自定义一个过滤器JWTAuthorizationFilter，验证token，token验证成功后认为认证成功

@Slf4j
public class JWTAuthorizationFilter extends OncePerRequestFilter {
    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {

        String token = getTokenFromRequestHeader(request);
        Authentication verifyResult = verefyToken(token, JWTUtil.DEFAULT_SECRET);
        if (verifyResult == null) {
            // 即便验证失败，也继续调用过滤链，匿名过滤器生成匿名令牌
            chain.doFilter(request, response);
            return;
        } else {
            log.info("token令牌验证成功");
            SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(verifyResult);
            chain.doFilter(request, response);
        }
    }
	
    // 从请求头获取token
    private String getTokenFromRequestHeader(HttpServletRequest request) {
        String header = request.getHeader(JWTUtil.TOKEN_HEADER);
        if (header == null || !header.startsWith(JWTUtil.TOKEN_PREFIX)) {
            log.info("请求头不含JWT token， 调用下个过滤器");
            return null;
        }

        String token = header.split(" ")[1].trim();
        return token;
    }
	
    // 验证token，并生成认证后的token
    private UsernamePasswordAuthenticationToken verefyToken(String token, String secret) {
        if (token == null) {
            return null;
        }
		
        // 认证失败，返回null
        if (!JWTUtil.verifyToken(token, secret)) {
            return null;
        }

        // 提取用户名
        String username = JWTUtil.getUsername(token);
        // 定义权限列表
        List<GrantedAuthority> authorities = new ArrayList<>();
        // 从token提取角色
        List<String> roles = JWTUtil.getRole(token);
        for (String role : roles) {
            log.info("用户身份是:" + role);
            authorities.add(new SimpleGrantedAuthority(role));
        }
        // 构建认证过的token
        return new UsernamePasswordAuthenticationToken(username, null, authorities);
    }
}
OncePerRequestFilter`保证当前请求中，此过滤器只被调用一次，执行逻辑在`doFilterInternal

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代码实现 security配置

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private AjaxAuthenticationEntryPoint ajaxAuthenticationEntryPoint;
    @Autowired
    private JWTAuthenticationSuccessHandler jwtAuthenticationSuccessHandler;

    @Autowired
    private AjaxAuthenticationFailureHandler ajaxAuthenticationFailureHandler;

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }

    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.csrf().disable()
                .authorizeRequests().anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .successHandler(jwtAuthenticationSuccessHandler)
                .failureHandler(ajaxAuthenticationFailureHandler)
                .permitAll()
                .and()
                .addFilterAfter(new JWTAuthorizationFilter(), UsernamePasswordAuthenticationFilter.class)
                .sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS)
                .and()
                .exceptionHandling().authenticationEntryPoint(ajaxAuthenticationEntryPoint);

    }
}

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配置里取消了session功能，把我们定义的过滤器添加到过滤链中；同时，定义ajaxAuthenticationEntryPoint处理未认证用户访问未授权资源时抛出的异常

@Component
public class AjaxAuthenticationEntryPoint implements AuthenticationEntryPoint {
    @Override
    public void commence(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, AuthenticationException e) throws IOException, ServletException {
        ResponseData responseData = new ResponseData();
        responseData.setCode("401");
        responseData.setMessage("匿名用户，请先登录再访问！");

        httpServletResponse.setCharacterEncoding("utf-8");
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        mapper.writeValue(httpServletResponse.getWriter(), responseData);
    }
}

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过滤器链（filter chain）的介绍

上一节中，主要讲了Spring Security认证和授权的核心组件及核心方法。但是，什么时候调用这些方法呢？答案就是Filter和AOP。Spring Security在我们进行用户认证以及授予权限的时候，通过各种各样的拦截器来控制权限的访问。
对于基于HttpRequest的方式对端点进行保护，我们使用一个Filter Chain来保护；对于基于方法调用进行保护，我们使用AOP来保护。本篇重点讲Spring Security中过滤器链的种类及过滤器中如何实现的认证和授权。

Spring Security会默认为我们添加15个过滤器，我们可以从WebSecurity（WebSecurity是Spring Security加载的一个重要对象，将在下节具体讲述）的performBuild()方法中看到过滤器链SecurityFilterChain的构建过程，并交由FilterChainProxy对象代理。我们从SecurityFilterChain的默认实现类DefaultSecurityFilterChain中的log看出，Spring Security由以下过滤器组成了过滤器链：

Creating filter chain: any request, [
  org.springframework.security.web.context.request.async.WebAsyncManagerIntegrationFilter@7f353a0f,
  org.springframework.security.web.context.SecurityContextPersistenceFilter@4735d6e5,
  org.springframework.security.web.header.HeaderWriterFilter@314a31b0,
  org.springframework.security.web.csrf.CsrfFilter@4ef2ab73,
  org.springframework.security.web.authentication.logout.LogoutFilter@57efc6fd,
  org.springframework.security.web.authentication.UsernamePasswordAuthenticationFilter@d88f893,
  org.springframework.security.web.authentication.ui.DefaultLoginPageGeneratingFilter@2cd388f5,
  org.springframework.security.web.authentication.ui.DefaultLogoutPageGeneratingFilter@7ea2412c,
  org.springframework.security.web.authentication.www.BasicAuthenticationFilter@2091833,
  org.springframework.security.web.savedrequest.RequestCacheAwareFilter@4dad0eed,
  org.springframework.security.web.servletapi.SecurityContextHolderAwareRequestFilter@16132f21,
  org.springframework.security.web.authentication.AnonymousAuthenticationFilter@1c93b51e,
  org.springframework.security.web.session.SessionManagementFilter@59edb4f5,
  org.springframework.security.web.access.ExceptionTranslationFilter@104dc1a2,
  org.springframework.security.web.access.intercept.FilterSecurityInterceptor@1de0641b
]

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下面就是各个过滤器的功能，

其中SecurityContextPersistenceFilter，UsernamePasswordAuthenticationFilter及FilterSecurityInterceptor分别对应了SecurityContext，AuthenticationManager，AccessDecisionManager的处理。

[WebAsyncManagerIntegrationFilter] （异步方式）提供了对securityContext和WebAsyncManager的集成。

方式是通过SecurityContextCallableProcessingInterceptor的beforeConcurrentHandling(NativeWebRequest, Callable)方法来将SecurityContext设置到Callable上。

其实就是把SecurityContext设置到异步线程中，使其也能获取到用户上下文认证信息。

[SecurityContextPersistenceFilter] （同步方式）在请求之前从SecurityContextRepository（默认实现是HttpSessionSecurityContextRepository）获取信息并填充SecurityContextHolder（如果没有，则创建一个新的ThreadLocal的SecurityContext），并在请求完成并清空SecurityContextHolder并更新SecurityContextRepository。

在Spring Security中，虽然安全上下文信息被存储于Session中，但实际的Filter中不应直接操作Session（过滤器一般负责核心的处理流程，而具体的业务实现，通常交给其中聚合的其他实体类），而是用如HttpSessionSecurityContextRepository中loadContext()，saveContext()来存取session。

[HeaderWriterFilter] 用来给http响应添加一些Header，比如X-Frame-Options，X-XSS-Protection*，X-Content-Type-Options。

[CsrfFilter] 默认开启，用于防止csrf攻击的过滤器

[LogoutFilter] 处理注销的过滤器

[UsernamePasswordAuthenticationFilter] 表单提交了username和password，被封装成UsernamePasswordAuthenticationToken对象进行一系列的认证，便是主要通过这个过滤器完成的，即调用AuthenticationManager.authenticate()。在表单认证的方法中，这是最最关键的过滤器。具体过程是：

（1）调用AbstractAuthenticationProcessingFilter.doFilter()方法执行过滤器

（2）调用UsernamePasswordAuthenticationFilter.attemptAuthentication()方法

（3）调用AuthenticationManager.authenticate()方法（实际上委托给AuthenticationProvider的实现类来处理）

[DefaultLoginPageGeneratingFilter] & [DefaultLogoutPageGeneratingFilter] 如果没有配置/login及login page, 系统则会自动配置这两个Filter。

[BasicAuthenticationFilter] Processes a HTTP request’s BASIC authorization headers, putting the result into the SecurityContextHolder.

[RequestCacheAwareFilter] 内部维护了一个RequestCache，用于缓存request请求

[SecurityContextHolderAwareRequestFilter] 此过滤器对ServletRequest进行了一次包装，使得request具有更加丰富的API（populates the ServletRequest with a request wrapper which implements servlet API security methods）

[AnonymousAuthenticationFilter] 匿名身份过滤器，spring security为了兼容未登录的访问，也走了一套认证流程，只不过是一个匿名的身份。它位于身份认证过滤器（e.g. UsernamePasswordAuthenticationFilter）之后，意味着只有在上述身份过滤器执行完毕后，SecurityContext依旧没有用户信息，AnonymousAuthenticationFilter该过滤器才会有意义。

[SessionManagementFilter] 和session相关的过滤器，内部维护了一个SessionAuthenticationStrategy来执行任何与session相关的活动，比如session-fixation protection mechanisms or checking for multiple concurrent logins。

[ExceptionTranslationFilter] 异常转换过滤器，这个过滤器本身不处理异常，而是将认证过程中出现的异常（AccessDeniedException and AuthenticationException）交给内部维护的一些类去处理。它
位于整个springSecurityFilterChain的后方，用来转换整个链路中出现的异常，将其转化，顾名思义，转化以意味本身并不处理。一般其只处理两大类异常：AccessDeniedException访问异常和AuthenticationException认证异常。

它将Java中的异常和HTTP的响应连接在了一起，这样在处理异常时，我们不用考虑密码错误该跳到什么页面，账号锁定该如何，只需要关注自己的业务逻辑，抛出相应的异常便可。如果该过滤器检测到AuthenticationException，则将会交给内部的AuthenticationEntryPoint去处理，如果检测到AccessDeniedException，需要先判断当前用户是不是匿名用户，如果是匿名访问，则和前面一样运行AuthenticationEntryPoint，否则会委托给AccessDeniedHandler去处理，而AccessDeniedHandler的默认实现，是AccessDeniedHandlerImpl。

[FilterSecurityInterceptor] 这个过滤器决定了访问特定路径应该具备的权限，这些受限的资源访需要什么权限或角色，这些判断和处理都是由该类进行的。

（1）调用FilterSecurityInterceptor.invoke()方法执行过滤器

（2）调用AbstractSecurityInterceptor.beforeInvocation()方法

（3）调用AccessDecisionManager.decide()方法决策判断是否有该权限

参考

JSON Web Token 入门教程
Spring Security-5-认证流程梳理
Spring Security3源码分析（5）-SecurityContextPersistenceFilter分析
Spring Security addFilter() 顺序问题
前后端联调之Form Data与Request Payload，你真的了解吗？
Spring Boot 2 + Spring Security 5 + JWT 的单页应用 Restful 解决方案
SpringBoot实战派-第十章源码
https://www.cnblogs.com/cjsblog/p/9184173.html
https://www.cnblogs.com/storml/p/10937486.html

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