Acegi框架介绍（一）

概述     对于任何一个完整的应用系统，完善 的认证和授权机制是必不可少的。Acegi Security（以下简称Acegi）是一个能为基于Spring的企业应用提供强大而灵活安全访问控制解决方案的框架，Acegi已经成为 Spring官方的一个子项目，所以也称为Spring Security。它通过在Spring容器中配置一组Bean，充分利用Spring的IoC和AOP功能，提供声明式安全访问控制的功能。虽然，现在 Acegi也可以应用到非Spring的应用程序中，但在Spring中使用Acegi是最自然的方式。 Acegi可以实现业务对象方法级的安全访问控制粒度，它提供了以下三方面的应用程序的安全： ? URL资源的访问控制     如所有用户（包括其名用户）可以访问index.jsp登录页面，而只有授权的用户可以访问/user/addUser.jsp页面。Acegi允许通过正则表达式或Ant风格的路径表达式定义URL模式，让授权用户访问某一URL匹配模式下的对应URL资源。 ? 业务类方法的访问控制     Spring容器中所有Bean的方法都可以被Acegi管理，如所有用户可以调用BbtForum#getRefinedTopicCount()方法，而只有授权用户可以调用BbtForum#addTopic()方法。 ? 领域对象的访问控制     业务类方法代表一个具体的业务操作，比如更改、删除、审批等，业务类方法访问控制解决了用户是否有调用某种操作的权限，但并未对操作的客体（领域对象）进 行控制。对于我们的论坛应用来说，用户可以调用BbtForum#updateUser(User user)方法更改用户注册信息，但应该仅限于更改自己的用户信息，也即调用BbtForum#updateUser()所操作的User这个领域对象必 须是受限的。     Acegi通过多个不同用途的Servlet过滤器对URL资源进行保护，在请求受保护的URL资源前，Acegi的Servlet过滤器判断用户是否有权访问目标资源，授权者被开放访问，而未未被授权者将被阻挡在大门之外。     Acegi通过Spring AOP对容器中Bean的受控方法进行拦截，当用户的请求引发调用Bean的受控方法时，Acegi的方法拦截器开始工作，阻止未授权者的调用。           对领域对象的访问控制建立在对Bean方法保护的基础上，在最终开放目标Bean方法的执行前，Acegi将检查用户的ACL（Aeccess Control List：访问控制列表）是否包含正要进行操作的领域对象，只有领域对象被授权时，用户才可以使用Bean方法对领域对象进行处理。此外，Acegi还可 以对Bean方法返回的结果进行过滤，将一些不在当前用户访问权限范围内的领域对象剔除掉——即传统的数据可视域范围的控制。一般来说，使用Acegi控 制数据可视域未非理想的选择，相反通过传统的动态SQL的解决方案往往更加简单易行。     从本质特性上来说，Servlet过滤器就是最原始的原生态AOP，所以我们可以说Acegi不但对业务类方法、领域对象访问控制采用了AOP技术方案， 对URL资源的访问控制也使用了AOP的技术方案。使用AOP技术方案的框架是令人振奋的，这意味着，开发者可以在应用程序业务功能开发完毕后，轻松地通 过Acegi给应用程序穿上安全保护的“铁布衫”。 Acegi体系结构     乘飞机前需要通过安检，乘客必须提供身份证以验证其身份。在通过安检进入候机室后，国航、海航、南航等不同航空公司的飞机陆续到达，但你只能登上机票上对 应航班的飞机。在登机后，只能坐在机票对应的座位上——你不能抢占他人的座位，你不能在座位上刻字留念、你不能要求空姐打开机窗……     乘飞机的过程最能体现安全控制的流程，我们可以从中找到身份认证、资源访问控制、领域对象安全控制的对应物：安检对应身份认证，登机对应资源访问控制而按号就座则对应领域对象安全控制。     Acegi通过两个组件对象完成以上安全问题的处理：AuthenticationManager（认证管理器）、AccessDecisionManager（访问控制管理器），如图 1所示：

图 1 Acegi体系结构

    SecurityContextHolder是框架级的容器，它保存着和所有用户关联SecurityContext实 例，SecurityContext承载着用户（也称认证主体）的身份信息的权限信息， AuthenticationManager、AccessDecisionManager将据此进行安全访问控制。         SecurityContext的认证主体安全信息在一个HTTP请求线程的多个调用之间是共享的（通过ThreadLocal），但它不能在多个请求之 间保持共享。为了解决这个问题，Acegi将认证主体安全信息缓存于HttpSession中，当用户请求一个受限的资源时，Acegi通过 HttpSessionContextIntegrationFilter将认证主体信息从HttpSession中加载到 SecurityContext实例中，认证主体关联的SecurityContext实例保存在Acegi容器级的 SecurityContextHolder里。当请求结束之后，HttpSessionContextIntegrationFilter执行相反的操 作，将SecurityContext中的认证主体安全信息重新转存到HttpSession中，然后从SecurityContextHolder中清 除对应的SecurityContext实例。通过HttpSession转存机制，用户的安全信息就可以在多个HTTP请求间共享，同时保证 SecurityContextHolder中仅保存当前有用的用户安全信息，其整体过程如图 2所示：

图 2 SecurityContext在HttpSession和请求线程间的转交过程

    当用户请求一个受限的资源时，AuthenticationManager首先开始工作，它象一个安检入口，对用户身份进行核查，用户必须提供身份认证的 凭证（一般是用户名/密码）。在进行身份认证时，AuthenticationManager将身份认证的工作委托给多个 AuthenticationProvider。因为在具体的系统中，用户身份可能存储在不同的用户信息安全系统中（如数据库、CA中心、LDAP服务 器），不同用户信息安全系统需要不同的AuthenticationProvider执行诸如用户信息查询、用户身份判断、用户授权信息获取等工作。只要 有一个AuthenticationProvider可以识别用户的身份，AuthenticationManager就通过用户身份认证，并将用户的授 权信息放入到SecurityContext中。    当用户通过身份认证后，试图访问某个受限的程序资源时，AccessDecisionManager开始工作。 AccessDecisionManager采用民主决策机制判断用户是否有权访问目标程序资源，它包含了多个AccessDecisionVoter。 在访问决策时每个AccessDecisionVoter都拥有投票权，AccessDecisionManager统计投票结果，并按照某种决策方式根 据这些投票结果决定最终是否向用户开放受限资源的访问。

重要组件类介绍     每个框架都有一些核心的概念，这些概念被固化为类和接口，成为框架的重要组件类。框架的管理类、操作类都在这些组件类的基础上进行操作。在进入Acegi框架的具体学习前，有必要事先了解一下这些承载Acegi框架重要概念的组件类。     首先，我们要接触是UserDetails接口，它代表一个应用系统的用户，该接口定义了用户安全相关的信息，如用户名/密码，用户是否有效等信息，你可以根据以下接口方法进行相关信息的获取：     String getUsername()：获取用户名；       String getPassword()：获取密码；       boolean isAccountNonExpired()：用户帐号是否过期；       boolean isAccountNonLocked()：用户帐号是否锁定；       boolean isCredentialsNonExpired()：用户的凭证是否过期；       boolean isEnabled()：用户是否处于激活状态。     当以上任何一个判断用户状态的方法都返回false时，用户凭证就被视为无效。     UserDetails还定义了获取用户权限信息的方法：GrantedAuthority[] getAuthorities()，GrantedAuthority代表用户权限信息，它定义了一个获取权限描述信息（以字符串表示，如 PRIV_COMMON）的方法：String getAuthority()。

图 3 用户和权限

    在未使用Acegi之前，我们可能通过类似User、Customer等领域对象表示用户的概念，并在程序中编写相应的用户认证的逻辑。现在，你要做的一 个调整是让原先这些代表用户概念的领域类实现UserDetails接口，这样，Acegi就可以通过UserDetails接口访问到用户的信息了。      UserDetails可能从数据库、LDAP等用户信息资源中返回，这要求有一种机制来完成这项工作，UserDetailsService正是充当这 一角色的接口。UserDetailsService接口很简单，仅有一个方法：UserDetails loadUserByUsername(String username) ，这个方法通过用户名获取整个UserDetails对象。 Authentication代表一个和应用程序交互的待认证用户，Acegi从类似于登录页面、Cookie等处获取待认证的用户信息（一般是用户名密码）自动构造Authentication实例。

图 4 Acegi的认证用户

    Authentication可以通过Object getPrincipal()获取一个代表用户的对象，这个对象一般可以转换为UserDetails，从中可以取得用户名/密码等信息。在 Authentication被AuthenticationManager认证之前，没有任何权限的信息。在通过认证之后，Acegi通过 UserDetails将用户对应的权限信息加载到Authentication中。Authentication拥有一个 GrantedAuthority[] getAuthorities()方法，通过该方法可以得到用户对应的权限信息。     Authentication和UserDetails很容易被混淆，因为两者都有用户名/密码及权限的信息，接口方法也很类似。其实 Authentication是Acegi进行安全访问控制真正使用的用户安全信息的对象，它拥有两个状态：未认证和已认证。UserDetails是代 表一个从用户安全信息源（数据库、LDAP服务器、CA中心）返回的真正用户，Acegi需要将未认证的Authentication和代表真实用户的 UserDetails进行匹配比较，通过匹配比较（简单的情况下是用户名/密码是否一致）后，Acegi将UserDetails中的其它安全信息（如 权限、ACL等）拷贝到Authentication中。这样，Acegi安全控制组件在后续的安全访问控制中只和Authentication进行交 互。

由于Acegi对程序资源进行访问安全控制时，一定要事先获取和请求用户对应的Authentication，Acegi框架必须为Authentication提供一个“寓所”，以便在需要时直接从“寓所”把它请出来，作为各种安全管理器决策的依据。     SecurityContextHolder就是Authentication容身的“寓所”，你可以通过 SecurityContextHolder.getContext().getAuthenication()代码获取Authentication。 细心观察一下这句代码，你会发现在SecurityContextHolder和Authentication之间存在一个getContext()中 介，这个方法返回SecurityContext对象。SecurityContext这个半路杀出来的程咬金有什么特殊的用途呢？我们知道 Authentication是用户安全相关的信息，请求线程其它信息（如登录验证码等）则放置在SecurityContext中，构成了一个完整的安 全信息上下文。SecurityContext接口提供了获取和设置Authentication的方法：  Authentication getAuthentication()  void setAuthentication(Authentication authentication)

图 5 认证用户信息存储器

    SecurityContextHolder是Acegi框架级的对象，它在内部通过ThreadLocal为请求线程提供线程绑定的 SecurityContext对象。这样，任何参与当前请求线程的Acegi安全管理组件、业务服务对象等都可以直接通过 SecurityContextHolder.getContext()获取线程绑定的SecurityContext，避免通过方法入参的方式获取用户 相关的SecurityContext。     线程绑定模式对于大多数应用来说是适合的，但是应用本身会创建其它的线程，那么只有主线程可以获得线程绑定SecurityContext，而主线程衍生 出的新线程则无法得到线程绑定的SecurityContext。Acegi考虑到了这些不同应用情况，提供了三种绑定SecurityContext的 模式：  SecurityContextHolder.MODE_THREADLOCAL：SecurityContext绑定到主线程，这是默认的模式；  SecurityContextHolder.MODE_GLOBAL：SecurityContext绑定到JVM中，所有线程都使用同一个SecurityContext；  SecurityContextHolder.MODE_INHERITABLETHREADLOCAL：：SecurityContext绑定到主线程及由主线程衍生的线程中。     你可以通过SecurityContextHolder.setStrategyName(String strategyName)方法指定SecurityContext的绑定模式。