SpringBoot安全管理之Spring Security如何配置

在 Java 開發領域常見的安全性框架有 Shiro 和 Spring Security。 Shiro 是一個輕量級的安全管理框架，提供了認證、授權、會話管理、密碼管理、快取管理等功能。 Spring Security 是一個相對複雜的安全管理框架，功能比Shiro 更加強大，權限控制細粒度更高，對OAuth 2 的支援也很友好，又因為Spring Security 源自Spring 家族，因此可以和Spring 框架無縫整合，特別是Spring Boot 中提供的自動化配置方案，讓Spring Security 的使用更加便利。

Spring Security 的基本設定

基本用法

1. 建立專案新增依賴

建立一個Spring Boot 項目，然後新增spring-boot-starter -security 依賴即可

<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>

2. 新增hello 介面

@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "hello";
    }
}

3. 啟動專案測試

啟動成功後，存取/hello 介面就會自動跳到登入頁面，這個登入頁面是由Spring Security 提供的

預設的使用者名稱是user ，預設的登入密碼則在每次啟動專案時隨機生成，查看專案啟動日誌

Using generated security password: 4f845a17-7b09-479c-8701-48000e89d364

登入成功後，使用者就可以存取/hello 介面了

# #配置使用者名稱和密碼

如果開發者對預設的使用者名稱和密碼不滿意，可以在application.properties 中配置預設的使用者名稱、密碼以及使用者角色

spring. security.user.name=tangsan

spring.security.user.password=tangsan
spring.security.user.roles=admin

##基於記憶體的認證

開發者也可以自訂類別繼承自WebSecurityConfigurer，進而實現對Spring Security 更多的自訂配置，例如基於記憶體的認證，設定方式如下：

@Configuration
public class MyWebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Bean
    PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
    }
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication()
                .withUser("admin").password("123123").roles("ADMIN", "USER")
                .and()
                .withUser("tangsan").password("123123").roles("USER");
    }
}

程式碼解釋：

自訂MyWebSecurityConfig 繼承自WebSecurityConfigurerAdapter ，並重寫configure(AuthenticationManagerBuilder auth) 方法，在該方法中配置兩個用戶，一個用戶是admin ，具備兩個角色ADMIN、USER；另一個用戶是tangsan ，擁有一個角色USER
這裡使用的Spring Security 版本是5.0.6 ，在Spring Security 5.x 中引入了多種密碼加密方式，開發者必須指定一種，此處使用NoOpPasswordEncoder ，即不對密碼進行加密
注意：基於內存的用戶配置，在配置角色時不需要添加“ROLE_” 前綴，這點和後面10.2 節中基於資料庫的認證有差別。

配置完成後，重新啟動項目，就可以使用這裡配置的兩個使用者進行登入了。

HttpSecurity

雖然現在可以實現認證功能，但是受保護的資源都是預設的，而且不能根據實際情況進行角色管理，如果要實現這些功能，就需要重寫WebSecurityConfigurerAdapter中的另一個方法

@Configuration
public class MyWebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Bean
    PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
    }
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication()
                .withUser("root").password("123123").roles("ADMIN", "DBA")
                .and()
                .withUser("admin").password("123123").roles("ADMIN", "USER")
                .and()
                .withUser("tangsan").password("123123").roles("USER");
    }
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**")
                .hasRole("ADMIN")
                .antMatchers("/user/**")
                .access("hasAnyRole('ADMIN','USER')")
                .antMatchers("/db/**")
                .access("hasRole('ADMIN') and hasRole('DBA')")
                .anyRequest()
                .authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .loginProcessingUrl("/login")
                .permitAll()
                .and()
                .csrf()
                .disable();
    }
}

程式碼解釋：

首先配置了三個用戶，root 用戶具備ADMIN 和DBA 的角色，admin 用戶具備ADMIN 和USER 角色，tangsan 用於具備USER 角色
呼叫authorizeRequests() 方法開啟HttpSecurity 的配置，antMatchers() ，hasRole() ，access() 方法配置存取不同的路徑需要不同的用戶及角色
anyRequest()，authenticated() 表示了前面定義的之外，使用者存取其他的URL 都必須認證後存取
formLogin()，loginProcessingUrl(“/login”)，permitAll()，表示開啟表單登錄，前面看到的登錄頁面，同時配置了登錄接口為/login 即可以直接調用/login 接口，發起一個POST 請求進行登錄，登入參數中使用者名稱必須命名為username ，密碼必須命名為password，設定loginProcessingUrl 介面主要是方便Ajax 或行動端呼叫登入介面。最後也配置了 permitAll，表示和登入相關的介面都不需要認證即可存取。
配置完成後，在Controller 中新增以下介面進行測試：

@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("/admin/hello")
    public String admin() {
        return "hello admin";
    }
    @GetMapping("/user/hello")
    public String user() {
        return "hello user";
    }
    @GetMapping("/db/hello")
    public String dba() {
        return "hello dba";
    }
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "hello";
    }
}

根據上文配置，「/admin/hello」 介面root 和admin 使用者俱有訪問權限；“/user/hello” 介面admin 和tangsan 使用者俱有存取權限；“/db/hello” 只有root 使用者有存取權限。瀏覽器中的測試很容易，這裡不再贅述。

登录表单详细配置

目前为止，登录表单一直使用 Spring Security 提供的页面，登录成功后也是默认的页面跳转，但是，前后端分离已经成为企业级应用开发的主流，在前后端分离的开发方式中，前后端的数据交互通过 JSON 进行，这时，登录成功后就不是页面跳转了，而是一段 JSON 提示。要实现这些功能，只需要继续完善上文的配置

@Override
protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
    http.authorizeRequests()
        .antMatchers("/admin/**")
        .hasRole("ADMIN")
        .antMatchers("/user/**")
        .access("hasAnyRole('ADMIN','USER')")
        .antMatchers("/db/**")
        .access("hasRole('ADMIN') and hasRole('DBA')")
        .anyRequest()
        .authenticated()
        .and()
        .formLogin()
        .loginPage("/login_page")
        .loginProcessingUrl("/login")
        .usernameParameter("name")
        .passwordParameter("passwd")
        .successHandler(new AuthenticationSuccessHandler() {
            @Override
            public void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest req,
                                                HttpServletResponse resp,
                                                Authentication auth)
                throws IOException {
                Object principal = auth.getPrincipal();
                resp.setContentType("application/json;charset=utf-8");
                PrintWriter out = resp.getWriter();
                resp.setStatus(200);
                Map<String, Object> map = new HashMap<>();
                map.put("status", 200);
                map.put("msg", principal);
                ObjectMapper om = new ObjectMapper();
                out.write(om.writeValueAsString(map));
                out.flush();
                out.close();
            }
        })
        .failureHandler(new AuthenticationFailureHandler() {
            @Override
            public void onAuthenticationFailure(HttpServletRequest req,
                                                HttpServletResponse resp,
                                                AuthenticationException e)
                throws IOException {
                resp.setContentType("application/json;charset=utf-8");
                PrintWriter out = resp.getWriter();
                resp.setStatus(401);
                Map<String, Object> map = new HashMap<>();
                map.put("status", 401);
                if (e instanceof LockedException) {
                    map.put("msg", "账户被锁定，登录失败!");
                } else if (e instanceof BadCredentialsException) {
                    map.put("msg", "账户名或密码输入错误，登录失败!");
                } else if (e instanceof DisabledException) {
                    map.put("msg", "账户被禁用，登录失败!");
                } else if (e instanceof AccountExpiredException) {
                    map.put("msg", "账户已过期，登录失败!");
                } else if (e instanceof CredentialsExpiredException) {
                    map.put("msg", "密码已过期，登录失败!");
                } else {
                    map.put("msg", "登录失败!");
                }
                ObjectMapper om = new ObjectMapper();
                out.write(om.writeValueAsString(map));
                out.flush();
                out.close();
            }
        })
        .permitAll()
        .and()
        .csrf()
        .disable();
}

代码解释：

• loginPage(“/login_page”) 表示如果用户未获授权就访问一个需要授权才能访问的接口，就会自动跳转到 login_page 页面让用户登录，这个 login_page 就是开发者自定义的登录页面，而不再是 Spring Security 提供的默认登录页

• loginProcessingUrl(“/login”) 表示登录请求处理接口，无论是自定义登录页面还是移动端登录，都需要使用该接口

• usernameParameter(“name”)，passwordParameter(“passwd”) 定义了认证所需要的用户名和密码的参数，默认用户名参数是 username，密码参数是 password，可以在这里定义

• successHandler() 方法定义了登录成功的处理逻辑。用户登录成功后可以跳转到某一个页面，也可以返回一段 JSON ，这个要看具体业务逻辑，此处假设是第二种，用户登录成功后，返回一段登录成功的 JSON 。onAuthenticationSuccess 方法的第三个参数一般用来获取当前登录用户的信息，在登录后，可以获取当前登录用户的信息一起返回给客户端

• failureHandler 方法定义了登录失败的处理逻辑，和登录成功类似，不同的是，登录失败的回调方法里有一个 AuthenticationException 参数，通过这个异常参数可以获取登录失败的原因，进而给用户一个明确的提示

配置完成后，使用 Postman 进行测试

如果登录失败也会有相应的提示

注销登录配置

如果想要注销登录，也只需要提供简单的配置即可

@Override
protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
    http.authorizeRequests()
        .antMatchers("/admin/**")
        .hasRole("ADMIN")
        .antMatchers("/user/**")
        .access("hasAnyRole('ADMIN','USER')")
        .antMatchers("/db/**")
        .access("hasRole('ADMIN') and hasRole('DBA')")
        .anyRequest()
        .authenticated()
        .and()
        .formLogin()
        .loginPage("/login_page")
        .loginProcessingUrl("/login")
        .usernameParameter("name")
        .passwordParameter("passwd")
        .successHandler(new AuthenticationSuccessHandler() {
            @Override
            public void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest req,
                                                HttpServletResponse resp,
                                                Authentication auth)
                throws IOException {
                Object principal = auth.getPrincipal();
                resp.setContentType("application/json;charset=utf-8");
                PrintWriter out = resp.getWriter();
                resp.setStatus(200);
                Map<String, Object> map = new HashMap<>();
                map.put("status", 200);
                map.put("msg", principal);
                ObjectMapper om = new ObjectMapper();
                out.write(om.writeValueAsString(map));
                out.flush();
                out.close();
            }
        })
        .failureHandler(new AuthenticationFailureHandler() {
            @Override
            public void onAuthenticationFailure(HttpServletRequest req,
                                                HttpServletResponse resp,
                                                AuthenticationException e)
                throws IOException {
                resp.setContentType("application/json;charset=utf-8");
                PrintWriter out = resp.getWriter();
                resp.setStatus(401);
                Map<String, Object> map = new HashMap<>();
                map.put("status", 401);
                if (e instanceof LockedException) {
                    map.put("msg", "账户被锁定，登录失败!");
                } else if (e instanceof BadCredentialsException) {
                    map.put("msg", "账户名或密码输入错误，登录失败!");
                } else if (e instanceof DisabledException) {
                    map.put("msg", "账户被禁用，登录失败!");
                } else if (e instanceof AccountExpiredException) {
                    map.put("msg", "账户已过期，登录失败!");
                } else if (e instanceof CredentialsExpiredException) {
                    map.put("msg", "密码已过期，登录失败!");
                } else {
                    map.put("msg", "登录失败!");
                }
                ObjectMapper om = new ObjectMapper();
                out.write(om.writeValueAsString(map));
                out.flush();
                out.close();
            }
        })
        .permitAll()
        .and()
        .logout()
        .logoutUrl("/logout")
        .clearAuthentication(true)
        .invalidateHttpSession(true)
        .addLogoutHandler(new LogoutHandler() {
            @Override
            public void logout(HttpServletRequest req,
                               HttpServletResponse resp,
                               Authentication auth) {
            }
        })
        .logoutSuccessHandler(new LogoutSuccessHandler() {
            @Override
            public void onLogoutSuccess(HttpServletRequest req,
                                        HttpServletResponse resp,
                                        Authentication auth)
                throws IOException {
                resp.sendRedirect("/login_page");
            }
        })
        .and()
        .csrf()
        .disable();
}

代码解释：

• logout() 表示开启注销登录的配置

• logoutUrl(“/logout”) 表示注销登录请求 URL 为 /logout ，默认也是 /logout

• clearAuthentication(true) 表示是否清楚身份认证信息，默认为 true

• invalidateHttpSession(true) 表示是否使 Session 失效，默认为 true

• addLogoutHandler 方法中完成一些数据清楚工作，例如 Cookie 的清楚

• logoutSuccessHandler 方法用于处理注销成功后的业务逻辑，例如返回一段 JSON 提示或者跳转到登录页面等

多个 HttpSecurity

如果业务比较复杂，也可以配置多个 HttpSecurity ，实现对 WebSecurityConfigurerAdapter 的多次扩展

@Configuration
public class MultiHttpSecurityConfig {
    @Bean
    PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
    }
    @Autowired
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication()
                .withUser("admin").password("123123").roles("ADMIN", "USER")
                .and()
                .withUser("tangsan").password("123123").roles("USER");
    }
    @Configuration
    @Order(1)
    public static class AdminSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter{
        @Override
        protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
            http.antMatcher("/admin/**").authorizeRequests()
                    .anyRequest().hasRole("ADMIN");
        }
    }
    @Configuration
    public static class OtherSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter{
        @Override
        protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
            http.authorizeRequests()
                    .anyRequest().authenticated()
                    .and()
                    .formLogin()
                    .loginProcessingUrl("/login")
                    .permitAll()
                    .and()
                    .csrf()
                    .disable();
        }
    }
}

代码解释：

• 配置多个 HttpSecurity 时，MultiHttpSecurityConfig 不需要继承 WebSecurityConfigurerAdapter ，在 MultiHttpSecurityConfig 中创建静态内部类继承 WebSecurityConfigurerAdapter 即可，静态内部类上添加 @Configuration 注解和 @Order注解，数字越大优先级越高，未加 @Order 注解的配置优先级最低

• AdminSecurityConfig 类表示该类主要用来处理 “/admin/**” 模式的 URL ，其它 URL 将在 OtherSecurityConfig 类中处理

密码加密

1. 为什么要加密

略

2. 加密方案

Spring Security 提供了多种密码加密方案，官方推荐使用 BCryptPasswordEncoder，BCryptPasswordEncoder 使用 BCrypt 强哈希函数，开发者在使用时可以选择提供 strength 和 SecureRandom 实例。strength 越大，密码的迭代次数越多，密钥迭代次数为 2^strength 。strength 取值在 4~31 之间，默认为 10 。

3. 实践

只需要修改上文配置的 PasswordEncoder 这个 Bean 的实现即可

 @Bean
PasswordEncoder passwordEncoder() {
    return new BCryptPasswordEncoder(10);
}

参数 10 就是 strength ，即密钥的迭代次数（也可以不配置，默认为 10）。

使用以下方式获取加密后的密码。

public static void main(String[] args) {
    BCryptPasswordEncoder bCryptPasswordEncoder = new BCryptPasswordEncoder(10);
    String encode = bCryptPasswordEncoder.encode("123123");
    System.out.println(encode);
}

修改配置的内存用户的密码

auth.inMemoryAuthentication()
    .withUser("admin")
    .password("$2a$10$.hZESNfpLSDUnuqnbnVaF..Xb2KsAqwvzN7hN65Gd9K0VADuUbUzy")
    .roles("ADMIN", "USER")
    .and()
    .withUser("tangsan")
    .password("$2a$10$4LJ/xgqxSnBqyuRjoB8QJeqxmUeL2ynD7Q.r8uWtzOGs8oFMyLZn2")
    .roles("USER");

虽然 admin 和 tangsan 加密后的密码不一样，但是明文都是 123123 配置完成后，使用 admin/123123，或 tangsan/123123 就可以实现登录，一般情况下，用户信息是存储在数据库中的，因此需要用户注册时对密码进行加密处理

@Service
public class RegService {
    public int reg(String username, String password) {
        BCryptPasswordEncoder encoder = new BCryptPasswordEncoder(10);
        String encodePasswod = encoder.encode(password);
        return saveToDb(username, encodePasswod);
    }
    private int saveToDb(String username, String encodePasswod) {
        // 业务处理
        return 0;
    }
}

用户将密码从前端传来之后，通过 BCryptPasswordEncoder 实例中的 encode 方法对密码进行加密处理，加密完成后将密文存入数据库。

方法安全

上文介绍的认证和授权都是基于 URL 的，开发者也可通过注解来灵活配置方法安全，使用相关注解，首先要通过 @EnableGlobalMethodSecurity 注解开启基于注解的安全配置

@Configuration
@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true,securedEnabled = true)
public class MultiHttpSecurityConfig{
}

代码解释：

• prePostEnabled = true 会解锁 @PreAuthorize 和 @PostAuthorize 两个注解， @PreAuthorize 注解会在方法执行前进行验证，而 @PostAuthorize 注解在方法执行后进行验证

• securedEnabled = true 会解锁 @Secured 注解

开启注解安全后，创建一个 MethodService 进行测试

@Service
public class MethodService {
    @Secured("ROLE_ADMIN")
    public String admin() {
        return "hello admin";
    }
    @PreAuthorize("hasRole('ADMIN') and hasRole('DBA')")
    public String dba() {
        return "hello dba";
    }
    @PreAuthorize("hasAnyRole('ADMIN','DBA','USER')")
    public String user() {
        return "user";
    }
}

代码解释：

• @Secured(“ROLE_ADMIN”) 注解表示访问该方法需要 ADMIN 角色，注意这里需要在角色前加一个前缀 ROLE_

• @PreAuthorize(“hasRole(‘ADMIN’) and hasRole(‘DBA’)”) 注解表示访问该方法既需要 ADMIN 角色又需要 DBA 角色

• @PreAuthorize(“hasAnyRole(‘ADMIN’,‘DBA’,‘USER’)”) 表示访问该方法需要 ADMIN 、DBA 或 USER 角色中至少一个

• @PostAuthorize 和 @PreAuthorize 中都可以使用基于表达式的语法

最后在 Controller 中注入 Service 并调用 Service 中的方法进行测试

@RestController
public class HelloController {
    @Autowired
    MethodService methodService;
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        String user = methodService.user();
        return user;
    }
    @GetMapping("/hello2")
    public String hello2() {
        String admin = methodService.admin();
        return admin;
    }
    @GetMapping("/hello3")
    public String hello3() {
        String dba = methodService.dba();
        return dba;
    }
}

admin 访问 hello

admin 访问 hello2

admin 访问 hello3

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