因为有一个项目需采用MVC构架,所以学习了Spring Security并记录下来,希望大家一起学习提供意见
GitHub地址:https://github.com/Smith-Cruise/Spring-Boot-Security-Thymeleaf-Demo。
如果有疑问,请在 GitHub 中发布 issue,我有空会为大家解答的
本项目基于Spring Boot 2 + Spring Security 5 + Thymeleaf 2 + JDK11(你也可以用8,应该区别不大)
实现了以下功能:
- 基于注解的权限控制
- 在Thymeleaf中使用Spring Security的标签
- 自定义权限注解
- 记住密码功能
如果需要前后端分离的安全框架搭建教程可以参考:Spring Boot 2 + Spring Security 5 + JWT 的单页应用Restful解决方案
如果想要直接体验,直接 clone
项目,运行 mvn spring-boot:run
命令即可进行访问 http://localhost:8080 ,网址规则自行看教程后面
首页
登入
登出
Home页面
Admin页面
403无权限页面
Spring Security 过滤器链
Spring Security实现了一系列的过滤器链,就按照下面顺序一个一个执行下去。
....class
一些自定义过滤器(在配置的时候你可以自己选择插到哪个过滤器之前),因为这个需求因人而异,本文不探讨,大家可以自己研究UsernamePasswordAithenticationFilter.class
Spring Security 自带的表单登入验证过滤器,也是本文主要使用的过滤器BasicAuthenticationFilter.class
ExceptionTranslation.class
异常解释器FilterSecurityInterceptor.class
拦截器最终决定请求能否通过Controller
我们最后自己编写的控制器
相关类说明
User.class
:注意这个类不是我们自己写的,而是Spring Security官方提供的,他提供了一些基础的功能,我们可以通过继承这个类来扩充方法。详见代码中的CustomUser.java
UserDetailsService.class
: Spring Security官方提供的一个接口,里面只有一个方法loadUserByUsername()
,Spring Security会调用这个方法来获取数据库中存在的数据,然后和用户POST过来的用户名密码进行比对,从而判断用户的用户名密码是否正确。所以我们需要自己实现loadUserByUsername()
这个方法。详见代码中的CustomUserDetailsService.java
。
程式用途說明
org.inlighting.security.service.Database.java
: 模擬資料庫org.inlighting.security.security底下的IsAdmin.java、IsEditor.java、IsReviewer.java、IsUser.java
: 定義角色的annotation,UserController.java會使用到org.inlighting.security.security.SecurityConfig.java
: 基本參數設定、密碼加密方式(Spring Security 5預設是BCryptPasswordEncoder)org.inlighting.security.security.CustomUserDetailsService.java
: implements UserDetailsServiceorg.inlighting.security.controller.UserController.java
: 設定RequestMapping路由
为了体现权限区别,我们通过HashMap构造了一个数据库,里面包含了4个用户
ID | 用户名 | 密码 | 权限 |
---|---|---|---|
1 | jack | jack123 | user |
2 | danny | danny123 | editor |
3 | alice | alice123 | reviewer |
4 | smith | smith123 | admin |
说明下权限
user
:最基础的权限,只要是登入用户就有 user
权限
editor
:在 user
权限上面增加了 editor
的权限
reviewer
:与上同理,editor
和 reviewer
属于同一级的权限
admin
:包含所有权限
为了检验权限,我们提供若干个页面
网址 | 说明 | 可访问权限 |
---|---|---|
/ | 首页 | 所有人均可访问(anonymous) |
/login | 登入页面 | 所有人均可访问(anonymous) |
/logout | 退出页面 | 所有人均可访问(anonymous) |
/user/home | 用户中心 | user |
/user/editor | editor, admin | |
/user/reviewer | reviewer, admin | |
/user/admin | admin | |
/403 | 403错误页面,美化过,大家可以直接用 | 所有人均可访问(anonymous) |
/404 | 404错误页面,美化过,大家可以直接用 | 所有人均可访问(anonymous) |
/500 | 500错误页面,美化过,大家可以直接用 | 所有人均可访问(anonymous) |
Maven 配置
<?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>
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>2.1.1.RELEASE</version>
<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>
<groupId>org.inlighting</groupId>
<artifactId>security-demo</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<name>security-demo</name>
<description>Demo project for Spring Boot & Spring Security</description>
<!--預設JDK版本是11,可自行修改成自己開發環境版本-->
<properties>
<java.version>11</java.version>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<!--对Thymeleaf添加Spring Security标签支持-->
<dependency>
<groupId>org.thymeleaf.extras</groupId>
<artifactId>thymeleaf-extras-springsecurity5</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.security</groupId>
<artifactId>spring-security-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
<!--开发的热加载配置,LiveReload server default port:35729-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
<optional>true</optional>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
application.properties配置
为了使热加载(这样修改模板后无需重启 Tomcat )生效,我们需要在Spring Boot的配置文件上面加上一段话
spring.thymeleaf.cache=false
如果需要详细了解热加载,请看官方文档:https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/htmlsingle/#howto-hotswapping
首先我们开启方法注解支持:只需要在类上添加 @EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true, prePostEnabled = true)
注解,我们设置 prePostEnabled = true
是为了支持 hasRole()
这类表达式。如果想进一步了解方法注解可以看 Introduction to Spring Method Security 这篇文章。
SecurityConfig.java
/**
* 开启方法注解支持,我们设置prePostEnabled = true是为了后面能够使用hasRole()这类表达式
* 进一步了解可看教程:https://www.baeldung.com/spring-security-method-security
*/
@EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true, prePostEnabled = true)
@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
/**
* TokenBasedRememberMeServices的生成密钥,
* 算法实现详见文档:https://docs.spring.io/spring-security/site/docs/5.1.3.RELEASE/reference/htmlsingle/#remember-me-hash-token
*/
private final String SECRET_KEY = "123456";
@Autowired
private CustomUserDetailsService customUserDetailsService;
/**
* 必须有此方法,Spring Security官方规定必须要有一个密码加密方式。
* 注意:例如这里用了BCryptPasswordEncoder()的加密方法,那么在保存用户密码的时候也必须使用这种方法,确保前后一致。
* 详情参见项目中Database.java中保存用户的逻辑
*/
@Bean
public PasswordEncoder passwordEncoder() {
return new BCryptPasswordEncoder();
}
/**
* 配置Spring Security,下面说明几点注意事项。
* 1. Spring Security 默认是开启了CSRF的,此时我们提交的POST表单必须有隐藏的字段来传递CSRF,
* 而且在logout中,我们必须通过POST到 /logout 的方法来退出用户,详见我们的login.html和logout.html.
* 2. 开启了rememberMe()功能后,我们必须提供rememberMeServices,例如下面的getRememberMeServices()方法,
* 而且我们只能在TokenBasedRememberMeServices中设置cookie名称、过期时间等相关配置,如果在别的地方同时配置,会报错。
* 错误示例:xxxx.and().rememberMe().rememberMeServices(getRememberMeServices()).rememberMeCookieName("cookie-name")
*/
@Override
protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
http.formLogin()
.loginPage("/login") // 自定义用户登入页面
.failureUrl("/login?error") // 自定义登入失败页面,前端可以通过url中是否有error来提供友好的用户登入提示
.and()
.logout()
.logoutUrl("/logout")// 自定义用户登出页面
.logoutSuccessUrl("/")
.and()
.rememberMe() // 开启记住密码功能
.rememberMeServices(getRememberMeServices()) // 必须提供
.key(SECRET_KEY) // 此SECRET需要和生成TokenBasedRememberMeServices的密钥相同
.and()
/*
* 默认允许所有路径所有人都可以访问,确保静态资源的正常访问。
* 后面再通过方法注解的方式来控制权限。
*/
.authorizeRequests().anyRequest().permitAll()
.and()
.exceptionHandling().accessDeniedPage("/403"); // 权限不足自动跳转403
}
/**
* 如果要设置cookie过期时间或其他相关配置,请在下方自行配置
*/
private TokenBasedRememberMeServices getRememberMeServices() {
TokenBasedRememberMeServices services = new TokenBasedRememberMeServices(SECRET_KEY, customUserDetailsService);
services.setCookieName("remember-cookie");
services.setTokenValiditySeconds(100); // 默认14天
return services;
}
}
UserService.java
自己模拟数据库操作的Service
,用于向自己通过HashMap
模拟的数据源获取数据。
@Service
public class UserService {
private Database database = new Database();
public CustomUser getUserByUsername(String username) {
CustomUser originUser = database.getDatabase().get(username);
if (originUser == null) {
return null;
}
/*
* 此处有坑,之所以这么做是因为Spring Security获得到User后,会把User中的password字段置空,以确保安全。
* 因为Java类是引用传递,为防止Spring Security修改了我们的源头数据,所以我们复制一个对象提供给Spring Security。
* 如果通过真实数据库的方式获取,则没有这种问题需要担心。
*/
return new CustomUser(originUser.getId(), originUser.getUsername(), originUser.getPassword(), originUser.getAuthorities());
}
}
CustomUserDetailsService.java
/**
* 实现官方提供的UserDetailsService接口即可
*/
@Service
public class CustomUserDetailsService implements UserDetailsService {
private Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(getClass());
@Autowired
private UserService userService;
@Override
public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
CustomUser user = userService.getUserByUsername(username);
if (user == null) {
throw new UsernameNotFoundException("该用户不存在");
}
LOGGER.info("用户名:"+username+" 角色:"+user.getAuthorities().toString());
return user;
}
}
我们在开发网站的过程中,比如 GET /user/editor
这个请求角色为 EDITOR
和 ADMIN
肯定都可以,如果我们在每一个需要判断权限的方法上面写一长串的权限表达式,一定很复杂。但是通过自定义权限注解,我们可以通过 @IsEditor
这样的方法来判断,这样一来就简单了很多。进一步了解可以看:Introduction to Spring Method Security
IsUser.java
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyAuthority('ROLE_USER', 'ROLE_EDITOR', 'ROLE_REVIEWER', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsUser {
}
IsEditor.java
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_USER', 'ROLE_EDITOR', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsEditor {
}
IsReviewer.java
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_USER', 'ROLE_REVIEWER', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsReviewer {
}
IsAdmin.java
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_ADMIN')")
public @interface IsAdmin {
}
Spring Security自带表达式
-
hasRole()
,是否拥有某一个权限 -
hasAnyRole()
,多个权限中有一个即可,如hasAnyRole("ADMIN","USER")
-
hasAuthority()
,Authority
和Role
很像,唯一的区别就是Authority
前缀多了ROLE_
,如hasAuthority("ROLE_ADMIN")
等价于hasRole("ADMIN")
,可以参考上面IsUser.java
的写法 -
hasAnyAuthority()
,同上,多个权限中有一个即可 -
permitAll()
,denyAll()
,isAnonymous()
,isRememberMe()
,通过字面意思可以理解 -
isAuthenticated()
,isFullyAuthenticated()
,这两个区别就是isFullyAuthenticated()
对认证的安全要求更高。例如用户通过记住密码功能登入到系统进行敏感操作,isFullyAuthenticated()
会返回false
,此时我们可以让用户再输入一次密码以确保安全,而isAuthenticated()
只要是登入用户均返回true
。 -
principal()
,authentication()
,例如我们想获取登入用户的id,可以通过principal()
返回的Object
获取,实际上principal()
返回的Object
基本上可以等同我们自己编写的CustomUser
。而authentication()
返回的Authentication
是Principal
的父类,相关操作可看Authentication
的源码。进一步了解可以看后面Controller编写中获取用户数据的四种方法 -
hasPermission()
,参考字面意思即可
如果想进一步了解,可以参考 Intro to Spring Security Expressions。
我们通过 thymeleaf-extras-springsecurity
来添加Thymeleaf对Spring Security的支持。
Maven配置
上面的Maven配置已经加过了
<dependency>
<groupId>org.thymeleaf.extras</groupId>
<artifactId>thymeleaf-extras-springsecurity5</artifactId>
</dependency>
使用例子
注意我们要在html中添加 xmlns:sec
的支持
<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org" xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/extras/spring-security">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Admin</title>
</head>
<body>
<p>This is a home page.</p>
<p>Id: <th:block sec:authentication="principal.id"></th:block></p>
<p>Username: <th:block sec:authentication="principal.username"></th:block></p>
<p>Role: <th:block sec:authentication="principal.authorities"></th:block></p>
</body>
</html>
如果想进一步了解请看文档 thymeleaf-extras-springsecurity。
IndexController.java
本控制器没有任何的权限规定
@Controller
public class IndexController {
@GetMapping("/")
public String index() {
return "index/index";
}
@GetMapping("/login")
public String login() {
return "index/login";
}
@GetMapping("/logout")
public String logout() {
return "index/logout";
}
}
UserController.java
在这个控制器中,我综合展示了自定义注解的使用和4种获取用户信息的方式
@IsUser // 表明该控制器下所有请求都需要登入后才能访问
@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
@GetMapping("/home")
public String home(Model model) {
// 方法一:通过SecurityContextHolder获取
CustomUser user = (CustomUser)SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
model.addAttribute("user", user);
return "user/home";
}
@GetMapping("/editor")
@IsEditor
public String editor(Authentication authentication, Model model) {
// 方法二:通过方法注入的形式获取Authentication
CustomUser user = (CustomUser)authentication.getPrincipal();
model.addAttribute("user", user);
return "user/editor";
}
@GetMapping("/reviewer")
@IsReviewer
public String reviewer(Principal principal, Model model) {
// 方法三:同样通过方法注入的方法,注意要转型,此方法很二,不推荐
CustomUser user = (CustomUser) ((Authentication)principal).getPrincipal();
model.addAttribute("user", user);
return "user/reviewer";
}
@GetMapping("/admin")
@IsAdmin
public String admin() {
// 方法四:通过Thymeleaf的Security标签进行,详情见admin.html
return "user/admin";
}
}
注意
- 如果有安全控制的方法 A 被同一个类中别的方法调用,那么方法 A 的权限控制会被忽略,私有方法同样会受到影响
- Spring 的
SecurityContext
是线程绑定的,如果我们在当前的线程中新建了别的线程,那么他们的SecurityContext
是不共享的,进一步了解请看 Spring Security Context Propagation with @Async
在编写html的时候,基本上就是大同小异了,就是注意一点,**如果开启了CSRF,在编写表单POST请求的时候添加上隐藏字段,如 **<input type="hidden" th:name="${_csrf.parameterName}" th:value="${_csrf.token}"/>
,不过大家其实不用加也没事,因为Thymeleaf自动会加上去的😀。
教程粗糙,欢迎指正!
如需深入了解,如果想系统的学习可以看看 Security with Spring。