深入解析：基于Spring Boot 3 + Spring Security6 + JWT + Redis实现登录、token身份认证

基于Spring Boot3实现Spring Security6 + JWT + Redis实现登录、token身份认证。

• 用户从数据库中获取。
• 使用RESTFul风格的APi进行登录。
• 使用JWT生成token。
• 使用Redis进行登录过期判断。
• 所有的工具类和数据结构在源码中都有。

系列文章指路??
系列文章-基于SpringBoot3创建项目并配置常用的工具和一些常用的类

项目源码??
/shijizhe/boot-test

文章目录

• • 依赖版本
  • 原理
  • 代码结构
  • • security 配置
    • 用户登录、注册controller，用户服务
    • 用到的工具类
  • 注册 AuthController.register
  • 登录
  • • 1.登录API：AuthController.login
    • 2. 登录过滤器：继承UsernamePasswordAuthenticationFilter
    • 3.身份认证：实现AuthenticationProvider
    • 4.从数据库中查询用户信息：实现UserDetailsService
    • 5. Security配置: 使用注解@EnableWebSecurity
  • token身份认证
  • • 1. token身份认证过滤器： OncePerRequestFilter
  • UserAuthUtils
  • • getUserId
  • 用户登出
  • • 实现LogoutSuccessHandler
    • 修改Security配置 : YaSecurityConfig
  • 下一步的计划
  • 参考文章

依赖版本

• Spring Boot 3.0.6
• Spring Security 6.0.3

原理

这张图大家已经估计已经看过很多次了。

实现登录认证的过程，其实就是对上述的类按照自己的需求进行自定义扩展的过程。具体不多讲了，别的文章里讲得比我透彻。

show you my code.

代码结构

security 配置

用户登录、注册controller，用户服务

用到的工具类

注册 AuthController.register

将用户密码使用BCrypt加密存储。

    @PostMapping("/register")
    @Operation(summary = "register", description = "用户注册")
    public Object register(@RequestBody @Valid UserRegisterDTO userRegisterDTO) {
        YaUser userById = userService.getUserById(userRegisterDTO.getUserId());
        if(Objects.nonNull(userById)){
            return BaseResult.fail("用户id已存在");
        }
        try {
            BCryptPasswordEncoder encoder = new BCryptPasswordEncoder();
            YaUser yaUser = UserRegisterMapper.INSTANCE.registerToUser(userRegisterDTO);
            yaUser.setUserPassword(encoder.encode(userRegisterDTO.getUserPassword()));
            userService.insertUser(yaUser);
            return BaseResult.success("用户注册成功");
        }catch (Exception e){
            return BaseResult.fail("用户注册过程中遇到异常：" + e);
        }
    }

登录

1.登录API：AuthController.login

我们使用RESTFul风格的API来代替表单进行登录。这个接口只是提供一个Swagger调用登录接口的入口，实际逻辑由Filter控制。

2. 登录过滤器：继承UsernamePasswordAuthenticationFilter

拦截指定的登录请求，交给AuthenticationProvider处理。对Provider返回的登录结果进行处理。

• 通过指定filterProcessesUrl,指定登录接口的路径。

• 登录失败，将异常信息返回前端。

• 登录成功，通过JwtUtils生成token，放入响应header中。并将token和用户信息(json字符串)存入Redis中。

• 通过JwtUtils生成token设置为永不过期，存入Redis的token过期时间设置为30分钟，以便后边做登录过期的判断。

  /**

  • 拦截登陆过滤器

  • @author Ya Shi

  • @since 2024/3/21 16:20
    */
    @Slf4j
    public class YaLoginFilter extends UsernamePasswordAuthenticationFilter {
    private final RedisUtils redisUtils;

    private final Long expiration;

    public YaLoginFilter(AuthenticationManager authenticationManager, RedisUtils redisUtils, Long expiration) {
    this.expiration = expiration;
    this.redisUtils = redisUtils;
    super.setAuthenticationManager(authenticationManager);
    super.setPostOnly(true);
    super.setFilterProcessesUrl(“/auth/login”);
    super.setUsernameParameter(“userId”);
    super.setPasswordParameter(“userPassword”);
    }

    @SneakyThrows
    @Override
    public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws AuthenticationException {
    log.info(“YaLoginFilter authentication start”);
    // 数据是通过 RequestBody 传输
    UserLoginDTO user = JSON.parseObject(request.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8, UserLoginDTO.class);

     return super.getAuthenticationManager().authenticate(
             new UsernamePasswordAuthenticationToken(user.getUserId(), user.getUserPassword())
     );

    }

    @Override
    protected void successfulAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
    FilterChain chain,
    Authentication authResult) {
    log.info(“YaLoginFilter authentication success: {}”, authResult);
    // 如果验证成功, 就生成Token并返回
    UserDetails userDetails = (UserDetails) authResult.getPrincipal();
    String userId = userDetails.getUsername();
    String token = JwtUtils.generateToken(userId);
    response.setHeader(TOKEN_HEADER, TOKEN_PREFIX + token);
    // 将token存入Redis中
    redisUtils.set(REDIS_KEY_AUTH_TOKEN + userId, token, expiration);
    log.info(“YaLoginFilter authentication end”);
    // 将UserDetails存入redis中
    redisUtils.set(REDIS_KEY_AUTH_USER_DETAIL + userId, JSON.toJSONString(userDetails), 1, TimeUnit.DAYS);

     ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.SUCCESS.code, "登陆成功"));
     log.info("YaLoginFilter authentication end");

    }

    /**

    • 如果 attemptAuthentication 抛出 AuthenticationException 则会调用这个方法
      */
      @Override
      protected void unsuccessfulAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
      AuthenticationException failed) throws IOException {
      log.info(“YaLoginFilter authentication failed: {}”, failed.getMessage());
      ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED.code, “登陆失败：” + failed.getMessage()));
      }

3.身份认证：实现AuthenticationProvider

调用UserDetailsService查询用户的账户、权限信息与登录接口输入的账户、密码对比。认证通过则返回用户信息。

/**
 * 

 *  自定义认证
 * 
 *
 * @author Ya Shi
 * @since 2024/3/21 15:00
 */
@Component
public class YaAuthenticationProvider implements AuthenticationProvider {
    @Autowired
    YaUserDetailService userDetailService;
    @Autowired
    PasswordEncoder passwordEncoder;
    @Override
    public Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException {
        // 获取用户输入的用户名和密码
        String username = authentication.getName();
        String password = authentication.getCredentials().toString();
        UserDetails userDetails = userDetailService.loadUserByUsername(username);
        boolean matches = passwordEncoder.matches(password, userDetails.getPassword());
        if(!matches){
            throw new AuthenticationException("User password error."){};
        }
        return new UsernamePasswordAuthenticationToken(userDetails, userDetails.getPassword(), userDetails.getAuthorities());
    }
    @Override
    public boolean supports(Class authentication) {
        return UsernamePasswordAuthenticationToken.class.isAssignableFrom(authentication);
    }
}

4.从数据库中查询用户信息：实现UserDetailsService

从数据库中查询出用户的信息，供AuthenticationProvider登录认证时使用。

• 用户权限这块，目前还没用到，可以忽略。用户鉴权可能后边会单独补上。

• 为什么这里没先从Redis取用户信息？

  1. 如果权限或者用户信息变更这里取不到
  2. Redis里不建议存储用户密码。

  /**

  • 继承UserDetailsService,实现自定义登陆认证

  • @author Ya Shi

  • @since 2024/3/19 11:32
    */
    @Service
    public class YaUserDetailService implements UserDetailsService {

    @Autowired
    UserService userService;
    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
    YaUser user = userService.getUserById(username);
    if(Objects.isNull(user)){
    throw new UsernameNotFoundException(“User not Found.”);
    }
    List roles = userService.listRoleById(username);
    List authorities = new ArrayList<>(roles.size());
    roles.forEach( role -> authorities.add(new SimpleGrantedAuthority(role.getRoleId())));

     return new User(username, user.getUserPassword(), authorities);

    }
    }

5. Security配置: 使用注解@EnableWebSecurity

• 注意：Spring Security 6 配置不再继承adapterextends WebSecurityConfigurerAdapter，而是使用@EnableWebSecurity。

• YaTokenFilter是token身份认证过滤器，每次请求都会拦截，然后校验请求header中的token，这个下面会讲。

• 配置了身份认证过滤器以后，每个请求都会被拦截，即使是在过滤链中配置了permitAll()，还是会返回请求403.

  1. 因此，针对匿名请求、静态资源和swagger请求，在WebSecurityCustomizer中配置WebSecurity.ignoring，相当于直接绕过所有的Filter
  2. 针对登录和注册请求，在身份过滤器中额外配置白名单，单独放行。

• 自己学习的过程中，很多文章没有按照代码执行顺序去讲，登录和身份认证也是混着讲的，导致整个登录认证的流程理解起来有些困难。

  /**

  • Spring Security 配置文件

  • @author Ya Shi

  • @since 2024/2/29 11:27
    */
    @Configuration
    @EnableWebSecurity // 开启网络安全注解
    public class YaSecurityConfig {

    @Autowired
    private AuthenticationConfiguration authenticationConfiguration;

    @Autowired
    private RedisUtils redisUtils;

    @Value(“${ya-app.auth.jwt.expiration:1800}”)
    private Long expiration;

    @Bean
    public SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
    http
    // 禁用basic明文验证
    .httpBasic().disable()
    // 禁用csrf保护
    .csrf().disable()
    // 禁用session
    .sessionManagement(session -> session.sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS))
    // 身份认证过滤器
    .authenticationManager(authenticationManager(authenticationConfiguration))
    .authenticationProvider(new YaAuthenticationProvider())
    .authorizeHttpRequests(authorizeHttpRequests ->
    authorizeHttpRequests
    // 允许OPTIONS请求访问
    .requestMatchers(HttpMethod.OPTIONS, “/“).permitAll()
    // 允许登录/注册接口访问
    .requestMatchers(HttpMethod.POST, “/auth/login”).permitAll()
    .requestMatchers(HttpMethod.POST, “/auth/register”).permitAll()
    // 允许匿名接口访问
    .requestMatchers(”/anon/”).permitAll()
    // 允许swagger访问
    .requestMatchers(“/swagger-ui/“).permitAll()
    .requestMatchers(”/doc.html/”).permitAll()
    .requestMatchers(“/v3/api-docs/“).permitAll()
    .requestMatchers(”/webjars/”).permitAll()
    .anyRequest().authenticated()
    )
    .addFilterAt(new YaLoginFilter(authenticationManager(authenticationConfiguration), redisUtils, expiration), UsernamePasswordAuthenticationFilter.class)
    // 让校验Token的过滤器在身份认证过滤器之前
    .addFilterBefore(new YaTokenFilter(redisUtils, expiration), YaLoginFilter.class)
    // 禁用默认登出页
    .logout().disable();
    return http.build();
    }

    @Bean
    public AuthenticationManager authenticationManager(AuthenticationConfiguration config) throws Exception {
    return config.getAuthenticationManager();
    }

    @Bean
    public WebSecurityCustomizer webSecurityCustomizer() {
    return (web) -> web.ignoring()
    .requestMatchers(“/webjars/“)
    .requestMatchers(”/swagger-ui/”, “/doc.html/", "/v3/api-docs/”)
    .requestMatchers(“/anon/**”);
    }

    /**

    • 使用BCrypt加密密码
      */
      @Bean
      public PasswordEncoder passwordEncoder() {
      return new BCryptPasswordEncoder();
      }
      }

token身份认证

1. token身份认证过滤器： OncePerRequestFilter

• 对于注册、登录请求，直接放行。

• 认证失败的几种情况：

  1. 未登录： 未携带token
  2. 凭证异常： 携带错误token
  3. 登录过期： 携带正确的token，但是token在Redis中不存在
  4. 账号在别处登录： 携带正确的token，但是token与Redis中的token不一致。

• token认证成功后，重新设置Redis中的token的有效时间，实现token续期。查询Redis中的用户信息，如果没有，使用UserDetailsService的服务重新查询出信息，存入缓存中。
  *调用 SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication()将用户信息存入Security上下文中，完成身份认证。

  /**

  • 每次请求过滤token

  • @author Ya Shi

  • @since 2024/3/21 16:52
    */
    @Slf4j
    public class YaTokenFilter extends OncePerRequestFilter {

    private final RedisUtils redisUtils;

    private final Long expiration;

    private static final Set WHITE_LIST = Stream.of(
    “/auth/register”,
    “/auth/login”
    ).collect(Collectors.toSet());

    public YaTokenFilter(RedisUtils redisUtils, Long expiration) {
    this.redisUtils = redisUtils;
    this.expiration = expiration;
    }

    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    log.info(“YaTokenFilter doFilterInternal start”);
    final String authorization = request.getHeader(AuthConstants.TOKEN_HEADER);
    log.info(“YaTokenFilter ya-auth-token: {}”, authorization);

     // 白名单
     if (WHITE_LIST.contains(request.getServletPath())) {
         chain.doFilter(request, response);
         return;
     }
     // 1.请求头中没有携带token
     if (StrUtil.isBlank(authorization)) {
         ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED));
         return;
     }
     // 携带token
     final String token = authorization.replace(AuthConstants.TOKEN_PREFIX, "");
     String userId;
     // 2.提供的token异常
     try {
         userId =  JwtUtils.extractUserId(token);
     }catch (Exception e){
         log.error("YaTokenFilter doFilterInternal 解析jwt异常：{}", e.toString());
         ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED.code, "凭证异常"));
         return;
     }
     String redisToken = redisUtils.getString(AuthConstants.REDIS_KEY_AUTH_TOKEN + userId);
     // 3.token过期
     if(StrUtil.isBlank(redisToken)){
         ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED.code, "登录已过期，请重新登录过期。"));
         return;
     }
     // 4.提供的token是合法的，但是redis中的token又被使用登录功能重新刷新了一下，导致不一致。
     if(!Objects.equals(redisToken, token)){
         ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED.code, "账号在别处登陆。"));
         return;
     }
     // token续期
     redisUtils.set(REDIS_KEY_AUTH_TOKEN + userId, token, expiration);
     // 获取用户信息和权限
     String userDetailStr =  redisUtils.getString(AuthConstants.REDIS_KEY_AUTH_USER_DETAIL + userId);
     UserDetails userDetails;
     if(Objects.isNull(userDetailStr)){
         userDetails = yaUserDetailService().loadUserByUsername(userId);
         redisUtils.set(REDIS_KEY_AUTH_USER_DETAIL + userId, JSON.toJSONString(userDetails), 1, TimeUnit.DAYS);
     }else{
         userDetails = initUser(userDetailStr);
     }
     SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(
             new UsernamePasswordAuthenticationToken(
                     userDetails, userDetails.getPassword(), userDetails.getAuthorities()
             )
     );
     log.info("YaTokenFilter doFilterInternal end");
     chain.doFilter(request, response);

    }

    private YaUserDetailService yaUserDetailService(){
    return SpringContextUtils.getBean(YaUserDetailService.class);
    }

    private User initUser(String userJsonStr){
    JSONObject userJson = JSON.parseObject(userJsonStr);

     String userId = userJson.getString("username");
     JSONArray authArray = userJson.getJSONArray("authorities");
     List authorities = new ArrayList<>(authArray.size());
     for(int i=0; i< authArray.size();i++){
         JSONObject authObj = authArray.getJSONObject(i);
         authorities.add(new SimpleGrantedAuthority(authObj.getString("authority")));
     }
     return new User(userId, "[PROTECTED]", authorities);

    }

  }

UserAuthUtils

已经登录的用户，可以从Security的上下文中获取用户的账号、基本信息、权限等。可以将其封装为工具类。因为练手的用户表较为简单，也没有部分、员工、角色、权限等概念，因此仅封装了getUserId做抛砖引玉的作用。可以根据实际使用自己封装更多的方法。

getUserId

public static String getUserId() {
        if (Objects.isNull(SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication())) {
            return null;
        }
        UserDetails userDetails = (UserDetails) SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
        if (Objects.isNull(userDetails)) {
            return null;
        }
        return userDetails.getUsername();
    }

用户登出

JWT本身是无状态的，但是我们后端将jwt存到redis里，相当于手动使JWT变得有状态了。那么我们在登出时就需要清空Redis中的jwt。

实现LogoutSuccessHandler

/**
 * 

 *  登出成功
 * 
 *
 * @author Ya Shi
 * @since 2024/3/28 10:47
 */
@Slf4j
public class YaLogoutSuccessHandler implements LogoutSuccessHandler {
    private final RedisUtils redisUtils;
    public YaLogoutSuccessHandler(RedisUtils redisUtils) {
        this.redisUtils = redisUtils;
    }
    @Override
    public void onLogoutSuccess(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Authentication authentication) throws IOException, ServletException {
        final String authorization = request.getHeader(AuthConstants.TOKEN_HEADER);
        // 1.请求头中没有携带token
        if (StrUtil.isBlank(authorization)) {
            ServletUtils.renderResult(response, BaseResult.successWithMessage("没有登录信息，无需退出"));
            return;
        }
        // 携带token
        final String token = authorization.replace(AuthConstants.TOKEN_PREFIX, "");
        String userId;
        // 2.提供的token异常
        try {
            userId =  JwtUtils.extractUserId(token);
        }catch (Exception e){
            log.error("YaLogoutHandler logout 解析jwt异常：{}", e.toString());
            ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED.code, "凭证异常"));
            return;
        }
        // 清空Redis
        redisUtils.delete(REDIS_KEY_AUTH_TOKEN + userId);
        log.info("YaLogoutSuccessHandler onLogoutSuccess");
        ServletUtils.renderResult(response, BaseResult.successWithMessage("退出登录成功"));
    }
}

修改Security配置 : YaSecurityConfig

@Bean
public SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
	http  ... // 前面的配置忽略
	.logout().logoutUrl("/auth/logout").logoutSuccessHandler(new YaLogoutSuccessHandler(redisUtils));
	return http.build();
}

下一步的计划

• 用户鉴权
• 排查permitAll()失效的问题。
• 做一个练手用的用户中心，提供统一的注册、登录、认证、鉴权服务，供其他的应用调用。
• 把前期已经实现的基础的配置和工具类封装为jar包，供以后的程序使用。

参考文章

• SpringBoot3.0 + SpringSecurity6.0+JWT
• SpringSecurity (3) SpringBoot + JWT 实现身份认证和权限验证
• Spring Security 6.0(spring boot 3.0) 下认证配置流程
• SpringSecurity的PermitAll、WebSecurityCustomizer和授权
• springsecurity的http.permitall与web.ignoring的区别