?Spring Boot + Spring Security + Thymeleaf 實戰(zhàn)教程！

Spring Security 基本原理

Spring Security 過濾器鏈

Spring Security實現(xiàn)了一系列的過濾器鏈，就按照下面順序一個一個執(zhí)行下去。

1. ....class 一些自定義過濾器（在配置的時候你可以自己選擇插到哪個過濾器之前），因為這個需求因人而異，本文不探討，大家可以自己研究
2. UsernamePasswordAithenticationFilter.class Spring Security 自帶的表單登入驗證過濾器，也是本文主要使用的過濾器
3. BasicAuthenticationFilter.class
4. ExceptionTranslation.class 異常解釋器
5. FilterSecurityInterceptor.class 攔截器最終決定請求能否通過
6. Controller 我們最后自己編寫的控制器

相關(guān)類說明

• User.class ：注意這個類不是我們自己寫的，而是Spring Security官方提供的，他提供了一些基礎(chǔ)的功能，我們可以通過繼承這個類來擴充方法。詳見代碼中的 CustomUser.java
• UserDetailsService.class：Spring Security官方提供的一個接口，里面只有一個方法loadUserByUsername() ，Spring Security會調(diào)用這個方法來獲取數(shù)據(jù)庫中存在的數(shù)據(jù)，然后和用戶POST過來的用戶名密碼進行比對，從而判斷用戶的用戶名密碼是否正確。所以我們需要自己實現(xiàn)loadUserByUsername() 這個方法。詳見代碼中的 CustomUserDetailsService.java。

項目邏輯

為了體現(xiàn)權(quán)限區(qū)別，我們通過HashMap構(gòu)造了一個數(shù)據(jù)庫，里面包含了4個用戶

說明下權(quán)限

user：最基礎(chǔ)的權(quán)限，只要是登入用戶就有 user 權(quán)限

editor：在 user 權(quán)限上面增加了 editor 的權(quán)限

reviewer：與上同理，editor 和 reviewer 屬于同一級的權(quán)限

admin：包含所有權(quán)限

為了檢驗權(quán)限，我們提供若干個頁面

代碼配置

Maven 配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.1.1.RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>org.inlighting</groupId>
    <artifactId>security-demo</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>security-demo</name>
    <description>Demo project for Spring Boot &amp; Spring Security</description>

    <!--指定JDK版本，大家可以改成自己的-->
    <properties>
        <java.version>11</java.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!--對Thymeleaf添加Spring Security標簽支持-->
        <dependency>
            <groupId>org.thymeleaf.extras</groupId>
            <artifactId>thymeleaf-extras-springsecurity5</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.security</groupId>
            <artifactId>spring-security-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <!--開發(fā)的熱加載配置-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

application.properties配置

為了使熱加載（這樣修改模板后無需重啟 Tomcat ）生效，我們需要在Spring Boot的配置文件上面加上一段話

spring.thymeleaf.cache=false

如果需要詳細了解熱加載，請看官方文檔：https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/htmlsingle/#howto-hotswapping

Spring Security 配置

首先我們開啟方法注解支持：只需要在類上添加 @EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true, prePostEnabled = true) 注解，我們設(shè)置 prePostEnabled = true 是為了支持 hasRole() 這類表達式。如果想進一步了解方法注解可以看 Introduction to Spring Method Security 這篇文章。

SecurityConfig.java

/**
 * 開啟方法注解支持，我們設(shè)置prePostEnabled = true是為了后面能夠使用hasRole()這類表達式
 * 進一步了解可看教程：https://www.baeldung.com/spring-security-method-security
 */
@EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true, prePostEnabled = true)
@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    /**
     * TokenBasedRememberMeServices的生成密鑰，
     * 算法實現(xiàn)詳見文檔：https://docs.spring.io/spring-security/site/docs/5.1.3.RELEASE/reference/htmlsingle/#remember-me-hash-token
     */
    private final String SECRET_KEY = "123456";

    @Autowired
    private CustomUserDetailsService customUserDetailsService;

    /**
     * 必須有此方法，Spring Security官方規(guī)定必須要有一個密碼加密方式。
     * 注意：例如這里用了BCryptPasswordEncoder()的加密方法，那么在保存用戶密碼的時候也必須使用這種方法，確保前后一致。
     * 詳情參見項目中Database.java中保存用戶的邏輯
     */
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }

    /**
     * 配置Spring Security，下面說明幾點注意事項。
     * 1. Spring Security 默認是開啟了CSRF的，此時我們提交的POST表單必須有隱藏的字段來傳遞CSRF，
     * 而且在logout中，我們必須通過POST到 /logout 的方法來退出用戶，詳見我們的login.html和logout.html.
     * 2. 開啟了rememberMe()功能后，我們必須提供rememberMeServices，例如下面的getRememberMeServices()方法，
     * 而且我們只能在TokenBasedRememberMeServices中設(shè)置cookie名稱、過期時間等相關(guān)配置,如果在別的地方同時配置，會報錯。
     * 錯誤示例：xxxx.and().rememberMe().rememberMeServices(getRememberMeServices()).rememberMeCookieName("cookie-name")
     */
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.formLogin()
                .loginPage("/login") // 自定義用戶登入頁面
                .failureUrl("/login?error") // 自定義登入失敗頁面，前端可以通過url中是否有error來提供友好的用戶登入提示
                .and()
                .logout()
                .logoutUrl("/logout")// 自定義用戶登出頁面
                .logoutSuccessUrl("/")
                .and()
                .rememberMe() // 開啟記住密碼功能
                .rememberMeServices(getRememberMeServices()) // 必須提供
                .key(SECRET_KEY) // 此SECRET需要和生成TokenBasedRememberMeServices的密鑰相同
                .and()
                /*
                 * 默認允許所有路徑所有人都可以訪問，確保靜態(tài)資源的正常訪問。
                 * 后面再通過方法注解的方式來控制權(quán)限。
                 */
                .authorizeRequests().anyRequest().permitAll()
                .and()
                .exceptionHandling().accessDeniedPage("/403"); // 權(quán)限不足自動跳轉(zhuǎn)403
    }

    /**
     * 如果要設(shè)置cookie過期時間或其他相關(guān)配置，請在下方自行配置
     */
    private TokenBasedRememberMeServices getRememberMeServices() {
        TokenBasedRememberMeServices services = new TokenBasedRememberMeServices(SECRET_KEY, customUserDetailsService);
        services.setCookieName("remember-cookie");
        services.setTokenValiditySeconds(100); // 默認14天
        return services;
    }
}

UserService.java

自己模擬數(shù)據(jù)庫操作的Service，用于向自己通過HashMap模擬的數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)。

@Service
public class UserService {

    private Database database = new Database();

    public CustomUser getUserByUsername(String username) {
        CustomUser originUser = database.getDatabase().get(username);
        if (originUser == null) {
            return null;
        }

        /*
         * 此處有坑，之所以這么做是因為Spring Security獲得到User后，會把User中的password字段置空，以確保安全。
         * 因為Java類是引用傳遞，為防止Spring Security修改了我們的源頭數(shù)據(jù)，所以我們復制一個對象提供給Spring Security。
         * 如果通過真實數(shù)據(jù)庫的方式獲取，則沒有這種問題需要擔心。
          */
        return new CustomUser(originUser.getId(), originUser.getUsername(), originUser.getPassword(), originUser.getAuthorities());
    }
}

CustomUserDetailsService.java

/**
 * 實現(xiàn)官方提供的UserDetailsService接口即可
 */
@Service
public class CustomUserDetailsService implements UserDetailsService {

    private Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(getClass());

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        CustomUser user = userService.getUserByUsername(username);
        if (user == null) {
            throw new  UsernameNotFoundException("該用戶不存在");
        }
        LOGGER.info("用戶名："+username+" 角色："+user.getAuthorities().toString());
        return user;
    }
}

自定義權(quán)限注解

我們在開發(fā)網(wǎng)站的過程中，比如 GET /user/editor這個請求角色為 EDITOR 和 ADMIN 肯定都可以，如果我們在每一個需要判斷權(quán)限的方法上面寫一長串的權(quán)限表達式，一定很復雜。但是通過自定義權(quán)限注解，我們可以通過 @IsEditor 這樣的方法來判斷，這樣一來就簡單了很多。進一步了解可以看：Introduction to Spring Method Security

IsUser.java

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyAuthority('ROLE_USER', 'ROLE_EDITOR', 'ROLE_REVIEWER', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsUser {
}

IsEditor.java

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_USER', 'ROLE_EDITOR', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsEditor {
}

IsReviewer.java

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_USER', 'ROLE_REVIEWER', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsReviewer {
}

IsAdmin.java

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_ADMIN')")
public @interface IsAdmin { 
}

Spring Security自帶表達式

• hasRole()，是否擁有某一個權(quán)限
• hasAnyRole()，多個權(quán)限中有一個即可，如 hasAnyRole("ADMIN","USER")
• hasAuthority()，Authority 和 Role 很像，唯一的區(qū)別就是 Authority 前綴多了 ROLE_ ，如 hasAuthority("ROLE_ADMIN") 等價于 hasRole("ADMIN") ，可以參考上面 IsUser.java 的寫法
• hasAnyAuthority()，同上，多個權(quán)限中有一個即可
• permitAll(), denyAll(),isAnonymous(), isRememberMe()，通過字面意思可以理解
• isAuthenticated(), isFullyAuthenticated()，這兩個區(qū)別就是isFullyAuthenticated()對認證的安全要求更高。例如用戶通過記住密碼功能登入到系統(tǒng)進行敏感操作，isFullyAuthenticated()會返回false，此時我們可以讓用戶再輸入一次密碼以確保安全，而 isAuthenticated() 只要是登入用戶均返回true。
• principal(), authentication()，例如我們想獲取登入用戶的id，可以通過principal() 返回的 Object 獲取，實際上 principal() 返回的 Object 基本上可以等同我們自己編寫的 CustomUser 。而 authentication() 返回的 Authentication 是 Principal 的父類，相關(guān)操作可看 Authentication 的源碼。進一步了解可以看后面Controller編寫中獲取用戶數(shù)據(jù)的四種方法
• hasPermission()，參考字面意思即可

如果想進一步了解，可以參考 Intro to Spring Security Expressions。

添加Thymeleaf支持

我們通過 thymeleaf-extras-springsecurity 來添加Thymeleaf對Spring Security的支持。

Maven配置

上面的Maven配置已經(jīng)加過了

<dependency>
    <groupId>org.thymeleaf.extras</groupId>
    <artifactId>thymeleaf-extras-springsecurity5</artifactId>
</dependency>

使用例子

注意我們要在html中添加 xmlns:sec 的支持

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org" xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/extras/spring-security">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Admin</title>
</head>
<body>
<p>This is a home page.</p>
<p>Id: <th:block sec:authentication="principal.id"></th:block></p>
<p>Username: <th:block sec:authentication="principal.username"></th:block></p>
<p>Role: <th:block sec:authentication="principal.authorities"></th:block></p>
</body>
</html>

如果想進一步了解請看文檔 thymeleaf-extras-springsecurity。

Controller編寫

IndexController.java

本控制器沒有任何的權(quán)限規(guī)定

@Controller
public class IndexController {

    @GetMapping("/")
    public String index() {
        return "index/index";
    }

    @GetMapping("/login")
    public String login() {
        return "index/login";
    }

    @GetMapping("/logout")
    public String logout() {
        return "index/logout";
    }
}

UserController.java

在這個控制器中，我綜合展示了自定義注解的使用和4種獲取用戶信息的方式

@IsUser // 表明該控制器下所有請求都需要登入后才能訪問
@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    @GetMapping("/home")
    public String home(Model model) {
        // 方法一：通過SecurityContextHolder獲取
        CustomUser user = (CustomUser)SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
        model.addAttribute("user", user);
        return "user/home";
    }

    @GetMapping("/editor")
    @IsEditor
    public String editor(Authentication authentication, Model model) {
        // 方法二：通過方法注入的形式獲取Authentication
        CustomUser user = (CustomUser)authentication.getPrincipal();
        model.addAttribute("user", user);
        return "user/editor";
    }

    @GetMapping("/reviewer")
    @IsReviewer
    public String reviewer(Principal principal, Model model) {
        // 方法三：同樣通過方法注入的方法，注意要轉(zhuǎn)型，此方法很二，不推薦
        CustomUser user = (CustomUser) ((Authentication)principal).getPrincipal();
        model.addAttribute("user", user);
        return "user/reviewer";
    }

    @GetMapping("/admin")
    @IsAdmin
    public String admin() {
        // 方法四：通過Thymeleaf的Security標簽進行，詳情見admin.html
        return "user/admin";
    }
}

注意

• 如果有安全控制的方法 A 被同一個類中別的方法調(diào)用，那么方法 A 的權(quán)限控制會被忽略，私有方法同樣會受到影響
• Spring 的 SecurityContext 是線程綁定的，如果我們在當前的線程中新建了別的線程，那么他們的 SecurityContext 是不共享的，進一步了解請看 Spring Security Context Propagation with @Async

Html的編寫

在編寫html的時候，基本上就是大同小異了，就是注意一點，**如果開啟了CSRF，在編寫表單POST請求的時候添加上隱藏字段，如 **<input type="hidden" th:name="${_csrf.parameterName}" th:value="${_csrf.token}"/> ，不過大家其實不用加也沒事，因為Thymeleaf自動會加上去的??。

github地址：https://github.com/Smith-Cruise/Spring-Boot-Security-Thymeleaf-Demo