【SpringSecurity系列3】基于Spring Webflux集成SpringSecurity实现前后端分离无状态Rest API的权限控制

源码传送门：
https://github.com/ningzuoxin/zxning-springsecurity-demos/tree/master/02-springsecurity-stateless-webflux

一、前言

Spring WebFlux 是一个异步非阻塞式的 Web 框架，它能够充分利用多核 CPU 的硬件资源去处理大量的并发请求。SpringSecurity 专门为 Webflux 定制了一套用于权限控制的 API，因此在 Webflux 应用中集成
SpringSecurity，和前面讲的 Web 应用集成 SpringSecurity 还是有一定区别。老规矩，我们先看实现步骤，后续再来分析原理。

二、实现步骤

1、引入依赖

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.7.0</version>
</parent>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>cn.hutool</groupId>
        <artifactId>hutool-all</artifactId>
        <version>5.8.1</version>
    </dependency>
</dependencies>

2、改写 Get 方法的 /login 请求

和 Spring Web 集成 SpringSecurity 一样，Spring Webflux 集成 SpringSecurity 也需要改写默认的 Get 方法 /login 请求，但是有个小地方要注意下，就是在 Webflux 中要返回 Mono。源码如下：

@GetMapping(value = "/login")
public Mono<Result> login() {
    return Mono.just(Result.data(-1, "PLEASE LOGIN", "NO LOGIN"));
}

Result 类是定义的一个通用响应对象，具体代码可查看附上的源码链接。

3、创建认证信息存储器 AuthenticationRepository

在实际生产环境中，我们应该把认证信息存储在缓存或者数据库中，此处只是演示，就放在内存中了。具体代码如下：

@Repository
public class AuthenticationRepository {

    private static ConcurrentHashMap<String, Authentication> authentications = new ConcurrentHashMap<>();

    public void add(String key, Authentication authentication) {
        authentications.put(key, authentication);
    }

    public Authentication get(String key) {
        return authentications.get(key);
    }

    public void delete(String key) {
        if (authentications.containsKey(key)) {
            authentications.remove(key);
        }
    }
}

4、创建认证成功处理器 TokenServerAuthenticationSuccessHandler 和认证失败处理器 TokenServerAuthenticationFailureHandler

对于 Webflux 应用 SpringSecurity 为我们提供了不同的认证成功接口 ServerAuthenticationSuccessHandler 和 认证失败处理接口 ServerAuthenticationFailureHandler，我们只需要实现这两个接口，然后实现我们需要的业务逻辑即可，具体代码如下：

@Component
public class TokenServerAuthenticationSuccessHandler implements ServerAuthenticationSuccessHandler {

    @Autowired
    private AuthenticationRepository authenticationRepository;

    @Override
    public Mono<Void> onAuthenticationSuccess(WebFilterExchange webFilterExchange, Authentication authentication) {
        String token = IdUtil.simpleUUID();
        authenticationRepository.add(token, authentication);

        Result<String> result = Result.data(token, "LOGIN SUCCESS");
        return ServerHttpResponseUtils.print(webFilterExchange.getExchange().getResponse(), result);
    }
}

@Component
public class TokenServerAuthenticationFailureHandler implements ServerAuthenticationFailureHandler {

    @Override
    public Mono<Void> onAuthenticationFailure(WebFilterExchange webFilterExchange, AuthenticationException exception) {
        Result<String> result = Result.data(-1, exception.getMessage(), "LOGIN FAILED");
        return ServerHttpResponseUtils.print(webFilterExchange.getExchange().getResponse(), result);
    }
}

ServerHttpResponseUtils 是封装的一个通过 ServerHttpResponse 向前端响应 JSON 数据格式的工具类，具体代码可查看附上的源码链接。

5、创建退出成功处理器 TokenServerLogoutSuccessHandler

@Component
public class TokenServerLogoutSuccessHandler implements ServerLogoutSuccessHandler {

    @Autowired
    private AuthenticationRepository authenticationRepository;

    @Override
    public Mono<Void> onLogoutSuccess(WebFilterExchange exchange, Authentication authentication) {
        String token = exchange.getExchange().getRequest().getHeaders().getFirst("token");
        if (StrUtil.isNotEmpty(token)) {
            authenticationRepository.delete(token);
        }

        Result<String> result = Result.data(200, "LOGOUT SUCCESS", "OK");
        return ServerHttpResponseUtils.print(exchange.getExchange().getResponse(), result);
    }
}

6、创建无访问权限处理器 TokenServerAccessDeniedHandler

public class TokenServerAccessDeniedHandler implements ServerAccessDeniedHandler {

    @Override
    public Mono<Void> handle(ServerWebExchange exchange, AccessDeniedException denied) {
        Result<String> result = Result.data(403, denied.getMessage(), "ACCESS DENIED");
        return ServerHttpResponseUtils.print(exchange.getResponse(), result);
    }
}

7、创建 SpringSecurity 上下文仓库 TokenServerSecurityContextRepository

和 Web 应用集成 SpringSecurity 不同的是，SpringSecurity 暂时没有为 Webflux 提供无状态的 SpringSecurity 上下文存取策略。目前 ServerSecurityContextRepository 接口暂时只有
NoOpServerSecurityContextRepository（不存储 SecurityContext） 和 WebSessionServerSecurityContextRepository （基于 WebSession）两种实现策略。因此，我们要想实现无状态的
SpringSecurity 上下文存取，需要我们自己去实现 ServerSecurityContextRepository 接口。源码如下：

@Component
public class TokenServerSecurityContextRepository implements ServerSecurityContextRepository {

    @Autowired
    private AuthenticationRepository authenticationRepository;

    @Override
    public Mono<Void> save(ServerWebExchange exchange, SecurityContext context) {
        return Mono.empty();
    }

    @Override
    public Mono<SecurityContext> load(ServerWebExchange exchange) {
        String token = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("token");
        if (StrUtil.isNotEmpty(token)) {
            Authentication authentication = authenticationRepository.get(token);
            if (ObjectUtil.isNotEmpty(authentication)) {
                SecurityContextImpl securityContext = new SecurityContextImpl();
                securityContext.setAuthentication(authentication);
                return Mono.just(securityContext);
            }
        }
        return Mono.empty();
    }
}

8、配置 WebFluxSecurityConfig，这是重点！！！

创建 WebFluxSecurityConfig 类，并配置 SecurityWebFilterChain Bean对象，对于 Webflux 应用 SpringSecurity 是通过 ServerHttpSecurity 配置各项属性，具体配置如下：

// 【注意】Webflux 中使用的注解是不一样的哦
@EnableWebFluxSecurity
@EnableReactiveMethodSecurity

@Bean
public MapReactiveUserDetailsService userDetailsService() {
    // 权限配置
    List<GrantedAuthority> authorities = new ArrayList<>();
    authorities.add(new SimpleGrantedAuthority("index"));
    authorities.add(new SimpleGrantedAuthority("hasAuthority"));
    authorities.add(new SimpleGrantedAuthority("ROLE_hasRole"));

    // 认证信息
    UserDetails userDetails = User.builder().username("admin")
            .passwordEncoder(passwordEncoder()::encode)
            .password("123456")
            .authorities(authorities)
            .build();
    return new MapReactiveUserDetailsService(userDetails);
}

@Bean
public SecurityWebFilterChain securityWebFilterChain(ServerHttpSecurity http) {
    // 禁用防止 csrf
    http.csrf(s -> s.disable())
        // 自定义 ServerSecurityContextRepository
        .securityContextRepository(tokenServerSecurityContextRepository)
        .formLogin(s -> s
            // 指定登录请求url
            .loginPage("/login")
            // 配置认证成功处理器
            .authenticationSuccessHandler(tokenServerAuthenticationSuccessHandler)
            // 配置认证失败处理器
            .authenticationFailureHandler(tokenServerAuthenticationFailureHandler)
        )
        // 配置退出成功处理器
        .logout(s -> s.logoutSuccessHandler(tokenServerLogoutSuccessHandler))
        // 放行 /login 请求，其他请求必须经过认证
        .authorizeExchange(s -> s.pathMatchers("/login").permitAll().anyExchange().authenticated())
        // 配置无访问权限处理器
        .exceptionHandling().accessDeniedHandler(new TokenServerAccessDeniedHandler());
    return http.build();
}

9、创建一些测试用的 API 接口

@RestController
public class IndexController {

    @RequestMapping(value = "/index")
    @PreAuthorize("hasAuthority('index')")
    public Mono<String> index() {
        return Mono.just("index");
    }

    @RequestMapping(value = "/hasAuthority")
    @PreAuthorize("hasAuthority('hasAuthority')")
    public Mono<String> hasAuthority() {
        return Mono.just("hasAuthority");
    }

    @RequestMapping(value = "/hasRole")
    @PreAuthorize("hasRole('hasRole')")
    public Mono<String> hasRole() {
        return Mono.just("hasRole");
    }

    @RequestMapping(value = "/home")
    @PreAuthorize("hasRole('home')")
    public Mono<String> home() {
        return Mono.just("home");
    }

}

三、测试

1、未登录访问受保护 API

// 请求地址 GET请求
http://localhost:8080/index

// curl
curl --location --request GET 'http://localhost:8080/index'

// 响应结果
{
    "code": -1,
    "msg": "NO LOGIN",
    "time": 1654524412270,
    "data": "PLEASE LOGIN"
}

2、登录 API

// 请求地址 POST请求 【注意：参数格式要指定为 x-www-form-urlencoded，源码中是通过 getFormData 获取 username 和 password】
http://localhost:8080/login

// curl
curl --location --request POST 'http://localhost:8080/login' \
--header 'Content-Type: application/x-www-form-urlencoded' \
--data-urlencode 'username=admin' \
--data-urlencode 'password=123456'

// 响应结果
{
    "code": 200,
    "msg": "LOGIN SUCCESS",
    "time": 1654524449600,
    "data": "80b60ffc7e2b419f9a8e7d8dec355e02"
}

3、携带 token 访问受保护 API

// 请求地址 GET请求 请求头中添加认证 token
http://localhost:8080/index

// curl
curl --location --request GET 'http://localhost:8080/index' --header 'token: 80b60ffc7e2b419f9a8e7d8dec355e02'

// 响应结果
index

4、携带 token 访问未授权 API

// 请求地址 GET请求 请求头中添加认证 token
http://localhost:8080/home

// curl
curl --location --request GET 'http://localhost:8080/home' --header 'token: 612c29a2dd824191b6afe07a38285e81'

// 响应结果
{
    "code": 403,
    "msg": "ACCESS DENIED",
    "time": 1654524759366,
    "data": "Denied"
}

5、退出 API

// 请求地址 POST请求 请求头中添加认证 token【注意：是 POST 请求，源码中退出匹配的是 POST 方法 /logout 请求】
http://localhost:8080/logout

// curl
curl --location --request POST 'http://localhost:8080/logout' --header 'token: 612c29a2dd824191b6afe07a38285e81'

// 响应结果
{
    "code": 200,
    "msg": "OK",
    "time": 1654524806801,
    "data": "LOGOUT SUCCESS"
}

四、总结

有了基于 Spring Web 集成 SpringSecurity 经验，根据类比的思想，实现 Spring Webflux 集成 SpringSecurity 不算困难。经过简单的改造之后，基本能满足前后端分离无状态 API 权限控制的需求。但是，在应用于生产环境前，有两点需要进一步改造：

1、将身份认证和权限获取，改为从数据库中获取。

2、将通过认证的身份信息存储在缓存或数据库中。

在下一篇，我们将进一步分析 Spring Webflux 集成 SpringSecurity 的实现原理，大家多多关注哦~

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