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万字长文：详解 Spring Security 基于表单登录的认证模式

程序员私房菜

共 2002字，需浏览 5分钟

 ·

2020-09-19 01:47

本文思维导图

图1 思维导图

原理探讨

当我们在项目中引入 Spring Security 的相关依赖后，默认的就是表单登录形式；俗话说：“听人劝，吃饱饭”，既然 Spring Security 已经给我们安排的明明白白了，我们就从表单登录开始吧。

在开始之前，我们可以站在 Spring Security 的角度上思考：如果我自己来实现表单登录的功能，那么我需要做哪些工作呢？

就我个人而言，我可能会考虑以下几点：

  • 配置用户信息，存储如账号、密码等；密码不能以明文传输，需要加密功能

  • 执行校验

  • 认证成功或者失败的处理方案

可以简单的制作成如下流程图：

图1-1 表单登录简单流程图

上方属于我们自己设想的实现方案，属于"低配版"模式，下面我们来看看 Spring Security 是怎么做的。Spring Security的思路和我们大同小异，优点在于其提供了很好的封装，提高了框架本身的可扩展性。

Spring Security 的实现步骤如下：

  1. UsernamePasswordAuthenticationFilter拦截器拦截前端传递的表单登录请求，将登录信息（username、password）封装成 UsernamePasswordAuthenticationToken，传递给 AuthenticationManager认证管理器

  2. AuthenticationManager认证管理器根据Token的类型遍历获取对应的Provider，也即是 DaoAuthenticationProvider，执行认证流程

  3. DaoAuthenticationProvider 依靠 PasswordEncoder 和 UserDetailsService对登录请求进行验证

  4. 验证通过，由AuthenticationSuccessHandler 认证成功处理器进行处理

  5. 验证失败，由AuthenticationFailureHandler 认证失败处理器进行处理

制作成流程图如示：

图1-2 Spring Security表单登录认证流程图

这时你可能会一脸懵逼：这咋和刚刚我们自己设想的完全不一样呀~ 又是Manager又是Provider的；莫慌，且听我慢慢道来。

上面出现了很多新的概念，我们目前不需要十分细致的了解它们是怎么发挥作用的，只需要大概知道它们有什么用的即可；具体的介绍会在下篇《认证（二）：表单登录认证流程源码解析》娓娓道来。

  • UsernamePasswordAuthenticationFilter 表单登录拦截器，用以捕获前端传递的登录信息（username、password），并将登录信息封装成某些Token。

  • AuthenticationManager 认证管理器，可简单的理解为分配工作的领导。DaoAuthenticationProvider DAO认证处理器，相当于被安排干活的童鞋；从名字DAO也可以简单的推测出：它与数据库中的用户信息密不可分。

  • PasswordEncoder 密码加密器，密码不能明文传输，需要加密。UserDetailsService 用户信息Service层，这个也很好理解，前端传递的登录信息肯定是有对应的数据库实体存储。

  • AuthenticationSuccessHandler 认证成功处理器 AuthenticationFailureHandler 认证失败处理器。

经过上述的原理探讨，我们大体上能弄懂了整个表单登录有哪几个模块需要处理；可简单的总结为3个模块：

  1. 登录前置处理：用户信息的封装、密码加密器的设置

  2. 登录中处理：登录的校验

  3. 登录后置处理：登录失败、登录成功的处理方案

小试牛刀

俗话说：“光说不练假把式”，那么就让我们来实战一番吧。

登录前置处理

作为一个Java Web项目，第一步当然是引入相关依赖；直接引入Spring Boot封装好的starter即可。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.bootgroupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-securityartifactId>
dependency>

Step-1 配置用户信息

Spring Security 提供了UserDetails接口，用于获取用户的基本信息（账号密码、权限集合、是否锁定等等），我们只需要根据自身的业务场景，实现该接口即可。

Spring Security提供的UserDetails.class接口

public interface UserDetails extends Serializable {

    /**
     * 用户权限集，默认需要添加ROLE_作为前缀
     */
    Collection getAuthorities();

    /**
     * 获取用户密码
     */
    String getPassword();

    /**
     * UserDetails的接口
     * 获取用户名
     */
    String getUsername();

     /**
     * 账户是否未过期  --true则为未过期
     */
    boolean isAccountNonExpired();

    /**
     * 账户是否未被锁定
     */
    boolean isAccountNonLocked();

    /**
     * 账户凭证是否未过期
     */
    boolean isCredentialsNonExpired();

    /**
     * 账户是否可用
     */
    boolean isEnabled();
}

自定义业务相关的用户信息类，业务定义的UserInfo.class必须带有username和password相关的信息，用于做用户验证；项目根据自身需求来判断是否需要使用下面的几个boolean方法，如果无相关需求则直接返回true即可。

@Setter
public class UserInfo implements UserDetails {

    private String username;

    private String password;

    /**
     * UserDetails的接口
     * 用户权限集，默认需要添加ROLE_作为前缀
     */
    @Override
    public Collection getAuthorities() {
        List simpleGrantedAuthorities = new ArrayList<>(1);
        simpleGrantedAuthorities.add(new SimpleGrantedAuthority("ROLE_USER"));
        return simpleGrantedAuthorities;
    }

    /**
     * 获取用户密码
     */
    @Override
    public String getPassword() {
        return this.password;
    }

    /**
     * 获取用户名
     */
    @Override
    public String getUsername() {
        return this.username;
    }

    /**
     * 账户是否未过期  --true则为未过期
     */
    @Override
    public boolean isAccountNonExpired() {
        return true;
    }

    /**
     * 账户是否未被锁定
     */
    @Override
    public boolean isAccountNonLocked() {
        return true;
    }

    /**
     * 账户凭证是否未过期
     */
    @Override
    public boolean isCredentialsNonExpired() {
        return true;
    }

    /**
     * 账户是否可用
     */
    @Override
    public boolean isEnabled() {
        return true;
    }
}

在定义完用户实体UserInfo后，我们同时也需要提供对应的Service层的API方法，用以进行一些基本的操作，诸如：新增用户、删除用户等。

Spring Security 也提供了对应的Service层接口，UserDetailsService，接口只有一个方法：UserDetails loadUserByUsername(String username)；根据用户名加载用户信息.

UserDetailsService.class

public interface UserDetailsService {
    UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException;
}

因此我们可以自定义业务相关的UserInfoServiceImpl类，实现Spring Security提供的 UserDetailsService接口

UserInfoServiceImpl.class

/**
 * 用户信息service模块
 *
 * UserDetailsService接口为SpringSecurity内置接口，内部有方法：
 * UserDetails loadUserByUsername(String username):如名所得 根据用户名加载用户
 * 该方法主要是在：DaoAuthenticationProvider中被调用，获取用户的信息
 *
 * @author 小奇
 */
@Slf4j
@Service
public class UserInfoServiceImpl implements UserDetailsService, UserInfoService {

    private final UserInfoDAO userInfoDAO;

    @Autowired
    public UserInfoServiceImpl(UserInfoDAO userInfoDAO) {
        this.userInfoDAO = userInfoDAO;
    }

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        Optional userInfoOpt = Optional.ofNullable(userInfoDAO.loadUserByUsername(username));
        UserInfo user = userInfoOpt.orElseThrow(() -> new UsernameNotFoundException("can't not load user by username"));
        log.info("根据用户名:{}查询用户成功", user.getUsername());
        return user;
    }
}

Step-2 配置密码加密器

众所周知，密码是不能以明文的方式存储的，贴心的Spring Security自然不会忘记提供加密的功能。PasswordEncoder接口，主要提供2个方法；String encode(CharSequence rawPassword)方法用于加密，由我们在注册用户的时候调用；boolean matches(CharSequence rawPassword, String encodedPassword) 方法用于匹配，登录验证时由Spring Security框架调用。

PasswordEncoder.class

public interface PasswordEncoder {

    /**
     * 加密，注册用户或者修改密码的时候调用
     */
    String encode(CharSequence rawPassword);

     /**
     * 匹配，登录验证时，security框架调用
     */
    boolean matches(CharSequence rawPassword, String encodedPassword);

    default boolean upgradeEncoding(String encodedPassword) {
        return false;
    }
}

如果项目有自己的加解密方式，只需要实现该接口即可，如果没有可以尝试使用Spring提供的BCryptPasswordEncoder密码加密器。

登录中处理

在这一块上，我们可以自定义与自身业务有关的登录逻辑判断，目前没有这种需求就使用Spring Security提供的默认实现即可。

登录后置处理

登录的后置处理分两种情况，第一种是登录成功的处理，一种是登录失败的处理。

Step-03 配置登录成功处理器

Spring Security提供了认证成功处理器接口AuthenticationSuccessHandler，当我们有一些自定义的业务逻辑，诸如：用户登录成功后赠送积分，或者登录成功后自动跳转……就可以通过提供该接口的自定义实现。

AuthenticationSuccessHandler.class

public interface AuthenticationSuccessHandler {

     /**
      * 默认方法
     */
    default void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response, FilterChain chain, Authentication authentication)
        throws IOException, ServletException{
            onAuthenticationSuccess(request, response, authentication);
            chain.doFilter(request, response);
    }

    /**
    * 成功后会被调用
     */
    void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response, Authentication authentication)
        throws IOException, ServletException;
}

自定义成功处理器 WebAuthenticationSuccessHandler.class

/**
 * 自定义验证成功处理器
 * @author 小奇
 */
@Slf4j
@Component
public class WebAuthenticationSuccessHandler implements AuthenticationSuccessHandler {

    @Autowired
    private ObjectMapper objectMapper;

    @Override
    public void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Authentication authentication)
            throws IOException, ServletException {
        log.info("登录成功~~");
        // 返回json 可添加自身业务逻辑  如：登录成功后添加用户积分等……
        response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
        response.getWriter().write(objectMapper.writeValueAsString(authentication));
    }
}

Step-04 配置登录失败处理器

AuthenticationFailureHandler失败处理器和成功处理器类似，不做过多的解析，上代码。

public interface AuthenticationFailureHandler {

    /**
     * 失败后调用
     */
    void onAuthenticationFailure(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response, AuthenticationException exception)
        throws IOException, ServletException;
}

自定义失败处理器WebAuthenticationFailureHandler.class

/**
 * 自定义验证失败处理器
 * @author 小奇
 */
@Slf4j
@Component
public class WebAuthenticationFailureHandler implements AuthenticationFailureHandler {

    @Autowired
    private ObjectMapper objectMapper;

    @Override
    public void onAuthenticationFailure(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, AuthenticationException exception)
            throws IOException, ServletException {
        log.error("登录失败");
        // 把exception返回给前台
        response.setStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR.value());
        response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
        response.getWriter().write(objectMapper.writeValueAsString(exception));

        // 可做其他业务逻辑，诸如限制每天登录失败的次数
    }
}

Step-05 配置SecurityConfig

还记得之前我们提过的Spring Security为人广为诟病的繁琐配置吗？自从搭上Spring Boot的列车之后，有了翻天覆地的改变。

下面就来简单配置一下我们在上面自定义的一些模块吧。

/**
 * @author kylin
 */
@Configuration
@EnableWebSecurity
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {


    @Autowired
    private WebAuthenticationSuccessHandler successHandler;

    @Autowired
    private WebAuthenticationFailureHandler failureHandler;


    /**
     * 密码加密器，使用spring提供的BCryptPasswordEncoder
     */
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }

     /**
     * http请求安全配置
     *
     * @param http
     */
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
           .authorizeRequests()
                .antMatchers("/resources/**", "/css/**", "/about", "/test").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
           .formLogin()
                .loginPage("/login.html")
                .successHandler(successHandler)
                .failureHandler(failureHandler)
                .permitAll()
                .and()
           .csrf().disable();
    }

}

整个配置就基本完成了，也比较简单易懂；对一些配置进行基础的讲解

  1. .antMatchers("/resources/**", "/css/**", "/about", "/test").permitAll()是指对于这些正则路径进行放行

  2. loginPage("/login.html")指的是自定义了一个前端的登录页面，当然也可以使用默认的页面（只是相对比较简陋了些）

  3. 最后的csrf记得关闭，这一块后面会专门介绍。

总结

以上内容则为本文的全内容，文章通过原理探讨、动手尝试逐一展开。文章内容为个人学习总结，如有错误之处，请多多指正。


-END-

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