SpringBoot+SpringSecurity+jwt整合及初體驗

時間  2019-11-19
標籤 springboot+springsecurity+jwt springboot springsecurity jwt 整合 體驗 欄目 Spring 简体版
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原來一直使用shiro作安全框架，配置起來至關方便，正好有機會接觸下SpringSecurity，學習下這個。順道結合下jwt，把安全信息管理的問題扔給客戶端，前端

準備

首先用的是SpringBoot，省去寫各類xml的時間。而後把依賴加入一下web

<!--安全-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>

<!--jwt-->
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.1</version>
</dependency>

application.yml加上一點配置信息，後面會用spring

jwt:
  secret: secret
  expiration: 7200000
  token: Authorization

可能用到代碼，目錄結構放出來一下數據庫

配置

SecurityConfig配置

首先是配置SecurityConfig，代碼以下json

@Configuration
@EnableWebSecurity// 這個註解必須加，開啓Security
@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true)//保證post以前的註解可使用
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Autowired
    JwtAuthenticationEntryPoint jwtAuthenticationEntryPoint;

    @Autowired
    JwtUserDetailsService jwtUserDetailsService;

    @Autowired
    JwtAuthorizationTokenFilter authenticationTokenFilter;


    //先來這裏認證一下
    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(jwtUserDetailsService).passwordEncoder(passwordEncoderBean());
    }

    //攔截在這配
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
                .exceptionHandling().authenticationEntryPoint(jwtAuthenticationEntryPoint)
                .and()
                .authorizeRequests()
                .antMatchers("/login").permitAll()
                .antMatchers("/haha").permitAll()
                .antMatchers("/sysUser/test").permitAll()
                .antMatchers(HttpMethod.OPTIONS, "/**").anonymous()
                .anyRequest().authenticated()       // 剩下全部的驗證都須要驗證
                .and()
                .csrf().disable()                      // 禁用 Spring Security 自帶的跨域處理
                .sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS);
            // 定製咱們本身的 session 策略：調整爲讓 Spring Security 不建立和使用 session

        http.addFilterBefore(authenticationTokenFilter, UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);

    }

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoderBean() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }

    @Bean
    @Override
    public AuthenticationManager authenticationManagerBean() throws Exception {
        return super.authenticationManagerBean();
    }

}

ok,下面娓娓道來。首先咱們這個配置類繼承了WebSecurityConfigurerAdapter，這裏面有三個重要的方法須要咱們重寫一下：後端

  1. configure(HttpSecurity http)：這個方法是咱們配置攔截的地方，exceptionHandling().authenticationEntryPoint(),這裏面主要配置若是沒有憑證，能夠進行一些操做，這個後面會看jwtAuthenticationEntryPoint這個裏面的代碼。進行下一項配置，爲了區分必須加入.and()。authorizeRequests()這個後邊配置那些路徑有須要什麼權限，好比我配置的那幾個url都是permitAll(),及不須要權限就能夠訪問。值得一提的是antMatchers(HttpMethod.OPTIONS, "/**")，是爲了方便後面寫先後端分離的時候前端過來的第一次驗證請求，這樣作，會減小這種請求的時間和資源使用。csrf().disable()是爲了防止csdf攻擊的，至於什麼是csdf攻擊，請自行百度。跨域

    另起一行，以示尊重。sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS);由於咱們要使用jwt託管安全信息，因此把Session禁止掉。看下SessionCreationPolicy枚舉的幾個參數：安全

    public enum SessionCreationPolicy {
 ALWAYS,//老是會新建一個Session。
 NEVER,//不會新建HttpSession，可是若是有Session存在，就會使用它。
 IF_REQUIRED,//若是有要求的話，會新建一個Session。
 STATELESS;//這個是咱們用的，不會新建，也不會使用一個HttpSession。

 private SessionCreationPolicy() {
 }
 }

    http.addFilterBefore(authenticationTokenFilter, UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);這行代碼主要是用於JWT驗證，後面再說。session

  2. configure(WebSecurity web)：這個方法我代碼中沒有用，這個方法主要用於訪問一些靜態的東西控制。其中ignoring()方法可讓訪問跳過filter驗證。

  3. configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth)：這個方法是主要進行驗證的地方，其中jwtUserDetailsService代碼待會會看，passwordEncoder(passwordEncoderBean())是密碼的一種加密方式。app

還有兩個註解：@EnableWebSecurity，這個註解必須加，開啓Security。
@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true)，保證post以前的註解可使用

以上，咱們能夠肯定了哪些路徑訪問不須要任何權限了，至於哪些路徑須要什麼權限接着往下看。

SecurityUserDetails

Security 中也有相似於shiro中主體的概念，就是在內存中存了一個東西，方便程序判斷當前請求的用戶有什麼權限，須要實現UserDetails這個接口，因此我寫了這個類，而且繼承了我本身的類SysUser。

@Data
@EqualsAndHashCode(callSuper = false)
@Accessors(chain = true)
public class SecurityUserDetails extends SysUser implements UserDetails {

    private Collection<? extends GrantedAuthority> authorities;

    @Override
    public Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities() {
        return authorities;
    }

    public SecurityUserDetails(String userName, Collection<? extends GrantedAuthority> authorities){
        this.authorities = authorities;
        this.setUsername(userName);
        String encode = new BCryptPasswordEncoder().encode("123456");
        this.setPassword(encode);
        this.setAuthorities(authorities);
    }

    /**
     * 帳戶是否過時
     * @return
     */
    @Override
    public boolean isAccountNonExpired() {
        return true;
    }

    /**
     * 是否禁用
     * @return
     */
    @Override
    public boolean isAccountNonLocked() {
        return true;
    }

    /**
     * 密碼是否過時
     * @return
     */
    @Override
    public boolean isCredentialsNonExpired() {
        return true;
    }

    /**
     * 是否啓用
     * @return
     */
    @Override
    public boolean isEnabled() {
        return true;
    }
}

authorities就是咱們的權限，構造方法中我手動把密碼set進去了，這不合適，包括權限我也是手動傳進去的。這些東西都應該從數據庫搜出來，我如今只是體驗一把Security，角色權限那一套都沒寫，因此說明一下就行了，這個構造方法就是傳進來一個標誌（我這裏用的是username，或者應該用userId什麼的均可以），而後給你一個完整的主體信息，供其餘地方使用。ok，next。

JwtUserDetailsService

SecurityConfig配置裏面不是有個方法是作真正的認證嘛，或者說從數據庫拿信息，具體那認證信息的方法就是在這個方法裏面。

@Service
public class JwtUserDetailsService implements UserDetailsService {

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String user) throws UsernameNotFoundException {
        System.out.println("JwtUserDetailsService:" + user);
        List<GrantedAuthority> authorityList = new ArrayList<>();
        authorityList.add(new SimpleGrantedAuthority("ROLE_USER"));
        return new SecurityUserDetails(user,authorityList);
    }

}

繼承了Security提供的UserDetailsService接口，實現loadUserByUsername這個方法，咱們這裏手動模擬從數據庫搜出來一個叫USER的權限，經過剛纔的構造方法，模擬生成當前user的信息，供後面jwt Filter一大堆驗證。至於爲何USER權限要加上「ROLE_」前綴，待會會說。

ok，如今咱們知道了怎麼配置各類url是否須要權限才能訪問，也知道了哪裏能夠拿到咱們的主體信息，那麼繼續。

JwtAuthorizationTokenFilter

千呼萬喚始出來，JWT終於能夠上場了。至於怎麼生成這個token憑證，待會會說，如今假設前端已經拿到了token憑證，要訪問某個接口了，看看怎麼進行jwt業務的攔截吧。

@Component
public class JwtAuthorizationTokenFilter extends OncePerRequestFilter {

    private final UserDetailsService userDetailsService;
    private final JwtTokenUtil jwtTokenUtil;
    private final String tokenHeader;

    public JwtAuthorizationTokenFilter(@Qualifier("jwtUserDetailsService") UserDetailsService userDetailsService,
                                       JwtTokenUtil jwtTokenUtil, @Value("${jwt.token}") String tokenHeader) {
        this.userDetailsService = userDetailsService;
        this.jwtTokenUtil = jwtTokenUtil;
        this.tokenHeader = tokenHeader;
    }

    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain) throws ServletException, IOException {
        final String requestHeader = request.getHeader(this.tokenHeader);
        String username = null;
        String authToken = null;
        if (requestHeader != null && requestHeader.startsWith("Bearer ")) {
            authToken = requestHeader.substring(7);
            try {
                username = jwtTokenUtil.getUsernameFromToken(authToken);
            } catch (ExpiredJwtException e) {
            }
        }

        if (username != null && SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication() == null) {

            UserDetails userDetails = this.userDetailsService.loadUserByUsername(username);

            if (jwtTokenUtil.validateToken(authToken, userDetails)) {
                UsernamePasswordAuthenticationToken authentication = new UsernamePasswordAuthenticationToken(userDetails, null, userDetails.getAuthorities());
                SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);
            }

        }
        chain.doFilter(request, response);
    }
}

提早說一下，關於@Value註解參數開頭寫了。

doFilterInternal() 這個方法就是這個過濾器的精髓了。首先從header中獲取憑證authToken，從中挖掘出來咱們的username，而後看看上下文中是否有咱們以這個username爲標識的主體。沒有，ok，去new一個（若是對象也能夠new就行了。。。）。而後就是驗證這個authToken 是否在有效期呢啊，驗證token是否對啊等等吧。其實咱們剛剛把咱們SecurityUserDetails這個對象叫作主體，到這裏我才發現有點自作多情了，由於生成Security認可的主體是經過UsernamePasswordAuthenticationToken相似與這種類去實現的，以前之因此叫SecurityUserDetails爲主體，只是它存了一些關鍵信息。而後將主體信息————authentication，存入上下文環境，供後面使用。

個人不少工具類代碼都放到了jwtTokenUtil，下面貼一下代碼：

@Component
public class JwtTokenUtil implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -3301605591108950415L;

    @Value("${jwt.secret}")
    private  String secret;

    @Value("${jwt.expiration}")
    private Long expiration;

    @Value("${jwt.token}")
    private String tokenHeader;

    private Clock clock = DefaultClock.INSTANCE;

    public String generateToken(UserDetails userDetails) {
        Map<String, Object> claims = new HashMap<>();
        return doGenerateToken(claims, userDetails.getUsername());
    }

    private String doGenerateToken(Map<String, Object> claims, String subject) {
        final Date createdDate = clock.now();
        final Date expirationDate = calculateExpirationDate(createdDate);

        return Jwts.builder()
                .setClaims(claims)
                .setSubject(subject)
                .setIssuedAt(createdDate)
                .setExpiration(expirationDate)
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS512, secret)
                .compact();
    }

    private Date calculateExpirationDate(Date createdDate) {
        return new Date(createdDate.getTime() + expiration);
    }

    public Boolean validateToken(String token, UserDetails userDetails) {
        SecurityUserDetails user = (SecurityUserDetails) userDetails;
        final String username = getUsernameFromToken(token);
        return (username.equals(user.getUsername())
                && !isTokenExpired(token)
        );
    }

    public String getUsernameFromToken(String token) {
        return getClaimFromToken(token, Claims::getSubject);
    }

    public <T> T getClaimFromToken(String token, Function<Claims, T> claimsResolver) {
        final Claims claims = getAllClaimsFromToken(token);
        return claimsResolver.apply(claims);
    }

    private Claims getAllClaimsFromToken(String token) {
        return Jwts.parser()
                .setSigningKey(secret)
                .parseClaimsJws(token)
                .getBody();
    }


    private Boolean isTokenExpired(String token) {
        final Date expiration = getExpirationDateFromToken(token);
        return expiration.before(clock.now());
    }

    public Date getExpirationDateFromToken(String token) {
        return getClaimFromToken(token, Claims::getExpiration);
    }

}

根據註釋你能猜個大概吧，就再也不說了，有些東西是jwt方面的東西，今天就再也不多說了。

JwtAuthenticationEntryPoint

前面還說了一個發現沒有憑證走一個方法，代碼也貼一下。

@Component
public class JwtAuthenticationEntryPoint implements AuthenticationEntryPoint {
    @Override
    public void commence(HttpServletRequest request,
                         HttpServletResponse response,
                         AuthenticationException authException)
            throws IOException, ServletException {

        System.out.println("JwtAuthenticationEntryPoint:"+authException.getMessage());
        response.sendError(HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED,"沒有憑證");
    }
}

實現AuthenticationEntryPoint這個接口，發現沒有憑證，往response中放些東西。

run code

下面跑一下幾個接口，看看具體是怎麼具體訪問某個方法的吧，還有前面一點懸念一併解決。

登陸

先登陸一下，看看怎麼生成token扔給前端的吧。

@RestController
public class LoginController {

    @Autowired
    @Qualifier("jwtUserDetailsService")
    private UserDetailsService userDetailsService;

    @Autowired
    private JwtTokenUtil jwtTokenUtil;

    @PostMapping("/login")
    public String login(@RequestBody SysUser sysUser, HttpServletRequest request){
        final UserDetails userDetails = userDetailsService.loadUserByUsername(sysUser.getUsername());
        final String token = jwtTokenUtil.generateToken(userDetails);
        return token;
    }

    @PostMapping("haha")
    public String haha(){
        UserDetails userDetails = (UserDetails) org.springframework.security.core.context.SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
        return "haha:"+userDetails.getUsername()+","+userDetails.getPassword();
    }
}

咱們前面配置中已經把login設置爲隨便訪問了，這邊經過jwt生成一個token串，具體方法請看jwtTokenUtil.generateToken，已經寫了。只要知道這裏面存了username、加密規則、過時時間就行了。

而後跑下haha接口，發現沒問題，正常打印，說明主體也在上下文中了。

須要權限

而後咱們訪問一個須要權限的接口吧。

@RestController
@RequestMapping("/sysUser")
public class SysUserController {

    @GetMapping(value = "/test")
    public String test() {
        return "Hello Spring Security";
    }

    @PreAuthorize("hasAnyRole('USER')")
    @PostMapping(value = "/testNeed")
    public String testNeed() {
        return "testNeed";
    }
}

訪問testNeed接口，看到沒，@PreAuthorize("hasAnyRole('USER')")這個說明須要USER權限！咱們在剛剛生成SecurityUserDetails這個的時候已經模擬加入了USER權限了，因此能夠訪問。如今說說爲何加權限的時候須要加入前綴「ROLE_」.看hasAnyRole源碼：

public final boolean hasAnyRole(String... roles) {
    return hasAnyAuthorityName(defaultRolePrefix, roles);
}

private boolean hasAnyAuthorityName(String prefix, String... roles) {
    Set<String> roleSet = getAuthoritySet();

    for (String role : roles) {
        String defaultedRole = getRoleWithDefaultPrefix(prefix, role);
        if (roleSet.contains(defaultedRole)) {
            return true;
        }
    }

    return false;
}

private static String getRoleWithDefaultPrefix(String defaultRolePrefix, String role) {
    if (role == null) {
        return role;
    }
    if (defaultRolePrefix == null || defaultRolePrefix.length() == 0) {
        return role;
    }
    if (role.startsWith(defaultRolePrefix)) {
        return role;
    }
    return defaultRolePrefix + role;
}

關鍵是 defaultRolePrefix 看這個類最上面
private String defaultRolePrefix = "ROLE_";

人家源碼這麼幹的，我們就這麼寫唄，咱也不敢問。其實也有不須要前綴的方式，去看看SecurityExpressionRoot這個類吧，用的方法不同，也就是@PreAuthorize裏面有另一個參數。

一個重要的問題

先說結論：Security上下文環境(裏面有主體)生命週期只限於一次請求。

我作了一個測試：

把SecurityConfig裏面configure(HttpSecurity http)這個方法裏面

http.addFilterBefore(authenticationTokenFilter, UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);

這行代碼註釋掉，不走那個jwt filter。就是不每次都添加上下上下文環境。

而後loginController改爲

@RestController
public class LoginController {

    @Autowired
    @Qualifier("jwtUserDetailsService")
    private UserDetailsService userDetailsService;

    @Autowired
    private JwtTokenUtil jwtTokenUtil;

    @PostMapping("/login")
    public String login(@RequestBody SysUser sysUser, HttpServletRequest request){
        final UserDetails userDetails = userDetailsService.loadUserByUsername(sysUser.getUsername());
        final String token = jwtTokenUtil.generateToken(userDetails);
        //添加 start
        UsernamePasswordAuthenticationToken authentication = new UsernamePasswordAuthenticationToken(userDetails, null, userDetails.getAuthorities());
        SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);
        //添加 end
        return token;
    }

    @PostMapping("haha")
    public String haha(){
        UserDetails userDetails = (UserDetails) org.springframework.security.core.context.SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
        return "haha:"+userDetails.getUsername()+","+userDetails.getPassword();
    }
}

而後登錄，而後訪問/haha，崩了，發現userDetails裏面沒數據。說明這會上下文環境中咱們主體不存在。

爲何會這樣呢？

SecurityContextPersistenceFilter 一次請求，filter鏈結束以後 會清除掉Context裏面的東西。所說以，主體數據生命週期是一次請求。

源碼以下:

public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain)
        throws IOException, ServletException {
    ...僞裝有一堆代碼...
    try {
    }
    finally {
        SecurityContext contextAfterChainExecution = SecurityContextHolder
                .getContext();
        // Crucial removal of SecurityContextHolder contents - do this before anything
        // else.
        SecurityContextHolder.clearContext();
        repo.saveContext(contextAfterChainExecution, holder.getRequest(),
                holder.getResponse());
        request.removeAttribute(FILTER_APPLIED);
    }
}

關鍵就是finally裏面 SecurityContextHolder.clearContext(); 這句話。這才體現了那句，把維護信息的事扔給了客戶端，你不請求，我也不知道你有啥。

體驗小結

配置起來感受還能夠吧，使用jwt方式，生成token.因爲上下文環境的生命週期是一次請求，因此在不請求的狀況下，服務端不清楚用戶有那些權限，真正實現了客戶端維護安全信息，因此項目中也沒有登出接口，由於不必。即便前端退出了，你有token，依然能夠經過postman請求接口（token沒有過時）。不一樣於shiro能夠把信息維護在服務端，要是登出，clear主體信息，訪問接口就須要在登陸。不過Security這樣也有好處，能夠實現單點登錄了，也方便作分佈式。（只要你不一樣子系統中驗證那一套邏輯相同，或者在分佈式的狀況下有單獨的驗證系統）。

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