Spring Security权限控制

一、认证和授权概念

　权限控制，就是认证和授权

　认证：系统提供的用于识别用户身份的功能，通常提供用户名和密码进行登录其实就是在进行认证，认证的目的是让系统知道你是谁。

　授权：用户认证成功后，需要为用户授权，其实就是指定当前用户可以操作哪些功能。

二、Spring Security简介

　Spring Security是 Spring提供的安全认证服务的框架。 使用Spring Security可以帮助我们来简化认证和授权的过程。

　官网：https://spring.io/projects/spring-security

　　

　对应的maven坐标：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.security</groupId>
  <artifactId>spring-security-web</artifactId>
  <version>5.0.5.RELEASE</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.security</groupId>
  <artifactId>spring-security-config</artifactId>
  <version>5.0.5.RELEASE</version>
</dependency>

　常用的权限框架除了Spring Security，还有Apache的shiro框架。

三、Spring Security入门案例

1. 工程搭建

　创建maven工程，打包方式为war，为了方便起见我们可以让入门案例工程依赖health_interface，这 样相关的依赖都继承过来了。

　pom.xml

<?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 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

  <groupId>com.itheima</groupId>
  <artifactId>springsecuritydemo</artifactId>
  <version>1.0-SNAPSHOT</version>
  <packaging>war</packaging>

  <properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
  </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.itheima</groupId>
            <artifactId>health_interface</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.tomcat.maven</groupId>
                <artifactId>tomcat7-maven-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <!-- 指定端口 -->
                    <port>85</port>
                    <!-- 请求路径 -->
                    <path>/</path>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

　提供index.html页面，内容为hello Spring Security!!

2. 配置web.xml

　在web.xml中主要配置SpringMVC的DispatcherServlet和用于整合第三方框架的 DelegatingFilterProxy，用于整合Spring Security。

<!DOCTYPE web-app PUBLIC
        "-//Sun Microsystems, Inc.//DTD Web Application 2.3//EN"
        "http://java.sun.com/dtd/web-app_2_3.dtd" >
<web-app>
  <display-name>Archetype Created Web Application</display-name>
  <filter>
    <!--
      DelegatingFilterProxy用于整合第三方框架
      整合Spring Security时过滤器的名称必须为springSecurityFilterChain，
      否则会抛出NoSuchBeanDefinitionException异常
    -->
    <filter-name>springSecurityFilterChain</filter-name>
    <filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxy</filter-class>
  </filter>
  <filter-mapping>
    <filter-name>springSecurityFilterChain</filter-name>
    <!--访问index.html就会进入到springsecurity框架-->
    <url-pattern>/*</url-pattern>
  </filter-mapping>
  <servlet>
    <servlet-name>springmvc</servlet-name>
    <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
    <!-- 指定加载的配置文件 ，通过参数contextConfigLocation加载 -->
    <init-param>
      <param-name>contextConfigLocation</param-name>
      <param-value>classpath:spring-security.xml</param-value>
    </init-param>
    <load-on-startup>1</load-on-startup>
  </servlet>
  <servlet-mapping>
    <servlet-name>springmvc</servlet-name>
    <url-pattern>*.do</url-pattern>
  </servlet-mapping>
</web-app>

3. 配置spring-security.xml

　在spring-security.xml中主要配置Spring Security的拦截规则和认证管理器。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo"
       xmlns:mvc="http://www.springframework.org/schema/mvc"
       xmlns:security="http://www.springframework.org/schema/security"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
 　　　　　　　　　　　　　　　　http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
　　　　　　　　　　　　　　　　 http://www.springframework.org/schema/mvc
 　　　　　　　　　　　　　　　　http://www.springframework.org/schema/mvc/spring-mvc.xsd
　　 　　　　　　　　　　　　　　http://code.alibabatech.com/schema/dubbo
 　　　　　　　　　　　　　　　　http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd
 　　　　　　　　　　　　　　　　http://www.springframework.org/schema/context
 　　　　　　　　　　　　　　　　http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd
                         　 http://www.springframework.org/schema/security
                            http://www.springframework.org/schema/security/spring-security.xsd">
    <!--
        http：用于定义相关权限控制
        auto-config：是否自动配置
                        设置为true时框架会提供默认的一些配置，例如提供默认的登录页面、登出处理等
                        设置为false时需要显示提供登录表单配置，否则会报错
        use-expressions：用于指定intercept-url中的access属性是否使用表达式，即是否使用表达式来描述权限
    -->
    <security:http auto-config="true" use-expressions="true">
        <!--
            intercept-url：定义一个拦截规则
            pattern：对哪些url进行权限控制，配置拦截规则，/**表示拦截所有请求
            access：指定所需的访问角色或访问权限，在请求对应的URL时需要什么权限，默认配置时它应该是一个以逗号分隔的角色列表，
  　　　　　　　　　　 请求的用户只需拥有其中的一个角色就能成功访问对应的URL
        -->
        <security:intercept-url pattern="/**"  access="hasRole('ROLE_ADMIN')" />
    </security:http>
    <!--
        authentication-manager：认证管理器，用于处理认证操作
    -->
    <security:authentication-manager>
        <!--
            authentication-provider：认证提供者，执行具体的认证逻辑
        -->
        <security:authentication-provider>
            <!--
                user-service：用于获取用户信息，提供给authentication-provider进行认证
            -->
            <security:user-service>
                <!--
                    user：定义用户信息，可以指定用户名、密码、角色，后期可以改为从数据库查询用户信息
  　　　　　　　　　　 {noop}：表示当前使用的密码为明文
                -->
                <security:user name="admin" 
                               password="{noop}admin" 
                               authorities="ROLE_ADMIN">
             </security:user>
            </security:user-service>
        </security:authentication-provider>
    </security:authentication-manager>
</beans>

四、对入门案例改进

　前面我们已经完成了Spring Security的入门案例，通过入门案例我们可以看到，Spring Security将我们项目中的所有资源都保护了起来，要访问这些资源必须要完成认证而且需要具有ROLE_ADMIN角色。

　但是入门案例中的使用方法离我们真实生产环境还差很远，还存在如下一些问题：

　　1、项目中我们将所有的资源（所有请求URL）都保护起来，实际环境下往往有一些资源不需要认证也可以访问，也就是可以匿名访问。

　　2、登录页面是由框架生成的，而我们的项目往往会使用自己的登录页面。

　　3、直接将用户名和密码配置在了配置文件中，而真实生产环境下的用户名和密码往往保存在数据库中。

　　4、在配置文件中配置的密码使用明文，这非常不安全，而真实生产环境下密码需要进行加密。

　本章节需要对这些问题进行改进。

1. 配置可匿名访问的资源

　第一步：在项目中创建pages目录，在pages目录中创建a.html和b.html

　第二步：在spring-security.xml文件中配置，指定哪些资源可以匿名访问（不登录访问）

<!--
  http：用于定义相关权限控制
  指定哪些资源不需要进行权限校验，可以使用通配符
-->
<security:http security="none" pattern="/pages/a.html" />
<security:http security="none" pattern="/paegs/b.html" />
<security:http security="none" pattern="/pages/**"></security:http>

　通过上面的配置可以发现，pages目录下的文件可以在没有认证的情况下任意访问。

2. 使用指定的登录页面

　第一步：提供login.html作为项目的登录页面

<html>
<head>
    <title>登录</title>
</head>
<body>
    <form action="/login.do" method="post">
       username：<input type="text" name="username"><br>
       password：<input type="password" name="password"><br>
        <input type="submit" value="submit">
    </form>
</body>
</html>

　第二步：修改spring-security.xml文件，指定login.html页面可以匿名访问

<security:http security="none" pattern="/login.html" />

　第三步：修改spring-security.xml文件，加入表单登录信息的配置

<!--
  form-login：定义表单登录信息
　login-page：指定登录页面访问url
　login-processing-url：对应表单action请求地址
　default-target-url：登录认证成功后跳转的url
　authentication-failure-url：认证失败后跳转的url
-->
<security:form-login login-page="/login.html"
                     username-parameter="username"
                     password-parameter="password"
                     login-processing-url="/login.do"
                     default-target-url="/index.html"
                     authentication-failure-url="/login.html"
                     />

　　如果要使用自己指定的页面作为登录页面，必须配置登录表单，页面提交的登录表单请求是由框架负责处理。

　第四步：修改spring-security.xml文件，关闭CsrfFilter过滤

<!--
  csrf：对应CsrfFilter过滤器
  disabled：是否启用CsrfFilter过滤器，如果使用自定义登录页面需要关闭此项，否则登录操作会被禁用（403）
-->
<security:csrf disabled="true"></security:csrf>

3. 从数据库查询用户信息

　如果我们要从数据库动态查询用户信息，就必须按照spring security框架的要求提供一个实现UserDetailsService接口的实现类，并按照框架的要求进行配置即可。框架会自动调用实现类中的方法并自动进行密码校验。

　实现类代码：

package com.itheima.security;

import org.springframework.security.core.GrantedAuthority;
import org.springframework.security.core.authority.SimpleGrantedAuthority;
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 java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class UserService implements UserDetailsService {

    //模拟数据库中的用户数据
    public  static  Map<String, com.itheima.pojo.User> map = new HashMap<>();
    static {
        com.itheima.pojo.User user1 = new com.itheima.pojo.User();
        user1.setUsername("admin");
        user1.setPassword("admin");
        com.itheima.pojo.User user2 = new com.itheima.pojo.User();
        user2.setUsername("xiaoming");
        user2.setPassword("1234");
        map.put(user1.getUsername(),user1);
        map.put(user2.getUsername(),user2);
   }
    /**
     * 根据用户名加载用户信息
     * @param username
     * @return
     * @throws UsernameNotFoundException
     */
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        System.out.println("username:" + username);
        com.itheima.pojo.User userInDb = map.get(username);//模拟根据用户名查询数据库
        if(userInDb == null){
           //根据用户名没有查询到用户
            return null;
       }
        //模拟数据库中的密码，后期需要查询数据库
        String passwordInDb = "{noop}" + userInDb.getPassword();
        List<GrantedAuthority> list = new ArrayList<>();
        //授权，后期需要改为查询数据库动态获得用户拥有的权限和角色
        list.add(new SimpleGrantedAuthority("add"));
        list.add(new SimpleGrantedAuthority("delete"));
        list.add(new SimpleGrantedAuthority("ROLE_ADMIN"));
     
        UserDetails user = new User(username,passwordInDb,list);
        return user;
   }
}    

　spring-security.xml：

<!--
  authentication-manager：认证管理器，用于处理认证操作
-->
<security:authentication-manager>
  <!--
    authentication-provider：认证提供者，执行具体的认证逻辑
  -->
  <security:authentication-provider user-service-ref="userService">
  </security:authentication-provider>
</security:authentication-manager>
<bean id="userService" class="com.itheima.security.UserService"></bean>

　本章节我们提供了UserService实现类，并且按照框架的要求实现了UserDetailsService接口。在spring配置文件中注册UserService，指定其作为认证过程中根据用户名查询用户信息的处理类。当我们进行登录操作时，spring security框架会调用UserService的loadUserByUsername方法查询用户信息，并根据此方法中提供的密码和用户页面输入的密码进行比对来实现认证操作。

4. 对密码进行加密

　前面我们使用的密码都是明文的，这是非常不安全的。一般情况下用户的密码需要进行加密后再保存到数据库中。

　常见的密码加密方式有：

　　3DES、AES、DES：使用对称加密算法，可以通过解密来还原出原始密码

　　MD5、SHA1：使用单向HASH算法，无法通过计算还原出原始密码，但是可以建立彩虹表进行查表破 解

　　bcrypt：将salt随机并混入最终加密后的密码，验证时也无需单独提供之前的salt，从而无需单独处理 salt问题

　加密后的格式一般为：

$2a$10$/bTVvqqlH9UiE0ZJZ7N2Me3RIgUCdgMheyTgV0B4cMCSokPa.6oCa

　　加密后字符串的长度为固定的60位。其中：$是分割符，无意义；2a是bcrypt加密版本号；10是cost的值；而后的前22位是salt值；再然后的字符串就是密码的密文了。

　实现步骤：

　　第一步：在spring-security.xml文件中指定密码加密对象

<!--配置密码加密对象-->
<bean id="passwordEncoder" 
      class="org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder" 
/>
<!--认证管理器，用于处理认证操作-->
<security:authentication-manager>
  <!--认证提供者，执行具体的认证逻辑-->
  <security:authentication-provider user-service-ref="userService">
    <!--指定密码加密策略-->
    <security:password-encoder ref="passwordEncoder" />
  </security:authentication-provider>
</security:authentication-manager>
<!--开启spring注解使用-->
<context:annotation-config></context:annotation-config>

　　第二步：修改UserService实现类

package com.itheima.security;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.security.core.GrantedAuthority;
import org.springframework.security.core.authority.SimpleGrantedAuthority;
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.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class UserService implements UserDetailsService {
    @Autowired
    private BCryptPasswordEncoder passwordEncoder;
    public  Map<String, com.itheima.pojo.User> map = new HashMap<>();//模拟数据库中的用户数据
    public void initData(){
        com.itheima.pojo.User user1 = new com.itheima.pojo.User();
        user1.setUsername("admin");
        user1.setPassword(passwordEncoder.encode("admin"));
        com.itheima.pojo.User user2 = new com.itheima.pojo.User();
        user2.setUsername("xiaoming");
        user2.setPassword(passwordEncoder.encode("1234"));
        map.put(user1.getUsername(),user1);
        map.put(user2.getUsername(),user2);
   }
    /**
     * 根据用户名加载用户信息
     * @param username
     * @return
     * @throws UsernameNotFoundException
     */
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        initData();
        System.out.println("username:" + username);
        com.itheima.pojo.User userInDb = map.get(username);//模拟根据用户名查询数据库
        if(userInDb == null){
            //根据用户名没有查询到用户
            return null;
       }
        String passwordInDb = userInDb.getPassword();//模拟数据库中的密码，后期需要查询数据库
        List<GrantedAuthority> list = new ArrayList<>();
        //授权，后期需要改为查询数据库动态获得用户拥有的权限和角色
        list.add(new SimpleGrantedAuthority("add"));
        list.add(new SimpleGrantedAuthority("delete"));
        list.add(new SimpleGrantedAuthority("ROLE_ADMIN"));
        UserDetails user = new User(username,passwordInDb,list);
        return user;
   }
}

5. 配置多种校验规则

　为了测试方便，首先在项目中pages目录下创建a.html、b.html、c.html、d.html几个页面

　修改spring-security.xml文件：

<!--只要认证通过就可以访问-->
<security:intercept-url pattern="/index.jsp"  access="isAuthenticated()" />
<security:intercept-url pattern="/pages/a.html"  access="isAuthenticated()" />
<!--拥有add权限就可以访问b.html页面-->
<security:intercept-url pattern="/pages/b.html"  access="hasAuthority('add')" />
<!--拥有ROLE_ADMIN角色就可以访问c.html页面-->
<security:intercept-url pattern="/pages/c.html"  access="hasRole('ROLE_ADMIN')" />
<!--拥有ROLE_ADMIN角色就可以访问d.html页面，注意：此处虽然写的是ADMIN角色，框架会自动加上前缀ROLE_-->
<security:intercept-url pattern="/pages/d.html"  access="hasRole('ADMIN')" />

6. 注解方式权限控制

　Spring Security除了可以在配置文件中配置权限校验规则，还可以使用注解方式控制类中方法的调用。

　例如Controller中的某个方法要求必须具有某个权限才可以访问，此时就可以使用Spring Security框架提供的注解方式进行控制。

　实现步骤：

　　第一步：在spring-security.xml文件中配置组件扫描，用于扫描Controller

<mvc:annotation-driven></mvc:annotation-driven>
<context:component-scan base-package="com.itheima.controller"></context:component-scan>

　　第二步：在spring-security.xml文件中开启权限注解支持

<!--开启注解方式权限控制-->
<security:global-method-security pre-post-annotations="enabled" />

　　第三步：创建Controller类并在Controller的方法上加入注解进行权限控制

package com.itheima.controller;

import org.springframework.security.access.prepost.PreAuthorize;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;

@RestController
@RequestMapping("/hello")
public class HelloController {

    @RequestMapping("/add")
    @PreAuthorize("hasAuthority('add')")//表示用户必须拥有add权限才能调用当前方法
    public String add(){
        System.out.println("add...");
        return "success";
   }

    @RequestMapping("/delete")
    @PreAuthorize("hasRole('ROLE_ADMIN')")//表示用户必须拥有ROLE_ADMIN角色才能调用当前方法
    public String delete(){
        System.out.println("delete...");
        return "success";
   }
}

7. 退出登录

　用户完成登录后Spring Security框架会记录当前用户认证状态为已认证状态，即表示用户登录成功了。

　那用户如何退出登录呢？我们可以在spring-security.xml文件中进行如下配置：

<!--
  logout：退出登录
  logout-url：退出登录操作对应的请求路径
  logout-success-url：退出登录后的跳转页面
　invalidate-session：将当前session失效
-->
<security:logout logout-url="/logout.do" logout-success-url="/login.html" invalidate-session="true"/>

　通过上面的配置可以发现，如果用户要退出登录，只需要请求/logout.do这个URL地址就可以，同时会将当前session失效，最后页面会跳转到login.html页面。