Spring Boot 与 Spring Security：核心讲解（1）

一、认证和授权

Spring Security是一个基于Spring框架的安全框架，它提供了一系列的安全服务，包括认证、授权、攻击防护等。其中，认证和授权是Spring Security最核心的功能之一。

1. 认证

认证是指验证用户的身份是否合法。Spring Security提供了多种身份认证方式，包括基于表单的身份认证、基于HTTP Basic认证、基于HTTP Digest认证、基于OAuth2认证等。

在Spring Security中，认证的流程如下：

1. 用户访问需要认证的资源。

2. Spring Security会拦截请求，并检查用户是否已经通过身份认证。

3. 如果用户未通过身份认证，则跳转到登录页面，要求用户输入用户名和密码。

4. 用户输入用户名和密码后，Spring Security会将其提交给AuthenticationManager进行身份认证。

5. AuthenticationManager会调用多个身份认证提供者（AuthenticationProvider）进行身份认证。

6. 如果某个身份认证提供者认证成功，则返回一个身份认证信息（Authentication）。

7. 如果所有的身份认证提供者都认证失败，则抛出身份认证异常（AuthenticationException）。

8. 如果身份认证成功，则将身份认证信息保存到SecurityContextHolder中，以便后续的授权操作。

9. 授权

授权是指判断用户是否有访问资源的权限。Spring Security提供了多种授权方式，包括基于角色的授权、基于权限的授权、基于表达式的授权等。

在Spring Security中，授权的流程如下：

1. 用户访问需要授权的资源。
2. Spring Security会拦截请求，并检查用户是否已经通过身份认证。
3. 如果用户未通过身份认证，则跳转到登录页面，要求用户输入用户名和密码。
4. 用户输入用户名和密码后，Spring Security会将其提交给AuthenticationManager进行身份认证。
5. 如果身份认证成功，则将身份认证信息保存到SecurityContextHolder中。
6. 接下来，Spring Security会调用AccessDecisionManager进行授权判断。
7. AccessDecisionManager会调用多个AccessDecisionVoter进行授权判断。
8. 如果某个AccessDecisionVoter判断用户有访问资源的权限，则返回ACCESS_GRANTED。
9. 如果所有的AccessDecisionVoter都判断用户没有访问资源的权限，则返回ACCESS_DENIED。
10. 如果所有的AccessDecisionVoter都无法判断用户是否有访问资源的权限，则返回ACCESS_ABSTAIN。

通过认证和授权，Spring Security可以保护应用程序的安全性，防止未经授权的用户访问敏感资源。同时，Spring Security还提供了一系列的攻击防护功能，包括跨站点请求伪造（CSRF）防护、跨站点脚本（XSS）防护、会话管理等。

二、用户管理

用户管理是Spring Security中的一个重要功能，它包括用户的注册、登录、修改密码、找回密码等操作。Spring Security提供了多种用户管理方式，包括基于内存的用户管理、基于数据库的用户管理、基于LDAP的用户管理等。

下面以基于数据库的用户管理为例，介绍Spring Security中的用户管理。

1. 配置数据源

首先需要配置数据源，以便Spring Security能够连接到数据库。可以使用Spring的JdbcTemplate或者MyBatis等持久化框架来访问数据库。

2. 定义用户表结构

在数据库中定义用户表结构，包括用户名、密码、角色等字段。

3. 实现UserDetailsService接口

UserDetailsService是Spring Security中用于加载用户信息的接口，需要实现loadUserByUsername()方法，该方法会根据用户名从数据库中加载用户信息。

以下是一个示例：

@Service
public class UserDetailsServiceImpl implements UserDetailsService {

    @Autowired
    private JdbcTemplate jdbcTemplate;

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        String sql = "SELECT username, password, enabled FROM users WHERE username = ?";
        List users = jdbcTemplate.query(sql, new String[]{username}, (rs, rowNum) -> {
            String name = rs.getString("username");
            String password = rs.getString("password");
            boolean enabled = rs.getBoolean("enabled");
            return new User(name, password, enabled, true, true, true, AuthorityUtils.NO_AUTHORITIES);
        });
        if (users.isEmpty()) {
            throw new UsernameNotFoundException("User not found");
        }
        return users.get(0);
    }
}

在这个示例中，UserDetailsServiceImpl类实现了UserDetailsService接口，并重写了loadUserByUsername()方法。该方法会根据用户名从数据库中查询用户信息，并返回一个UserDetails对象。

4. 配置Spring Security

最后需要在Spring Security中配置用户管理相关的信息，包括密码加密方式、用户详情服务等。

以下是一个示例：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private UserDetailsService userDetailsService;

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .antMatchers("/user/**").hasRole("USER")
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .and()
                .logout()
                .logoutUrl("/logout")
                .logoutSuccessUrl("/")
                .and()
                .csrf().disable();
    }

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(userDetailsService).passwordEncoder(passwordEncoder());
    }

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

在这个示例中，SecurityConfig类继承了WebSecurityConfigurerAdapter类，并重写了configure()方法和configure(AuthenticationManagerBuilder auth)方法。在configure()方法中，定义了URL的访问权限和登录页面的配置；在configure(AuthenticationManagerBuilder auth)方法中，配置了用户详情服务和密码加密方式。

通过以上步骤，就可以实现基于数据库的用户管理。用户注册、登录、修改密码、找回密码等操作都可以通过在数据库中添加相应的数据来实现。

三、配置管理

Spring Security的配置管理是指对Spring Security的配置进行管理，包括配置文件、配置类、注解等方式。Spring Security提供了多种配置管理方式，可以根据具体的需求选择相应的方式。

下面介绍几种常用的配置管理方式。

1. XML配置

XML配置是最基本的Spring Security配置方式，通过在XML文件中配置Spring Security相关的配置信息来实现安全控制。以下是一个示例：

在这个示例中，使用security:http元素配置了HTTP请求的安全控制，包括URL的访问权限、登录页面、注销等；使用security:authentication-manager元素配置了身份认证的方式和用户信息。

2. Java配置

Java配置是一种更加灵活、可读性更高的配置方式，通过在Java类中配置Spring Security相关的配置信息来实现安全控制。以下是一个示例：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .antMatchers("/user/**").hasRole("USER")
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .and()
                .logout()
                .logoutUrl("/logout")
                .logoutSuccessUrl("/")
                .and()
                .csrf().disable();
    }

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication()
                .withUser("admin").password("{noop}admin").roles("ADMIN")
                .and()
                .withUser("user").password("{noop}user").roles("USER");
    }
}

在这个示例中，使用@Configuration和@EnableWebSecurity注解声明了一个Java配置类，并重写了configure()方法和configure(AuthenticationManagerBuilder auth)方法。在configure()方法中，定义了URL的访问权限和登录页面的配置；在configure(AuthenticationManagerBuilder auth)方法中，配置了身份认证的方式和用户信息。

3. 注解配置

注解配置是一种简洁、易于理解的配置方式，通过在Spring Security相关的注解中配置安全控制信息来实现安全控制。以下是一个示例：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .antMatchers("/user/**").hasRole("USER")
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .and()
                .logout()
                .logoutUrl("/logout")
                .logoutSuccessUrl("/")
                .and()
                .csrf().disable();
    }

    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication()
                .withUser("admin").password("{noop}admin").roles("ADMIN")
                .and()
                .withUser("user").password("{noop}user").roles("USER");
    }
}

在这个示例中，使用@Configuration和@EnableWebSecurity注解声明了一个Java配置类，并使用@Autowired注解将configureGlobal()方法注入到Spring Security中。在configureGlobal()方法中，配置了身份认证的方式和用户信息。

通过以上三种配置管理方式，可以根据具体的需求选择相应的方式来实现Spring Security的安全控制。