Spring Security 中重要对象汇总

前言

已经写了好几篇关于 Spring Security 的文章了，相信很多读者还是对 Spring Security 的云里雾里的。这是因为对 Spring Security 中的对象还不了解。本文就来介绍介绍一下常用对象。

认证流程

SecurityContextHolder

用户认证通过后，为了避免用户的每次操作都进行认证，可将用户的信息保存在会话中。Spring Security 提供会话管理，认证通过后将身份信息放入 SecurityContextHolder 上下文，SecurityContext 与当前线程进行绑定，方便获取用户身份。

// 获取当前登录的用户信息
Authentication authentication = 
SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();
复制代码

AuthenticationManager

认证管理器，AuthenticationManager 是认证相关的核心接口，是发起认证的入口，用于处理认证请求。接口只提供了一个认证方法，方法接收一个未通过认证 Authentication 对象，返回一个通过认证的 Authentication 对象。最常见的实现是ProviderManager。

public interface AuthenticationManager {
    Authentication authenticate(Authentication var1) throws AuthenticationException;
}
复制代码

ProviderManager

提供商管理器，ProviderManager 是 AuthenticationManager 的一个实现类，提供了基本的认证逻辑和方法。它其中包含了一个 List 的 AuthenticationProvider 的属性，该属性存放多种认证方式！为什么需要这个属性呢？当Spring Security默认提供的认证方式不能满足需求时，就可以通过 AuthenticationProvider 接口来扩展出其他认证方式，比如邮箱+验证码，手机号码+验证码登录。

AuthenticationProvider

AuthenticationProvider（身份验证提供者），可以将多个AuthenticationProvider实例添加到ProviderManager中。其每个AuthenticationProvider可以执行特定的 Authentication （身份验证）类型。例如：DaoAuthenticationProvider支持基于用户名+密码的 UsernamePasswordAuthenticationToken 身份验证。也可以自定义认证方式，比如自定义EmailVerificationCodeAuthenticationProvider支持邮箱 + 验证码的 EmailVerificationCodeAuthenticationToken 身份验证。

public interface AuthenticationProvider {
 
    Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException;
 
    boolean supports(Class authentication);
}
复制代码

该接口中有两个方法，如下：

• authenticate() 方法接收一个未通过认证 Authentication 对象，返回一个通过认证的 Authentication 对象。可以实现 authenticate() 方法来自定义身份验证逻辑。

• supports(Class authentication) 方法接收一个 Authentication（身份验证） 对象，如果 AuthenticationProvider 支持指定的身份验证对象，则返回 true。 但是返回 true 并不保证 AuthenticationProvider 能够对提供的 Authentization 类实例进行身份验证。它只是表明它可以支持对其进行更深入的验证。AuthenticationProvider 仍可以从 authenticate() 方法返回 null，以尝试其他的 AuthentitationProvider 进行验证。

Authentication

Authentication（身份验证） 接口是 Spring Security 中身份验证流程的顶级接口，该接口定义了如下方法：

public interface Authentication extends Principal, Serializable {
    Collectionextends GrantedAuthority> getAuthorities();
 
    Object getCredentials();
 
    Object getDetails();
 
    Object getPrincipal();
 
    boolean isAuthenticated();
 
    void setAuthenticated(boolean var1) throws IllegalArgumentException;
}
复制代码

方法含义如下：

具体响应内容可以参考如下：

{
	"authorities": [
		{
			"authority": "ROLE_admin"
		},
		{
			"authority": "ROLE_user"
		}
	],
	"details": {
		"remoteAddress": "0:0:0:0:0:0:0:1",
		"sessionId": "D77AF630A476DEE7A2A75B1D751C4CF1"
	},
	"authenticated": true,
	"principal": {
		"password": null,
		"username": "cxyxj",
		"authorities": [
			{
				"authority": "ROLE_admin"
			},
			{
				"authority": "ROLE_user"
			}
		],
		"accountNonExpired": true,
		"accountNonLocked": true,
		"credentialsNonExpired": true,
		"enabled": true
	},
	"credentials": null,
	"name": "cxyxj"
}
复制代码

Authentication 本身是一个接口，它有很多实现类：

在众多的实现类中，我们最常用的就是 UsernamePasswordAuthenticationToken（用户名密码身份验证令牌），但是这个类就只有简单的50行左右的代码，其中有两个属性，principal 代表用户名，credentials 代表密码。还有两个构造方法，一个是代表未认证的，一个是代表已认证的；三个set、get方法，一个擦除凭据方法。该类继承了 AbstractAuthenticationToken，其大部分逻辑在父类中，当然父类的逻辑也非常简单。 所以 UsernamePasswordAuthenticationToken（用户名密码身份验证令牌）的作用就是将用户输入的用户名和密码进行封装，并供给 AuthenticationManager 进行验证。

UserDetails

这个接口定义了用户的核心信息，比如用户名、密码、账号是否过期、是否锁定等！默认实现类org.springframework.security.core.userdetails.User。在 Spring Security 中，如果自定义认证逻辑时，需要实现该接口进行扩展，来保存自己系统的用户信息。接口定义如下方法：

一个正常能登录的账号，四个状态都是为 true 的。

UserDetailsService

在 Spring Security 中，什么也不进行配置时，账号和密码是由 Spring Security 自动生成的。 但在实际的项目中账号、密码是从数据库中查询出来的。所以我们需要自定义认证逻辑。 此时需要实现 UserDetailsService 接口。而 UserDetailsService 接口中只定义了一个方法，作用是根据用户名加载用户，获得 UserDetails 对象。

public interface UserDetailsService {
 
        // 按用户名加载用户
	UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException;
}
复制代码

可以参考自定义逻辑如下：

@Override
public UserDetails loadUserByUsername(String account) throws UsernameNotFoundException {
    LambdaQueryWrapper<SysUser> queryWrapper = Wrappers.lambdaQuery();
    queryWrapper.eq(SysUser::getAccount, account);
    // 根据用户名查询用户
    SysUser sysUsers = sysUserMapper.selectOne(queryWrapper);
    if (Objects.isNull(sysUsers)) {
        Assert.isTrue(true,"用户名或者密码错误");
    }
    // 获得用户角色信息
    List<String> roles = sysUserMapper.selectByUserId(sysUsers.getUserId());
    // 构建 SimpleGrantedAuthority 对象
    List<SimpleGrantedAuthority> authorities = roles.stream().map(SimpleGrantedAuthority::new).collect(Collectors.toList());
    return new SysUserDetails(sysUsers, authorities);
}
复制代码

除了需要手动实现 UserDetailsService 接口的方式外，Spring Security 也内置了几种方式。 我们来看下 UserDetailsService 都有哪些实现类：

• InMemoryUserDetailsManager：内存用户，这种方式在学习 Spring Security 的时候，用的非常多。

• JdbcUserDetailsManager：通过 JDBC 的方式将数据库和 Spring Security 连接起来。它自己提供了一个数据库脚本，脚本路径如下：org/springframework/security/core/userdetails/jdbc/users.ddl。脚本的内容呢，应该是不符合项目实际开发的，所以这个也是在学习的时候可以使用使用。

PasswordEncoder

PasswordEncoder 接口用于执行密码的单向转换，以便安全地存储密码。

InteractiveAuthenticationSuccessEvent

身份验证成功后，发布一个名为InteractiveAuthenticationSuccessEvent的事件通知给到应用上下文，用于告知身份验证已经成功。

FilterChainProxy

在 Spring Security 的默认配置中，将创建一个名为 springSecurityFilterChain 的 servlet 过滤器作为bean。默认情况下，Spring Security 内置了一个过滤链，链中有 15 个过滤器。

想要了解更多请前往： 深入理解 FilterChainProxy【源码篇】

ExceptionTranslationFilter

ExceptionTranslationFilter 异常转换过滤器位于整个 springSecurityFilterChain 的后方，用来转换整个链路中出现的异常。此过滤器本身不处理异常，而是将认证过程中出现的异常交给内部维护的一些类去处理，一般处理两大类异常：AccessDeniedException 已登录无权限访问异常和 AuthenticationException 未认证访问异常。

HeaderWriterFilter

用来给http响应添加一些Header,比如X-Frame-Options, X-XSS- Protection*，X-Content-Type-Options.

CsrfFilter

用于防止csrf攻击（跨站点请求伪造（Cross- site request forgery））。

LogoutFilter

处理注销的过滤器。

RequestCacheAwareFilter

内部维护了一个RequestCache，用于缓存request请求。

SecurityContextHolderAwareRequestFilter

对ServletRequest进行了一次包装，使得request 具有更加丰富的API。

SessionManagementFilter

和session相关的过滤器，内部维护了一个 SessionAuthenticationStrategy，两者组合使用，常用来防止会话固定攻击保护（ session- fixation protection attack ），以及限制同一用户开启多个会话的数量。

AnonymousAuthenticationFilter

匿名身份过滤器，spring security为了兼容未登录的访问，也走了一套认证流程，只不过是一个匿名的身份。

UsernamePasswordAuthenticationFilter

表单提交了username和password参数，被封装成token进行一系列的认证，便是主要通过这个过滤器完成的。在表单认证的流程中，这是最最关键的过滤器。

AbstractAuthenticationProcessingFilter

翻译为：抽象身份验证处理过滤器，这是一个抽象类，定义了认证处理的过程。是一个模板类。默认的实现为 UsernamePasswordAuthenticationFilter，根据用户名、密码进行身份验证，如果需要自定义身份验证，比如手机验证码登录，就需要继承该类。

授权

当用户访问 Spring Security 中一个受保护的资源时，需要使用投票器和表决机制，投票器根据用户的角色投出赞成或者反对票，表决方式则根据投票器的结果进行表决。

AccessDecisionManager

访问决策管理器，AccessDecisionManager由AbstractSecurityInterceptor调用。AccessDecisionManager 采用投票的方式来确定是否能够访问受保护资源。 AccessDecisionManager 中包含的多个 AccessDecisionVoter，Voter 将会被用来对Authentication是否有权访问受保护对象进行投票， AccessDecisionManager 根据投票结果，做出最终决策。

AccessDecisionManager 访问决策管理器还有三个子类决策器，分别是：

• AffirmativeBased：存在多个投票器时，有一个投票器同意，则请求就允许访问，也就是一票通过；默认使用的决策器。
• UnanimousBased：存在多个投票器时，如果有投票器拒绝，则请求不允许访问，也就是一票否决。
• ConsensusBased：存在多个投票器时，大多数投票器同意。则请求就允许访问，也就是少数服从多数。如果是平局，则看 allowIfEqualGrantedDeniedDecisions 的值来判断是否通过，在默认情况下allowIfEqualGrantedDeniedDecisions值是true，也就是说平票的情况下，请求允许访问。

注意：不论是哪个决策器，如果所有投票器全部弃权则表示通过。

AccessDecisionVoter

翻译为：投票机制/投票器。在 Spring Security 中，投票机制是由 AccessDecisionVoter 接口来定义的，它有许多的实现：

实现有好多种，我们可以选择其中一种或多种投票机制，也可以自定义投票机制，默认的投票机制是 WebExpressionVoter。

public interface AccessDecisionVoter<S> {
	
	int ACCESS_GRANTED = 1;
	int ACCESS_ABSTAIN = 0;
	int ACCESS_DENIED = -1;
 
 
	boolean supports(ConfigAttribute attribute);
 
	boolean supports(Class<?> clazz);
 
	
	int vote(Authentication authentication, S object,
			Collection<ConfigAttribute> attributes);
}
复制代码

• 三个常量含义分别为：1 表示同意；0 表示弃权；-1 表示拒绝。
• 两个 supports 方法用来判断投票器是否支持当前请求。
• 1. vote 则是具体的投票方法；在不同的实现类中实现。authentication 表示当前登录主体；object 表示正在调用的受保护接口；attributes 表示当前所访问的接口所需要的角色集合。

• RoleVoter：判断当前请求是否具备该接口所需要的角色。
• RoleHierarchyVoter 是 RoleVoter 的一个子类，在 RoleVoter 角色判断的基础上，引入了角色分层管理，也就是角色继承。
• WebExpressionVoter：基于表达式权限控制
• Jsr250Voter：处理 Jsr-250 权限注解的投票器，如 @PermitAll，@DenyAll 等
• PreInvocationAuthorizationAdviceVoter：使用 @PreFilter 和 @PreAuthorize 注解处理的权限，通过 PreInvocationAuthorizationAdvice 来授权。

AbstractSecurityInterceptor

根据注释翻译了一下：为安全对象实现安全拦截的抽象类，干的事情说白点就是对未放行的资源，根据用户的权限来控制是否能访问的拦截器。由于这是一个抽象类，所以只定义了一些逻辑方法，具体执行都是子类去调用的。

FilterSecurityInterceptor

从 FilterChainProxy 章节中的截图来看，FilterSecurityInterceptor 位于 Spring Security Filter Chain 中的最后一个 Filter。这是一个过滤器，它会拦截HTTP请求，进行鉴权处理。

MethodSecurityInterceptor

它还实现了 MethodInterceptor，所以这是一个方法拦截器，基于 Spring AOP 实现了方法拦截，对方法进行鉴权处理。比如在方法上标注了@RolesAllowed、@PermitAll、@PreAuthorize等等注解。

AspectJMethodSecurityInterceptor

继承了 MethodSecurityInterceptor，基于 Aspectj 实现方法拦截。

区别

• 一个是过滤器，一个是方法拦截器，所以他们拦截对象是不同，一个是拦截Http请求，一个是拦截方法。
• 两者都调用了父类的beforeInvocation方法，但是传入的参数是不一样的，FilterSecurityInterceptor传入的是FilterInvocation，MethodInterceptor传入的是MethodInvocation。
• 两者维护的 SecurityMetadataSource 不一样，MethodSecurityInterceptor 中维护的是MethodSecurityMetadataSource，FilterSecurityInterceptor维护的是 FilterInvocationSecurityMetadataSource。

SecurityMetadataSource

获取授权配置的接口。可以自定义实现该接口，比如从数据库中加载ConfigAttribute。在 Spring Security中，给该接口提供了两个子类，继承图如下：

• MethodSecurityMetadataSource：由Spring Security Core定义，用于表示安全对象是方法调用(MethodInvocation)的安全元数据源；存放的是所有类和方法，会根据当前执行的类和方法，去内存中遍历，查询到当前执行方法配置的权限注解，然后对其进行授权判断。

• FilterInvocationSecurityMetadataSource：由Spring Security Web定义，用于表示安全对象是Web请求(FilterInvocation)的安全元数据源；存放的是 HttpSecurity 配置类中配置的授权规则。

配置如下：

http.authorizeRequests()
    // 如果用户具备 admin 权限，就允许访问。
    .antMatchers("/cxyxj/**").hasAuthority("ROLE_admin")
// 如果用户具备给定权限中某一个，就允许访问。
    .antMatchers("/admin/demo").hasAnyAuthority("ROLE_admin", "ROLE_System")
// 如果用户具备 user 权限，就允许访问。注意不需要手动写 ROLE_ 前缀，写了会报错
    .antMatchers("/security/**").hasRole("user")
//如果请求是指定的 IP 就允许访问。
    .antMatchers("/admin/demo").hasIpAddress("192.168.64.5")
    .anyRequest()   //其他请求
    .authenticated(); //需要认证才能访问
复制代码

参考文献