Spring Security（一）-阿里云开发者社区

SpringSecurity简介

安全框架概述

　什么是安全框架？解决系统安全问题的框架。如果没有安全框架，我们需要手动处理每个资源的访问控制，非常麻烦。使用安全框架，我们可以通过配置的方式实现对资源的访问限制。

常用安全框架

Spring Security：Spring家族一员。是一个能够为基于Spring的企业应用系统提供声明式的安全访问控制解决方案的安全框架。它提供了一组可以在Spring应用上下文中配置的Bean，充分利用了Spring IoC，DI（控制反转Inversion of Control,DI:Dependency Injection 依赖注入）和AOP（面向切面编程）功能，为应用系统提供声明式的安全访问控制功能，减少了为企业系统安全控制编写大量重复代码的工作。
Apache Shiro：一个功能强大且易于使用的Java安全框架,提供了认证,授权,加密,和会话管理。

Spring Security简介

概述

　Spring Security是一个高度自定义的安全框架。利用 Spring IoC/DI和AOP功能，为系统提供了声明式安全访问控制功能，减少了为系统安全而编写大量重复代码的工作。使用 Spring Secruity 的原因有很多，但大部分都是发现了 javaEE的 Servlet 规范或 EJB 规范中的安全功能缺乏典型企业应用场景。同时认识到他们在 WAR 或 EAR 级别无法移植。因此如果你更换服务器环境，还有大量工作去重新配置你的应用程序。使用 Spring Security解决了这些问题，也为你提供许多其他有用的、可定制的安全功能。正如你可能知道的两个应用程序的两个主要区域是“认证”和“授权”（或者访问控制）。这两点也是 Spring Security 重要核心功能。“认证”，是建立一个他声明的主体的过程（一个“主体”一般是指用户，设备或一些可以在你的应用程序中执行动作的其他系统），通俗点说就是系统认为用户是否能登录。“授权”指确定一个主体是否允许在你的应用程序执行一个动作的过程。通俗点讲就是系统判断用户是否有权限去做某些事情。

历史

　Spring Security 以“The Acegi Secutity System for Spring”的名字始于2003年年底。其前身为 acegi 项目。起因是 Spring 开发者邮件列表中一个问题，有人提问是否考虑提供一个基于 Spring 的安全实现。限制于时间问题，开发出了一个简单的安全实现，但是并没有深入研究。几周后，Spring 社区中其他成员同样询问了安全问题，代码提供给了这些人。2004 年 1 月份已经有 20 人左右使用这个项目。随着更多人的加入，在 2004 年 3 月左右在 sourceforge 中建立了一个项目。在最开始并没有认证模块，所有的认证功能都是依赖容器完成的，而 acegi 则注重授权。但是随着更多人的使用，基于容器的认证就显现出了不足。acegi 中也加入了认证功能。大约 1 年后 acegi 成为 Spring子项目。在 2006 年 5 月发布了 acegi 1.0.0 版本。2007 年底 acegi 更名为Spring Security。

快速入门

导入依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
   <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
   <parent>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
      <version>2.2.2.RELEASE</version>
      <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
   </parent>
   <groupId>com.yjxxt</groupId>
   <artifactId>springsecurity-demo</artifactId>
   <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
   <name>springsecurity-demo</name>
   <description>Demo project for Spring Boot</description>
   <properties>
      <java.version>1.8</java.version>
   </properties>
   <dependencies>
      <!--spring security 组件-->
      <dependency>
         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
         <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
      </dependency>
      <!--web 组件-->
      <dependency>
         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
         <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
      </dependency>
      <!-- test 组件-->
      <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.security</groupId>
         <artifactId>spring-security-test</artifactId>
         <scope>test</scope>
      </dependency>
   </dependencies>
   <build>
      <plugins>
         <plugin>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
         </plugin>
      </plugins>
   </build>
</project>

前端页面

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <title>Title</title>
</head>
<body>
<form action="/login" method="post">
    用户名：<input type="text" name="username" /><br/>
    密码：<input type="password" name="password" /><br/>
    <input type="submit" value="登录" />
</form>
</body>
</html>

访问页面

　导入spring-boot-starter-security 启动器后，Spring Security 已经生效，默认拦截全部请求，如果用户没有登录，跳转到内置登录页面。

默认的 username 为 user，password 打印在控制台中。

在浏览器中输入账号和密码后会显示 login.html 页面内容。

UserDetailsService详解

　当什么也没有配置的时候，账号和密码是由 Spring Security 定义生成的。而在实际项目中账号和密码都是从数据库中查询出来的。所以我们要通过自定义逻辑控制认证逻辑。如果需要自定义逻辑时，只需要实现 UserDetailsService 接口即可。接口定义如下：

返回值

返回值 UserDetails 是一个接口，定义如下

要想返回 UserDetails的实例就只能返回接口的实现类。SpringSecurity 中提供了如下的实例。对于我们只需要使用里面的 User类即可。注意 User 的全限定路径是：

org.springframework.security.core.userdetails.User此处经常和系统中自己开发的 User 类弄混。

在 User 类中提供了很多方法和属性。

其中构造方法有两个，调用其中任何一个都可以实例化

UserDetails实现类 User类的实例。而三个参数的构造方法实际上也是调用 7 个参数的构造方法。

username:用户名
password:密码
authorities：用户具有的权限。此处不允许为 null

　此处的用户名应该是客户端传递过来的用户名。而密码应该是从数据库中查询出来的密码。Spring Security 会根据 User 中的 password和客户端传递过来的 password进行比较。如果相同则表示认证通过，如果不相同表示认证失败。

　authorities里面的权限对于后面学习授权是很有必要的，包含的所有内容为此用户具有的权限，如有里面没有包含某个权限，而在做某个事情时必须包含某个权限则会出现 403。通常都是通过AuthorityUtils.commaSeparatedStringToAuthorityList(“”) 来创建authorities 集合对象的。参数是一个字符串，多个权限使用逗号分隔。

方法参数

方法参数表示用户名。此值是客户端表单传递过来的数据。默认情况下必须叫 username，否则无法接收。

异常

　UsernameNotFoundException用户名没有发现异常。在loadUserByUsername中是需要通过自己的逻辑从数据库中取值的。如果通过用户名没有查询到对应的数据，应该抛出UsernameNotFoundException，系统就知道用户名没有查询到。

PasswordEncoder 密码解析器详解

　Spring Security 要求容器中必须有PasswordEncoder实例。所以当自定义登录逻辑时要求必须给容器注入PaswordEncoder的bean对象。

接口介绍

encode()：把参数按照特定的解析规则进行解析。
matches() ：验证从存储中获取的编码密码与编码后提交的原始密码是否匹配。如果密码匹配，则返回 true；如果不匹配，则返回 false。第一个参数表示需要被解析的密码。第二个参数表示存储的密码。
upgradeEncoding()：如果解析的密码能够再次进行解析且达到更安全的结果则返回 true，否则返回 false。默认返回 false。

内置解析器介绍

在 Spring Security 中内置了很多解析器。

BCryptPasswordEncoder 简介

　BCryptPasswordEncoder 是 Spring Security 官方推荐的密码解析器，平时多使用这个解析器。

　BCryptPasswordEncoder 是对 bcrypt强散列方法的具体实现。是基于Hash算法实现的单向加密。可以通过strength控制加密强度，默认 10.

代码演示

新建测试方法BCryptPasswordEncoder 用法。

package com.yjxxt.springsecuritydemo;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
@SpringBootTest
public class MyTest {
   @Test
   public void test(){
      //创建解析器
      PasswordEncoder pw = new BCryptPasswordEncoder();
      //对密码加密
      String encode = pw.encode("123");
      System.out.println(encode);
      //判断原字符和加密后内容是否匹配
      boolean matches = pw.matches("1234", encode);
      System.out.println("==================="+matches);
   }
}

自定义登录逻辑

　当进行自定义登录逻辑时需要用到之前讲解的UserDetailsService和 PasswordEncoder。但是 Spring Security 要求：当进行自定义登录逻辑时容器内必须有 PasswordEncoder实例。所以不能直接 new 对象。

编写配置类

package com.yjxxt.springsecuritydemo.config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
@Configuration
public class SecurityConfig {
   @Bean
   public PasswordEncoder getPw(){
      return new BCryptPasswordEncoder();
   }
}

自定义逻辑

在 Spring Security 中实现 UserDetailService 就表示为用户详情服务。在这个类中编写用户认证逻辑。

package com.yjxxt.springsecuritydemo.service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.security.core.authority.AuthorityUtils;
import org.springframework.security.core.userdetails.User;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.core.userdetails.UsernameNotFoundException;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
import org.springframework.stereotype.Service;
@Service
public class UserServiceImpl implements UserDetailsService {
   @Autowired
   private PasswordEncoder pw;
   @Override
   public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
      //1.查询数据库判断用户名是否存在，如果不存在抛出UsernameNotFoundException异常
      if (!"admin".equals(username)){
         throw new UsernameNotFoundException("用户名不存在");
      }
      //2.把查询出来的密码（注册时已经加密过）进行解析，或直接把密码放入构造方法中
      String password = pw.encode("123");
      return new User(username,password, AuthorityUtils.commaSeparatedStringToAuthorityList("admin,normal"));
   }
}

查看效果

重启项目后，在浏览器中输入账号：admin，密码：123。后可以正确进入到 login.html 页面。

自定义登录页面

　虽然 Spring Security 给我们提供了登录页面，但是对于实际项目中，大多喜欢使用自己的登录页面。所以 Spring Security 中不仅仅提供了登录页面，还支持用户自定义登录页面。实现过程也比较简单，只需要修改配置类即可。

编写登录页面

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <title>Title</title>
</head>
<body>
<form action="/login" method="post">
    用户名：<input type="text" name="username" /><br/>
    密码：<input type="password" name="password" /><br/>
    <input type="submit" value="登录" />
</form>
</body>
</html>

修改配置类

修改配置类中主要是设置哪个页面是登录页面。配置类需要继承WebSecurityConfigurerAdapter,并重写 configure 方法。

successForwardUrl()：登录成功后跳转地址
loginPage() ：登录页面
loginProcessingUrl：登录页面表单提交地址，此地址可以不真实存在。
antMatchers()：匹配内容
permitAll()：允许

package com.yjxxt.springsecuritydemo.config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
   @Override
   protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
      //表单提交
      http.formLogin()
            //自定义登录页面
            .loginPage("/login.html")
            //当发现/login时认为是登录，必须和表单提交的地址一样。去执行UserServiceImpl
            .loginProcessingUrl("/login")
            //登录成功后跳转页面，POST请求
            .successForwardUrl("/toMain");
      http.authorizeRequests()
            //login.html不需要被认证
            .antMatchers("/login.html").permitAll()
            //所有请求都必须被认证，必须登录后被访问
            .anyRequest().authenticated();
      //关闭csrf防护
      http.csrf().disable();
   }
   @Bean
   public PasswordEncoder getPw(){
      return new BCryptPasswordEncoder();
   }
}

编写控制器

package com.yjxxt.springsecuritydemo.controller;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
/**
 * 登录
 */
@Controller
public class LoginController {
   //该方法不执行
   // @RequestMapping("/login")
   // public String login(){
   //     System.out.println("登录方法");
   //     return "main.html";
   // }
   /**
    * 成功后跳转页面
    * @return
    */
   @RequestMapping("/toMain")
   public String toMain(){
      return "redirect:/main.html";
   }
}

认证过程其他常用配置

失败跳转

表单处理中成功会跳转到一个地址，失败也可以跳转到一个地址。

编写页面error.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <title>Title</title>
</head>
<body>
操作失败，请重新登录 <a href= "/login.html">跳转</a>
</body>
</html>

修改表单配置

　在配置方法中表单认证部分添加failureForwardUrl()方法，表示登录失败跳转的 url。此处依然是 POST 请求，所以跳转到可以接收 POST请求的控制器/error中。

//表单提交
http.formLogin()
      //自定义登录页面
      .loginPage("/login.html")
      //当发现/login时认为是登录，必须和表单提交的地址一样。去执行UserServiceImpl
      .loginProcessingUrl("/login")
      //登录成功后跳转页面，POST请求
      .successForwardUrl("/toMain")
      //登录失败后跳转页面，POST请求
      .failureForwardUrl("/toError");

添加控制器的方法

　在控制器类中添加控制器方法，方法映射路径/error。此处要注意：由于是 POST 请求访问/error。所以如果返回值直接转发到 error.html 中，即使有效果，控制台也会报警告，提示 error.html 不支持 POST 访问方式。

/**
 * 失败后跳转页面
 * @return
 */
@RequestMapping("/toError")
public String toError(){
   return "redirect:/error.html";
}

设置error.html不需要认证

http.authorizeRequests()
      //login.html不需要被认证
      .antMatchers("/login.html").permitAll()
      //error.html不需要被认证
      .antMatchers("/error.html").permitAll()
      //所有请求都必须被认证，必须登录后被访问
      .anyRequest().authenticated();

设置请求账户和密码的参数名

源码简介

当进行登录时会执行 UsernamePasswordAuthenticationFilter 过滤器。

usernamePasrameter：账户参数名
passwordParameter：密码参数名
postOnly=true：默认情况下只允许POST请求。

修改配置

//表单提交
http.formLogin()
      //自定义登录页面
      .loginPage("/login.html")
      //当发现/login时认为是登录，必须和表单提交的地址一样。去执行UserServiceImpl
      .loginProcessingUrl("/login")
      //登录成功后跳转页面，POST请求
      .successForwardUrl("/toMain")
      //登录失败后跳转页面，POST请求
      .failureForwardUrl("/toError")
      .usernameParameter("myusername")
      .passwordParameter("mypassword");

修改login.html

<form action="/login" method="post">
    用户名：<input type="text" name="myusername" /><br/>
    密码：<input type="password" name="mypassword" /><br/>
    <input type="submit" value="登录" />
</form>

自定义登录成功处理器

源码分析

　使用successForwardUrl()时表示成功后转发请求到地址。内部是通过 successHandler()方法进行控制成功后交给哪个类进行处理

　ForwardAuthenticationSuccessHandler内部就是最简单的请求转发。由于是请求转发，当遇到需要跳转到站外或在前后端分离的项目中就无法使用了。

当需要控制登录成功后去做一些事情时，可以进行自定义认证成功控制器。

代码实现

自定义类

新建类 com.yjxxt.handler.MyAuthenticationSuccessHandler 编写如下：

package com.yjxxt.springsecuritydemo.handler;
import org.springframework.security.core.Authentication;
import org.springframework.security.core.userdetails.User;
import org.springframework.security.web.authentication.AuthenticationSuccessHandler;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
public class MyAuthenticationSuccessHandler implements AuthenticationSuccessHandler {
   private String url;
   public MyAuthenticationSuccessHandler(String url) {
      this.url = url;
   }
   @Override
   public void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Authentication authentication) throws IOException, ServletException {
      //Principal 主体，存放了登录用户的信息
      User user = (User) authentication.getPrincipal();
      System.out.println(user.getUsername());
      //输出null
      System.out.println(user.getPassword());
      System.out.println(user.getAuthorities());
      response.sendRedirect(url);
   }
}

修改配置项

使用 successHandler()方法设置成功后交给哪个对象进行处理

//表单提交
http.formLogin()
      //自定义登录页面
      .loginPage("/login.html")
      //当发现/login时认为是登录，必须和表单提交的地址一样。去执行UserServiceImpl
      .loginProcessingUrl("/login")
      //登录成功后跳转页面，POST请求
      // .successForwardUrl("/toMain")
      //和successForwardUrl不能共存
      .successHandler(new MyAuthenticationSuccessHandler("http://www.baidu.com"))
      //登录失败后跳转页面，POST请求
      .failureForwardUrl("/toError")
      .usernameParameter("myusername")
      .passwordParameter("mypassword");

自定义登录失败处理器

源码分析

failureForwardUrl()内部调用的是failureHandler()方法

ForwardAuthenticationFailureHandler 中也是一个请求转发，并在request 作用域中设置 SPRING_SECURITY_LAST_EXCEPTION的 key，内容为异常对象。

代码实现

新建控制器

新建 com.yjxxt.handler.MyForwardAuthenticationFailureHandler 实现AuthenticationFailureHandler。在方法中添加重定向语句

package com.yjxxt.springsecuritydemo.handler;
import org.springframework.security.core.AuthenticationException;
import org.springframework.security.web.authentication.AuthenticationFailureHandler;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
public class MyForwardAuthenticationFailureHandler implements AuthenticationFailureHandler {
   private String url;
   public MyForwardAuthenticationFailureHandler(String url) {
      this.url = url;
   }
   @Override
   public void onAuthenticationFailure(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, AuthenticationException exception) throws IOException, ServletException {
      response.sendRedirect(url);
   }
}

修改配置类

修改配置类中表单登录部分。设置失败时交给失败处理器进行操作。failureForwardUrl和 failureHandler不可共存

//表单提交
http.formLogin()
      //自定义登录页面
      .loginPage("/login.html")
      //当发现/login时认为是登录，必须和表单提交的地址一样。去执行UserServiceImpl
      .loginProcessingUrl("/login")
      //登录成功后跳转页面，POST请求
      // .successForwardUrl("/toMain")
      //和successForwardUrl不能共存
      .successHandler(new MyAuthenticationSuccessHandler("http://www.baidu.com"))
      //登录失败后跳转页面，POST请求
      // .failureForwardUrl("/toError")
      .failureHandler(new MyForwardAuthenticationFailureHandler("/error.html"))
      .usernameParameter("myusername")
      .passwordParameter("mypassword");

访问控制url匹配

　在前面讲解了认证中所有常用配置，主要是对http.formLogin()进行操作。而在配置类中 http.authorizeRequests()主要是对url进行控制，也就是我们所说的授权（访问控制）。http.authorizeRequests()也支持连缀写法，总体公式为：

url 匹配规则.权限控制方法

　通过上面的公式可以有很多 url 匹配规则和很多权限控制方法。这些内容进行各种组合就形成了Spring Security中的授权。

　在所有匹配规则中取所有规则的交集。配置顺序影响了之后授权效果，越是具体的应该放在前面，越是笼统的应该放到后面。

anyRequest()

　在之前认证过程中我们就已经使用过 anyRequest()，表示匹配所有的请求。一般情况下此方法都会使用，设置全部内容都需要进行认证。

.anyRequest().authenticated();

antMatcher()

方法定义如下

public C antMatchers(String... antPatterns)

参数是不定向参数，每个参数是一个 ant 表达式，用于匹配 URL规则。

规则如下：

?：匹配一个字符
*：匹配 0 个或多个字符
** ：匹配 0 个或多个目录

在实际项目中经常需要放行所有静态资源，下面演示放行 js 文件夹下所有脚本文件。

.antMatchers("/js/**","/css/**").permitAll()

还有一种配置方式是只要是.js 文件都放行

.antMatchers("/**/*.js").permitAll()

regexMatchers()

介绍

　使用正则表达式进行匹配。和 antMatchers()主要的区别就是参数，antMatchers()参数是 ant 表达式，regexMatchers()参数是正则表达式。

　演示所有以.js 结尾的文件都被放行。

.regexMatchers( ".+[.]js").permitAll()

两个参数时使用方式

　无论是antMatchers()还是regexMatchers()都具有两个参数的方法，其中第一个参数都是 HttpMethod，表示请求方式，当设置了HttpMethod后表示只有设定的特定的请求方式才执行对应的权限设置。

枚举类型 HttpMethod内置属性如下：

mvcMatchers()

　mvcMatchers()适用于配置了 servletPath 的情况。

　servletPath就是所有的 URL 的统一前缀。在 SpringBoot 整合SpringMVC 的项目中可以在 application.properties 中添加下面内容设置 ServletPath

spring.mvc.servlet.path=/yjxxt

　在 Spring Security 的配置类中配置.servletPath()是 mvcMatchers()返回值特有的方法，antMatchers()和 regexMatchers()没有这个方法。在servletPath()中配置了servletPath后，mvcMatchers()直接写 SpringMVC 中@RequestMapping()中设置的路径即可。

.mvcMatchers("/demo").servletPath("/yjxxt").permitAll()

　如果不习惯使用 mvcMatchers()也可以使用 antMatchers()，下面代码和上面代码是等效

.antMatchers("/yjxxt/demo").permitAll()

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编写页面error.html

修改表单配置

添加控制器的方法

设置error.html不需要认证

设置请求账户和密码的参数名

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修改配置

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代码实现

访问控制url匹配

anyRequest()

antMatcher()

regexMatchers()

介绍

两个参数时使用方式

mvcMatchers()

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