Spring Boot 2.X(十八)：集成 Spring Security-登录认证和权限控制

前言

在企业项目开发中，对系统的安全和权限控制往往是必需的，常见的安全框架有 Spring Security、Apache Shiro 等。本文主要简单介绍一下 Spring Security，再通过 Spring Boot 集成开一个简单的示例。

Spring Security

什么是 Spring Security？

Spring Security 是一种基于 Spring AOP 和 Servlet 过滤器 Filter 的安全框架，它提供了全面的安全解决方案，提供在 Web 请求和方法调用级别的用户鉴权和权限控制。

Web 应用的安全性通常包括两方面：用户认证（Authentication）和用户授权（Authorization）。

用户认证指的是验证某个用户是否为系统合法用户，也就是说用户能否访问该系统。用户认证一般要求用户提供用户名和密码，系统通过校验用户名和密码来完成认证。

用户授权指的是验证某个用户是否有权限执行某个操作。

2.原理

Spring Security 功能的实现主要是靠一系列的过滤器链相互配合来完成的。以下是项目启动时打印的默认安全过滤器链（集成5.2.0）：

[
    org.springframework.security.web.context.request.async.WebAsyncManagerIntegrationFilter@5054e546,
    org.springframework.security.web.context.SecurityContextPersistenceFilter@7b0c69a6,
    org.springframework.security.web.header.HeaderWriterFilter@4fefa770,
    org.springframework.security.web.csrf.CsrfFilter@6346aba8,
    org.springframework.security.web.authentication.logout.LogoutFilter@677ac054,
    org.springframework.security.web.authentication.UsernamePasswordAuthenticationFilter@51430781,
    org.springframework.security.web.savedrequest.RequestCacheAwareFilter@4203d678,
    org.springframework.security.web.servletapi.SecurityContextHolderAwareRequestFilter@625e20e6,
    org.springframework.security.web.authentication.AnonymousAuthenticationFilter@19628fc2,
    org.springframework.security.web.session.SessionManagementFilter@471f8a70,
    org.springframework.security.web.access.ExceptionTranslationFilter@3e1eb569,
    org.springframework.security.web.access.intercept.FilterSecurityInterceptor@3089ab62
]

• WebAsyncManagerIntegrationFilter
• SecurityContextPersistenceFilter
• HeaderWriterFilter
• CsrfFilter
• LogoutFilter
• UsernamePasswordAuthenticationFilter
• RequestCacheAwareFilter
• SecurityContextHolderAwareRequestFilter
• AnonymousAuthenticationFilter
• SessionManagementFilter
• ExceptionTranslationFilter
• FilterSecurityInterceptor

详细解读可以参考：https://blog.csdn.net/dushiwodecuo/article/details/78913113

3.核心组件

SecurityContextHolder

用于存储应用程序安全上下文（Spring Context）的详细信息，如当前操作的用户对象信息、认证状态、角色权限信息等。默认情况下，SecurityContextHolder 会使用 ThreadLocal 来存储这些信息，意味着安全上下文始终可用于同一执行线程中的方法。

获取有关当前用户的信息

因为身份信息与线程是绑定的，所以可以在程序的任何地方使用静态方法获取用户信息。例如获取当前经过身份验证的用户的名称，代码如下：

Object principal = SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
if (principal instanceof UserDetails) {
    String username = ((UserDetails)principal).getUsername();
} else {
    String username = principal.toString();
}

其中，getAuthentication() 返回认证信息，getPrincipal() 返回身份信息，UserDetails 是对用户信息的封装类。

Authentication

认证信息接口，集成了 Principal 类。该接口中方法如下：

接口方法	功能说明
getAuthorities()	获取权限信息列表，默认是 GrantedAuthority 接口的一些实现类，通常是代表权限信息的一系列字符串
getCredentials()	获取用户提交的密码凭证，用户输入的密码字符窜，在认证过后通常会被移除，用于保障安全
getDetails()	获取用户详细信息，用于记录 ip、sessionid、证书序列号等值
getPrincipal()	获取用户身份信息，大部分情况下返回的是 UserDetails 接口的实现类，是框架中最常用的接口之一

AuthenticationManager

认证管理器，负责验证。认证成功后，AuthenticationManager 返回一个填充了用户认证信息（包括权限信息、身份信息、详细信息等，但密码通常会被移除）的 Authentication 实例。然后再将 Authentication 设置到 SecurityContextHolder 容器中。

AuthenticationManager 接口是认证相关的核心接口，也是发起认证的入口。但它一般不直接认证，其常用实现类 ProviderManager 内部会维护一个 List<AuthenticationProvider> 列表，存放里多种认证方式，默认情况下，只需要通过一个 AuthenticationProvider 的认证，就可被认为是登录成功。

UserDetailsService

负责从特定的地方加载用户信息，通常是通过JdbcDaoImpl从数据库加载实现，也可以通过内存映射InMemoryDaoImpl实现。

UserDetails

该接口代表了最详细的用户信息。该接口中方法如下：

接口方法	功能说明
getAuthorities()	获取授予用户的权限
getPassword()	获取用户正确的密码，这个密码在验证时会和 Authentication 中的 getCredentials() 做比对
getUsername()	获取用于验证的用户名
isAccountNonExpired()	指示用户的帐户是否已过期，无法验证过期的用户
isAccountNonLocked()	指示用户的账号是否被锁定，无法验证被锁定的用户
isCredentialsNonExpired()	指示用户的凭据（密码）是否已过期，无法验证凭证过期的用户
isEnabled()	指示用户是否被启用，无法验证被禁用的用户

Spring Security 实战

1.系统设计

本文主要使用 Spring Security 来实现系统页面的权限控制和安全认证，本示例不做详细的数据增删改查，sql 可以在完整代码里下载，主要是基于数据库对页面 和 ajax 请求做权限控制。

1.1 技术栈

• 编程语言：Java
• 编程框架：Spring、Spring MVC、Spring Boot
• ORM 框架：MyBatis
• 视图模板引擎：Thymeleaf
• 安全框架：Spring Security（5.2.0）
• 数据库：MySQL
• 前端：Layui、JQuery

1.2 功能设计

1. 实现登录、退出
2. 实现菜单 url 跳转的权限控制
3. 实现按钮 ajax 请求的权限控制
4. 防止跨站请求伪造（CSRF）攻击

1.3 数据库层设计

t_user 用户表

字段	类型	长度	是否为空	说明
id	int	8	否	主键，自增长
username	varchar	20	否	用户名
password	varchar	255	否	密码

t_role 角色表

字段	类型	长度	是否为空	说明
id	int	8	否	主键，自增长
role_name	varchar	20	否	角色名称

t_menu 菜单表

字段	类型	长度	是否为空	说明
id	int	8	否	主键，自增长
menu_name	varchar	20	否	菜单名称
menu_url	varchar	50	是	菜单url（Controller 请求路径）

t_user_roles 用户权限表

字段	类型	长度	是否为空	说明
id	int	8	否	主键，自增长
user_id	int	8	否	用户表id
role_id	int	8	否	角色表id

t_role_menus 权限菜单表

字段	类型	长度	是否为空	说明
id	int	8	否	主键，自增长
role_id	int	8	否	角色表id
menu_id	int	8	否	菜单表id

实体类这里不详细列了。

2.代码实现

2.0 相关依赖

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

		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
			<scope>test</scope>
			<exclusions>
				<exclusion>
					<groupId>org.junit.vintage</groupId>
					<artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
				</exclusion>
			</exclusions>
		</dependency>
		
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId>
		</dependency>

		<!-- 热部署模块 -->
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
			<optional>true</optional> <!-- 这个需要为 true 热部署才有效 -->
		</dependency>
		
			<!-- mysql 数据库驱动. -->
		<dependency>
			<groupId>mysql</groupId>
			<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
			<scope>runtime</scope>
		</dependency>

		<!-- mybaits -->
		<dependency>
			<groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
			<artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
			<version>2.1.0</version>
		</dependency>
		
		<!-- thymeleaf -->
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
		</dependency>
		
		<!-- alibaba fastjson -->
		<dependency>
			<groupId>com.alibaba</groupId>
			<artifactId>fastjson</artifactId>
			<version>1.2.47</version>
		</dependency>
		<!-- spring security -->
		<dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
        </dependency>
	</dependencies>

2.1 继承 WebSecurityConfigurerAdapter 自定义 Spring Security 配置

/**
prePostEnabled :决定Spring Security的前注解是否可用 [@PreAuthorize,@PostAuthorize,..]
secureEnabled : 决定是否Spring Security的保障注解 [@Secured] 是否可用
jsr250Enabled ：决定 JSR-250 annotations 注解[@RolesAllowed..] 是否可用.
 */
@Configurable
@EnableWebSecurity
//开启 Spring Security 方法级安全注解 @EnableGlobalMethodSecurity
@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true,securedEnabled = true,jsr250Enabled = true)
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter{

	@Autowired
	private CustomAccessDeniedHandler customAccessDeniedHandler;
	@Autowired
	private UserDetailsService userDetailsService;
	
	/**
	 * 静态资源设置
	 */
	@Override
	public void configure(WebSecurity webSecurity) {
		//不拦截静态资源,所有用户均可访问的资源
		webSecurity.ignoring().antMatchers(
				"/",
				"/css/**",
				"/js/**",
				"/images/**",
				"/layui/**"
				);
	}
	/**
	 * http请求设置
	 */
	@Override
	public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
		//http.csrf().disable(); //注释就是使用 csrf 功能		
		http.headers().frameOptions().disable();//解决 in a frame because it set 'X-Frame-Options' to 'DENY' 问题			
		//http.anonymous().disable();
		http.authorizeRequests()
			.antMatchers("/login/**","/initUserData")//不拦截登录相关方法		
			.permitAll()		
			//.antMatchers("/user").hasRole("ADMIN")  // user接口只有ADMIN角色的可以访问
//			.anyRequest()
//			.authenticated()// 任何尚未匹配的URL只需要验证用户即可访问
			.anyRequest()
			.access("@rbacPermission.hasPermission(request, authentication)")//根据账号权限访问			
			.and()
			.formLogin()
			.loginPage("/")
			.loginPage("/login")   //登录请求页
			.loginProcessingUrl("/login")  //登录POST请求路径
			.usernameParameter("username") //登录用户名参数
			.passwordParameter("password") //登录密码参数
			.defaultSuccessUrl("/main")   //默认登录成功页面
			.and()
			.exceptionHandling()
			.accessDeniedHandler(customAccessDeniedHandler) //无权限处理器
			.and()
			.logout()
			.logoutSuccessUrl("/login?logout");  //退出登录成功URL
			
	}
	/**
	 * 自定义获取用户信息接口
	 */
	@Override
	public void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
		auth.userDetailsService(userDetailsService).passwordEncoder(passwordEncoder());
	}
	
	/**
     * 密码加密算法
     * @return
     */
    @Bean
    public BCryptPasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
 
    }
}

2.2 自定义实现 UserDetails 接口，扩展属性

public class UserEntity implements UserDetails {

	/**
	 * 
	 */
	private static final long serialVersionUID = -9005214545793249372L;

	private Long id;// 用户id
	private String username;// 用户名
	private String password;// 密码
	private List<Role> userRoles;// 用户权限集合
	private List<Menu> roleMenus;// 角色菜单集合

	private Collection<? extends GrantedAuthority> authorities;
	public UserEntity() {
		
	}
	
	public UserEntity(String username, String password, Collection<? extends GrantedAuthority> authorities,
			List<Menu> roleMenus) {
		this.username = username;
		this.password = password;
		this.authorities = authorities;
		this.roleMenus = roleMenus;
	}

	public Long getId() {
		return id;
	}

	public void setId(Long id) {
		this.id = id;
	}

	public String getUsername() {
		return username;
	}

	public void setUsername(String username) {
		this.username = username;
	}

	public String getPassword() {
		return password;
	}

	public void setPassword(String password) {
		this.password = password;
	}

	public List<Role> getUserRoles() {
		return userRoles;
	}

	public void setUserRoles(List<Role> userRoles) {
		this.userRoles = userRoles;
	}

	public List<Menu> getRoleMenus() {
		return roleMenus;
	}

	public void setRoleMenus(List<Menu> roleMenus) {
		this.roleMenus = roleMenus;
	}

	@Override
	public Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities() {
		return this.authorities;
	}

	@Override
	public boolean isAccountNonExpired() {
		return true;
	}

	@Override
	public boolean isAccountNonLocked() {
		return true;
	}

	@Override
	public boolean isCredentialsNonExpired() {
		return true;
	}

	@Override
	public boolean isEnabled() {
		return true;
	}

}

2.3 自定义实现 UserDetailsService 接口

/**
 * 获取用户相关信息
 * @author charlie
 *
 */
@Service
public class UserDetailServiceImpl implements UserDetailsService {
	private Logger log = LoggerFactory.getLogger(UserDetailServiceImpl.class);

	@Autowired
	private UserDao userDao;

	@Autowired
	private RoleDao roleDao;
	@Autowired
	private MenuDao menuDao;

	@Override
	public UserEntity loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
		// 根据用户名查找用户
		UserEntity user = userDao.getUserByUsername(username);
		System.out.println(user);
		if (user != null) {
			System.out.println("UserDetailsService");
			//根据用户id获取用户角色
			List<Role> roles = roleDao.getUserRoleByUserId(user.getId());
			// 填充权限
			Collection<SimpleGrantedAuthority> authorities = new HashSet<SimpleGrantedAuthority>();
			for (Role role : roles) {
				authorities.add(new SimpleGrantedAuthority(role.getRoleName()));
			}
			//填充权限菜单
			List<Menu> menus=menuDao.getRoleMenuByRoles(roles);
			return new UserEntity(username,user.getPassword(),authorities,menus);
		} else {
			System.out.println(username +" not found");
			throw new UsernameNotFoundException(username +" not found");
		}		
	}

}

2.4 自定义实现 URL 权限控制

/**
 * RBAC数据模型控制权限
 * @author charlie
 *
 */
@Component("rbacPermission")
public class RbacPermission{

	private AntPathMatcher antPathMatcher = new AntPathMatcher();

	public boolean hasPermission(HttpServletRequest request, Authentication authentication) {
		Object principal = authentication.getPrincipal();
		boolean hasPermission = false;
		if (principal instanceof UserEntity) {
			// 读取用户所拥有的权限菜单
			List<Menu> menus = ((UserEntity) principal).getRoleMenus();
			System.out.println(menus.size());
			for (Menu menu : menus) {
				if (antPathMatcher.match(menu.getMenuUrl(), request.getRequestURI())) {
					hasPermission = true;
					break;
				}
			}
		}
		return hasPermission;
	}
}

2.5 实现 AccessDeniedHandler

自定义处理无权请求

/**
 * 处理无权请求
 * @author charlie
 *
 */
@Component
public class CustomAccessDeniedHandler implements AccessDeniedHandler {

	private Logger log = LoggerFactory.getLogger(CustomAccessDeniedHandler.class);

	@Override
	public void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
			AccessDeniedException accessDeniedException) throws IOException, ServletException {
		boolean isAjax = ControllerTools.isAjaxRequest(request);
		System.out.println("CustomAccessDeniedHandler handle");
		if (!response.isCommitted()) {
			if (isAjax) {
				String msg = accessDeniedException.getMessage();
				log.info("accessDeniedException.message:" + msg);
				String accessDenyMsg = "{\"code\":\"403\",\"msg\":\"没有权限\"}";
				ControllerTools.print(response, accessDenyMsg);
			} else {
				request.setAttribute(WebAttributes.ACCESS_DENIED_403, accessDeniedException);
				response.setStatus(HttpStatus.FORBIDDEN.value());
				RequestDispatcher dispatcher = request.getRequestDispatcher("/403");
				dispatcher.forward(request, response);
			}
		}

	}

	public static class ControllerTools {
		public static boolean isAjaxRequest(HttpServletRequest request) {
			return "XMLHttpRequest".equals(request.getHeader("X-Requested-With"));
		}

		public static void print(HttpServletResponse response, String msg) throws IOException {
			response.setCharacterEncoding("UTF-8");
			response.setContentType("application/json; charset=utf-8");
			PrintWriter writer = response.getWriter();
			writer.write(msg);
			writer.flush();
			writer.close();
		}
	}

}

2.6 相关 Controller

登录/退出跳转

/**
 * 登录/退出跳转
 * @author charlie
 *
 */
@Controller
public class LoginController {
	@GetMapping("/login")
	public ModelAndView login(@RequestParam(value = "error", required = false) String error,
			@RequestParam(value = "logout", required = false) String logout) {
		ModelAndView mav = new ModelAndView();
		if (error != null) {
			mav.addObject("error", "用户名或者密码不正确");
		}
		if (logout != null) {
			mav.addObject("msg", "退出成功");
		}
		mav.setViewName("login");
		return mav;
	}
}

登录成功跳转

@Controller
public class MainController {

	@GetMapping("/main")
	public ModelAndView toMainPage() {
		//获取登录的用户名
		Object principal= SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
		String username=null;
		if(principal instanceof UserDetails) {
			username=((UserDetails)principal).getUsername();
		}else {
			username=principal.toString();
		}
		ModelAndView mav = new ModelAndView();
		mav.setViewName("main");
		mav.addObject("username", username);
		return mav;
	}
	
}

用于不同权限页面访问测试

/**
 * 用于不同权限页面访问测试
 * @author charlie
 *
 */
@Controller
public class ResourceController {

	@GetMapping("/publicResource")
	public String toPublicResource() {
		return "resource/public";
	}
	
	@GetMapping("/vipResource")
	public String toVipResource() {
		return "resource/vip";
	}
}

用于不同权限ajax请求测试

/**
 * 用于不同权限ajax请求测试
 * @author charlie
 *
 */
@RestController
@RequestMapping("/test")
public class HttptestController {

	@PostMapping("/public")
	public JSONObject doPublicHandler(Long id) {
		JSONObject json = new JSONObject();
		json.put("code", 200);
		json.put("msg", "请求成功" + id);
		return json;
	}

	@PostMapping("/vip")
	public JSONObject doVipHandler(Long id) {
		JSONObject json = new JSONObject();
		json.put("code", 200);
		json.put("msg", "请求成功" + id);
		return json;
	}
}

2.7 相关 html 页面

登录页面

<form class="layui-form" action="/login" method="post">
			<div class="layui-input-inline">
				<input type="hidden" th:name="${_csrf.parameterName}" th:value="${_csrf.token}"/>
				<input type="text" name="username" required
					placeholder="用户名" autocomplete="off" class="layui-input">
			</div>
			<div class="layui-input-inline">
				<input type="password" name="password" required  placeholder="密码" autocomplete="off"
					class="layui-input">
			</div>
			<div class="layui-input-inline login-btn">
				<button id="btnLogin" lay-submit lay-filter="*" class="layui-btn">登录</button>
			</div>
			<div class="form-message">
				<label th:text="${error}"></label>
				<label th:text="${msg}"></label>
			</div>
		</form>

防止跨站请求伪造（CSRF）攻击

退出系统

<form id="logoutForm" action="/logout" method="post"
								style="display: none;">
								<input type="hidden" th:name="${_csrf.parameterName}"
									th:value="${_csrf.token}">
							</form>
							<a
								href="javascript:document.getElementById('logoutForm').submit();">退出系统</a>

ajax 请求页面

<input type="hidden" th:name="${_csrf.parameterName}" th:value="${_csrf.token}" id="hidCSRF">
<button class="layui-btn" id="btnPublic">公共权限请求按钮</button>
<br>
<br>
<button class="layui-btn" id="btnVip">VIP权限请求按钮</button>
<script type="text/javascript" th:src="@{/js/jquery-1.8.3.min.js}"></script>
<script type="text/javascript" th:src="@{/layui/layui.js}"></script>
<script type="text/javascript">
		layui.use('form', function() {
			var form = layui.form;
			$("#btnPublic").click(function(){
				$.ajax({
					url:"/test/public",
					type:"POST",
					data:{id:1},
					beforeSend:function(xhr){
						xhr.setRequestHeader('X-CSRF-TOKEN',$("#hidCSRF").val());	
					},
					success:function(res){
						alert(res.code+":"+res.msg);
				
					}	
				});
			});
			$("#btnVip").click(function(){
				$.ajax({
					url:"/test/vip",
					type:"POST",
					data:{id:2},
					beforeSend:function(xhr){
						xhr.setRequestHeader('X-CSRF-TOKEN',$("#hidCSRF").val());	
					},
					success:function(res){
						alert(res.code+":"+res.msg);
						
					}
				});
			});
		});
	</script>

2.8 测试

测试提供两个账号：user 和 admin （密码与账号一样）

由于 admin 作为管理员权限，设置了全部的访问权限，这里只展示 user 的测试结果。

完整代码

github

码云

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原文标题：Spring Boot 2.X(十八)：集成 Spring Security-登录认证和权限控制

原文地址： https://www.zwqh.top/article/info/27

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