解析spring-security权限控制和校验的问题

前言

    在我们项目中经常会涉及到权限管理，特别是一些企业级后台应用中，那权限管理是必不可少的。这个时候就涉及到技术选型的问题。在我以前项目中也没用到什么权限框架，就全部到一个spring mvc拦截器中去校验权限，当然，对需求比较少，小型的项目这也不失一个好的实现（实现简单，功能单一），但是对于一些比较大的应用，权限认证，session管理要求比较高的项目，如果再使用mvc拦截器，那就得不偿失了（需要自己去实现很多的代码）。
    现在比较流行的权限校验框架有spring-security 和 apache-shiro。鉴于我们一直在使用spring全家桶，那我的项目中当然首选spring-security。下面我我所认识的spring-security来一步一步的看怎么实现。这里我抛砖引玉，欢迎大家指正。

我的完整代码在我的github中 我的github ，欢迎大家留言讨论！！

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一、spring-security是什么？

    spring security 是 spring 家族中的一个安全管理框架，类似的安全框架还有apache-shiro。shiro以使用简单，功能强大而著称，本篇我们只讨论spring security，shiro就不再铺开讨论了。
    以前我们在使用springmvc与security 结合的时候，那一堆堆配置文件，长篇大论的xml看的人头大，幸好，现在有了springboot，可以基于java config的方式配置，实现零配置，而且又兼有springboot的约定大于配置的前提，我们项目中的配置文件或需要配置的代码大大减少了。

二、spring-security能为我们做什么？

spring-security最主要的功能包含：
1、认证（就是，你是谁）
2、授权（就是，你能干什么）
3、攻击防护 （防止伪造身份）
这三点其实就是我们在应用中常用到的。现在有了spring-security框架，就使得我们代码实现起来非常简单。

下面就来跟着我一步一步来看，怎么使用它

三、使用步骤

1.maven依赖

<dependency>
	<groupid>org.springframework.boot</groupid>
	<artifactid>spring-boot-starter-web</artifactid>
</dependency>
<dependency>
	<groupid>org.springframework.boot</groupid>
	<artifactid>spring-boot-starter-security</artifactid>
</dependency>

版本号就跟着springboot版本走

2.application.properties文件

server.port=8080
server.servlet.context-path=/demo

spring.main.allow-bean-definition-overriding=true
spring.profiles.active=dev

这个时候，我们启动项目，就会在控制台看到这一行信息

红色框出来的就是spring-security为你自动分配的账号为 user 的密码。

3.访问接口

    你现在如果想要访问系统里面的接口，那必须要经过这个权限验证。
随便打开一个接口都会跳转到内置的一个登陆页面中

    我们看到，他跳转到一个地址为login的页面去了。这个时候我们输入用户名 user，密码为控制台打印出来的一串字符， 点击按钮 sign in 页面正常跳转到接口返回的数据。
我们发现，我们没有写一行代码，仅仅是在pom里面依赖了spring-boot-starter-security，框架就自动为我们做了最简单的验证功能，惊不惊喜意不意外。当然仅仅这么点当然不能满足我们项目的要求，不急，听我一步一步慢慢道来。

4.功能进阶

下面我们以最常见的企业级应用管理后台的权限为例
我们需要提出几个问题
1、用户的账号，密码保存在数据库中，登录的时候验证
2、用户登录成功后，每访问一个地址，后台都要判断该用户有没有这个菜单的权限，有，则放行；没有，则，拒绝访问。
3、系统中的一些静态资源则直接放行，不需要经过权限校验
4、系统中可能存在三种类型的资源地址
    ①：所有用户都能访问的地址（如：登录页面）
    ②：只要登录，就可以访问的地址（如：首页）
    ③：需要授权才能访问的地址

    针对上面提出的几个问题，我们设计最常用的权限表结构模型

sys_user(用户表：保存用户的基本信息，登录名，密码等等)sys_role(角色表：保存了创建的角色)sys_menu(菜单表：保存了系统可访问的资源（包含菜单url等）)sys_user_role(用户关联的角色：一个用户可以关联多个角色，最后用户的权限就是这多个角色权限的并集)sys_role_menu(角色关联的菜单：一个角色可以关联多个菜单) 5.spring-security主配置类

    spring-security的主配置类，就需要我们自定义一个类继承 websecurityconfigureradapter 并且实现里面方法，如下：

package com.hp.springboot.admin.security;

import java.util.arraylist;
import java.util.list;

import org.springframework.beans.factory.annotation.autowired;
import org.springframework.context.annotation.bean;
import org.springframework.context.annotation.configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.authenticationmanagerbuilder;
import org.springframework.security.config.annotation.method.configuration.enableglobalmethodsecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.httpsecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.websecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.websecurityconfigureradapter;
import org.springframework.security.core.userdetails.userdetailsservice;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.bcryptpasswordencoder;
import org.springframework.security.crypto.password.passwordencoder;
import org.springframework.security.web.authentication.usernamepasswordauthenticationfilter;

import com.hp.springboot.admin.constant.adminconstants;
import com.hp.springboot.admin.interceptor.urlauthenticationinterceptor;
import com.hp.springboot.admin.security.handler.adminaccessdeniedhandler;
import com.hp.springboot.admin.security.handler.adminauthenticationentrypoint;
import com.hp.springboot.admin.security.handler.adminauthenticationfailurehandler;
import com.hp.springboot.admin.security.handler.adminauthenticationsuccesshandler;
import com.hp.springboot.common.configuration.commonwebmvcconfigurer;

/**
 1. 描述：security全局配置
 2. 作者：黄平
 3. 时间：2021年1月11日
 */
@configuration
@enableglobalmethodsecurity(prepostenabled = true) //开启security注解的功能，如果你项目中不用security的注解（hasrole，hasauthority等），则可以不加该注解
public class adminwebsecurityconfigurer extends websecurityconfigureradapter {
	
	@autowired
	private commonwebmvcconfigurer commonwebmvcconfigurer;
	
	@override
	protected void configure(authenticationmanagerbuilder auth) throws exception {
		// 设置超级管理员
		auth.inmemoryauthentication()
			.withuser(adminconstants.admin_user)
		;
		
		// 其余账号通过数据库查询验证
		auth.userdetailsservice(adminuserdetailsservice()).passwordencoder(passwordencoder());
	}
	
	@override
	public void configure(websecurity web) throws exception {
		// 静态资源
		string[] ignorearray = commonwebmvcconfigurer.getmergestaticpatternarray();
		
		// 设置系统的静态资源。静态资源不会走权限框架
		web.ignoring().antmatchers(ignorearray);
	}
	
	@override
	protected void configure(httpsecurity http) throws exception {
		// 验证码过滤器
		http.addfilterbefore(new validatecodefilter(), usernamepasswordauthenticationfilter.class);
		
		// 第一层免过滤列表
		// 就是所有人都可以访问的地址。区别于静态资源
		list<string> nofilterlist = new arraylist<>();
		nofilterlist.add(adminconstants.access_denied_url);
		nofilterlist.add(adminconstants.verify_code_url);
		nofilterlist.addall(commonwebmvcconfigurer.getmergefirstnofilterlist());
				
		http.formlogin()// 登录页面使用form提交的方式
		.usernameparameter("username").passwordparameter("password")// 设置登录页面用户名和密码的input对应name值（其实默认值就是username,password，所以这里可以不用设置）
		.loginpage(adminconstants.login_page_url)// 设置登录页面的地址
		.loginprocessingurl(adminconstants.login_processing_url)// 登录页面输入用户名密码后提交的地址
		.successhandler(adminauthenticationsuccesshandler())// 登录成功处理
		.failurehandler(adminauthenticationfailurehandler())// 登录失败的处理
		.permitall()// 以上url全部放行，不需要校验权限
		.and()
		
		// 注销相关配置
		.logout()
		.logouturl(adminconstants.logout_url)// 注销地址
		.logoutsuccessurl(adminconstants.login_page_url)// 注销成功后跳转地址（这里就是跳转到登录页面）
		.permitall()// 以上地址全部放行
		.and().authorizerequests()
		
		// 第一层免过滤列表
		// 不需要登录，就可以直接访问的地址
		.antmatchers(nofilterlist.toarray(new string[nofilterlist.size()])).permitall() // 全部放行
		
		// 其他都需要权限控制
		// 这里使用.anyrequest().access方法，把权限验证交给指定的一个方法去处理。
		// 这里 haspermission接受两个参数request和authentication
		.anyrequest().access("@urlauthenticationinterceptor.haspermission(request, authentication)")
		
		// 异常处理
		.and().exceptionhandling()
		.accessdeniedhandler(new adminaccessdeniedhandler())// 登录用户访问无权限的资源
		.authenticationentrypoint(new adminauthenticationentrypoint())// 匿名用户访问无权限的资源
		.and().csrf().disable()// 禁用csrf
		
		// session管理
		.sessionmanagement()
		.invalidsessionurl(adminconstants.login_page_url)// session失效后，跳转的地址
		.maximumsessions(1)// 同一个账号最大允许同时在线数
		;
	}
	
	/**
	 * @title: passwordencoder
	 * @description: 加密方式
	 * @return
	 */
	@bean
  public passwordencoder passwordencoder() {
    return new bcryptpasswordencoder();
  }
	
	/**
	 * @title: adminuserdetailsservice
	 * @description: 用户信息
	 * @return
	 */
	@bean
	public userdetailsservice adminuserdetailsservice() {
		return new adminuserdetailsservice();
	}
	
	/**
	 * d
	 * @title: adminauthenticationfailurehandler
	 * @description: 登录异常处理
	 * @return
	 */
	@bean
	public adminauthenticationfailurehandler adminauthenticationfailurehandler() {
		return new adminauthenticationfailurehandler();
	}
	
	/**
	 * @title: adminauthenticationsuccesshandler
	 * @description: 登录成功后的处理
	 * @return
	 */
	@bean
	public adminauthenticationsuccesshandler adminauthenticationsuccesshandler() {
		return new adminauthenticationsuccesshandler();
	}
	
	/**
	 * @title: urlauthenticationinterceptor
	 * @description: 查询权限拦截器
	 * @return
	 */
	@bean("urlauthenticationinterceptor")
	public urlauthenticationinterceptor urlauthenticationinterceptor() {
		return new urlauthenticationinterceptor();
	}
}

解读一下这个类：

类继承websecurityconfigureradapter 说明是一个spring-security配置类注解 @configuration 说明是一个springboot的配置类注解 @enableglobalmethodsecurity 不是必须。开启注解用的第一个 configure 方法，设置登录的用户和账号验证方法
    这里设置了两种方式，一个是内置的admin账号，一个是通过数据库验证账号
    这样设置有个好处，就是我们在后台的用户管理页面里面是看不到admin账号的，这样就不会存在把所有用户都删除了，就登录不了系统的bug（好多年前做系统的时候，一个测试人员一上来就打开用户管理菜单，然后把所有用户都删除，再退出。然后就登录不了系统了，随即提了一个bug。只能手动插入数据到数据库才行，当时我看的一脸懵逼，还能这样操作？？？）。现在有了这样设置，就保证admin用户永远不可能被删除，也就不存在上面提到的bug了。第二个configure方法。这个方法是设置一些静态资源的。可以在这里设置系统所有的静态资源第三个configure方法。这个是这个类中最重要的配置。里面设置了登录方式、url过滤规则、权限校验规则、成功处理、失败处理、session管理、登出处理等等。这里是链式的调用方式，可以把需要的都在里面配置

这里有几个特别要说明的：
1、我们项目中保存到session中的用户对象一般是我们项目中自定义的一个类（我这里是sysuserresponsebo），在项目中我们用 securitycontextholder.getcontext().getauthentication().getprincipal() 这个方法获取当前登录用户信息时，如果是admin用户，则返回的对象是org.springframework.security.core.userdetails.user对象
2、密码需要加密，保存在数据库里面的密码也是加密方式，不允许直接保存明文（这个也是规范）
3、第三个 configure 方法中，我们使用了.anyrequest().access("@urlauthenticationinterceptor.haspermission(request, authentication)")交给这个方法去验证。验证的方法有很多，我们也可以这样去写

.anyrequest().authenticated().withobjectpostprocessor(new objectpostprocessor<filtersecurityinterceptor>() {

			@override
			public <o extends filtersecurityinterceptor> o postprocess(o object) {
				// 权限查询器
				// 设置你有哪些权限
				object.setsecuritymetadatasource(null);
				
				// 权限决策器
				// 判断你有没有权限访问当前的url
				object.setaccessdecisionmanager(null);
				return object;
			}

		})

这里之所以没有用.antmatchers("/xxx").hasrole(“rolet_xxx”)，是因为，一般项目中的权限都是动态的，所有的资源菜单都是可配置的，在这里是无法写死的。当然这个要根据实际项目需求来做。总之配置很灵活，可以随意组合。

3、验证码过滤器那边validatecodefilter一定不能交给spring bean去管理，不然这个过滤器会执行两遍，只能直接new 出来。

adminuserdetailsservice类
    该类是用来在登录的时候，进行登录校验的。也就是校验你的账号密码是否正确（其实这里只根据账号查询，密码的验证是框架里面自带的）。来看下这个类的实现

package com.hp.springboot.admin.security;

import org.slf4j.logger;
import org.slf4j.loggerfactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.autowired;
import org.springframework.security.core.userdetails.userdetails;
import org.springframework.security.core.userdetails.userdetailsservice;
import org.springframework.security.core.userdetails.usernamenotfoundexception;

import com.hp.springboot.admin.convert.sysuserconvert;
import com.hp.springboot.admin.dal.isysuserdao;
import com.hp.springboot.admin.dal.model.sysuser;
import com.hp.springboot.admin.model.response.sysuserresponsebo;
import com.hp.springboot.database.bean.sqlbuilders;
import com.hp.springboot.database.bean.sqlwhere;

/**
 * 描述：security需要的操作用户的接口实现
 * 执行登录,构建authentication对象必须的信息
 * 如果用户不存在，则抛出usernamenotfoundexception异常
 * 作者：黄平
 * 时间：2021年1月12日
 */
public class adminuserdetailsservice implements userdetailsservice {

	private static logger log = loggerfactory.getlogger(adminuserdetailsservice.class);
	
	@autowired
	private isysuserdao sysuserdao;
	
	/**
	 * 执行登录,构建authentication对象必须的信息,
	 */
	@override
	public userdetails loaduserbyusername(string username) throws usernamenotfoundexception {
		log.info("loaduserbyusername with username={}", username);
		
		//根据登录名，查询用户
		sysuser user = sysuserdao.selectone(sqlbuilders.create()
				.withwhere(sqlwhere.builder()
						.eq("login_name", username)
						.build()
						)
				);
		if (user == null) {
			log.warn("loaduserbyusername with user is not exists. with username={}", username);
			throw new usernamenotfoundexception("用户不存在");
		}
		
		// 对象装换，转换成sysuserresponsebo对象
		sysuserresponsebo resp = sysuserconvert.dal2boresponse(user);
		return resp;
	}

}

这个里面很简单，我们的类实现 userdetailsservice 这个接口，并且实现一下loaduserbyusername这个方法。就是根据登录名，查询用户的功能。

这里有必须要主要的：
我们返回值是userdetails，所以sysuserresponsebo必须要实现userdetails这个接口

userdetails里面有好几个必须实现的方法，基本上看方法名就可以猜到是干什么用的，其中最重要的的一个方法

/**
	 * 获取该用户的角色
	 */
	public collection<? extends grantedauthority> getauthorities() {
		return this.authorities;
	}

这个就是获取当前用户所拥有的权限。这个需要根据用户所拥有的角色去获取。这个在上面使用 withobjectpostprocessor 这种方式校验的时候是必须要的，但是我这里.anyrequest().access()方法，在这里校验，并没有使用到这个属性，所以这个也可以直接return null.

第二个configure方法。这里面定义了静态资源，这个跟springmvc的静态资源差不多。重点来说下第三个configure方法
    ①、如果需要，那就加上一个过滤器增加图形验证码校验
    ②、登录成功后处理adminauthenticationsuccesshandler这个类。该类实现了authenticationsuccesshandler接口，必须实现一个方法，直接上代码

@override
	public void onauthenticationsuccess(httpservletrequest request, httpservletresponse response,
			authentication authentication) throws ioexception, servletexception {
		response.setcontenttype(contenttypeconstant.application_json_utf8);
		
		// 获取session对象
		httpsession session = request.getsession();
		
		//设置登录用户session
		setusersession(session);
		
		//查询用户的菜单和按钮
		setusermenu(session);
		
		//session中获取当前登录的用户
		sysuserresponsebo user = securitysessionutil.getsessiondata();
		
		// 更新最近登录时间
		sysuserservice.updatelastlogintime(user.getid());
		
		//项目名称
		session.setattribute("projectname", projectname);
		
		// 注销地址
		session.setattribute("logouturl", adminconstants.logout_url);
		
		// 返回json格式数据
		response<object> resp = response.success();
		try (printwriter out = response.getwriter()) {
			out.write(resp.tostring());
			out.flush();
		}
	}

基本上看注释也就了解每一步的意义。
我们代码中无需写登录的controller，因为这个方法框架已经根据你配置的loginprocessingurl给你生成好了。这个是用户输入用户名密码后，点击登录按钮后执行的操作。能够进入这个方法，那说明用户输入的用户名和密码是正确的，后续只要保存用户的信息，查询用户权限等操作。
    ③、登录失败处理。adminauthenticationfailurehandler。登录失败后交给这个类去处理，看下代码：

package com.hp.springboot.admin.security.handler;

import java.io.ioexception;
import java.io.printwriter;

import javax.servlet.servletexception;
import javax.servlet.http.httpservletrequest;
import javax.servlet.http.httpservletresponse;

import org.slf4j.logger;
import org.slf4j.loggerfactory;
import org.springframework.security.authentication.accountexpiredexception;
import org.springframework.security.authentication.badcredentialsexception;
import org.springframework.security.authentication.credentialsexpiredexception;
import org.springframework.security.authentication.disabledexception;
import org.springframework.security.authentication.insufficientauthenticationexception;
import org.springframework.security.authentication.lockedexception;
import org.springframework.security.core.authenticationexception;
import org.springframework.security.core.userdetails.usernamenotfoundexception;
import org.springframework.security.web.authentication.authenticationfailurehandler;

import com.hp.springboot.admin.exception.validatecodeexception;
import com.hp.springboot.common.bean.response;
import com.hp.springboot.common.constant.contenttypeconstant;

/**
 * 描述：登录失败处理 作者：黄平 时间：2021年1月15日
 */
public class adminauthenticationfailurehandler implements authenticationfailurehandler {

	private static logger log = loggerfactory.getlogger(adminauthenticationfailurehandler.class);

	@override
	public void onauthenticationfailure(httpservletrequest request, httpservletresponse response,
			authenticationexception exception) throws ioexception, servletexception {
		log.warn("login error with exception is {}", exception.getmessage());
		response.setcontenttype(contenttypeconstant.application_json_utf8);
		string message = "";
		if (exception instanceof badcredentialsexception || exception instanceof usernamenotfoundexception) {
			message = "账户名或者密码输入错误!";
		} else if (exception instanceof lockedexception) {
			message = "账户被锁定，请联系管理员!";
		} else if (exception instanceof credentialsexpiredexception) {
			message = "密码过期，请联系管理员!";
		} else if (exception instanceof accountexpiredexception) {
			message = "账户过期，请联系管理员!";
		} else if (exception instanceof disabledexception) {
			message = "账户被禁用，请联系管理员!";
		} else if (exception instanceof validatecodeexception) {
			// 图形验证码输入错误
			message = exception.getmessage();
		} else if (exception instanceof insufficientauthenticationexception) {
			message = exception.getmessage();
		} else {
			message = "登录失败!";
		}
		
		// 返回json格式数据
		response<object> resp = response.error(message);
		try (printwriter out = response.getwriter()) {
			out.write(resp.tostring());
			out.flush();
		}
	}

}

看代码也基本上看出来每一步的作用。有用户名密码错误，有用户被禁用，有过期，锁定等等。我这里前台都是ajax请求，所以这个也是返回json格式，如果你不需要json格式，那可以按照你的要求返回指定的格式。
    ④、注销相关。注销接口也不需要我们在controller里面写，框架会自动根据你的logouturl配置生成注销地址。也可以自定义一个logoutsuccesshandler去在注销后执行。
    ⑤、权限校验。当访问一个除开第一层免过滤列表里面的url的地址时，都会需要权限校验，就都会走到urlauthenticationinterceptor.haspermission(request, authentication)这个方法里面去，这个里面可以根据你的项目的实际逻辑去校验。
    ⑥、异常处理。框架里面处理异常有好多种，这里常用的accessdeniedhandler(登录用户访问无权限的资源)、authenticationentrypoint(匿名用户访问无权限的资源)这些都按照项目的实际需求去写异常处理。
    ⑦、session管理。security框架里面对session管理非常多，可以按照链式调用的方式打开看看。我这里使用了invalidsessionurl来指定session无效后跳转到的地址，maximumsessions同一个账号最多同时在线数。

好了，这样一个最基本的权限控制框架就完成了。
其实我这里只使用了security的一些皮毛而且，他里面集成了非常复杂而又强大的功能，这个需要我们一点一点去发掘他。

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总结

以上是我在项目中使用的一些总结，完整的代码在我的github中 我的github ，欢迎大家留言讨论！！

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