Spring Security的过滤器链机制

Spring Security 是 Spring 提供的一个重要的安全框架，可以方便地实现安全认证和授权等功能。其中最核心的特性是 Spring Security 的过滤器链机制。

什么是过滤器链

Spring Security 的过滤器链机制是指将一组过滤器串联起来，对指定的请求进行逐个过滤处理，以完成功能的实现和安全保障。

Spring Security 的过滤器链有各种形态，常见的过滤器链如下所示：

Request --> [securityContextPersistenceFilter] --> [webAsyncManagerIntegrationFilter] -->
[servletContextHolderAuthenticationFilter] --> [basicAuthenticationFilter] --> [requestCacheAwareFilter] -->
[securityContextHolderAwareRequestFilter] --> [anonymousAuthenticationFilter] --> [sessionManagementFilter] -->
[exceptionTranslationFilter] --> [filterSecurityInterceptor] --> Response

过滤器链的执行顺序

Spring Security 的过滤器链机制是通过一个名为 FilterChainProxy 的过滤器来实现的，该过滤器根据默认的顺序在 web.xml 收到请求时建立起安全过滤器链，并在处理请求时逐个执行其中的过滤器，直到链条的末尾。这里我们简单描述一下过滤器链的执行顺序：

securityContextPersistenceFilter ：负责从持久化介质（例如 HttpSession）中读取访问令牌（Authentication），并保存至 SecurityContextHolder 中供后续的过滤器使用；
webAsyncManagerIntegrationFilter：用于集成 Spring 的异步 Web 框架，例如在 WebFlux 环境中使用异步方式处理请求；
servletContextHolderAuthenticationFilter：基于 Servlet 容器默认的 Authentication 机制，负责读取 Servlet 容器自身的身份信息，将其封装为一个 Authentication 对象，然后将其与已存在的 Authentication 对象合并成一个复合对象；
basicAuthenticationFilter：基于 Basic 鉴权信息，读取 Basic 验证信息，并通过 AuthenticationManager 鉴权，如果验证通过，将其封装为 Authentication 对象传递给安全上下文；
requestCacheAwareFilter：将当前 request 保存至 RequestCache 中（通常是一个实现了 WebRequestCache 接口的对象），以用于后续发现访问被拒时的重新认证；
securityContextHolderAwareRequestFilter：负责为 SecurityContextHolder 中的 Authentication 清理上下文信息，该过滤器可以用于保证上下文的正确性；
anonymousAuthenticationFilter：为未进行身份验证的用户赋予一个匿名身份（其表示在未进行身份验证时执行的操作），并封装成 Authentication 对象保存到 SecurityContextHolder 中，它的实现在 SecurityContext 中插入一个作为匿名用户的 Authentication 对象；
sessionManagementFilter：用于管理用户的 Session，管理并维护用户的 Session，例如 Session 过期时踢出已有的用户等；
exceptionTranslationFilter：用于捕获异常，并根据异常的类型将其转换为一个应用自定义的异常类型；
filterSecurityInterceptor：用于实际处理请求的过滤器，在该过滤器中，Spring Security 会读取 AccessDecisionManager 中定义的用户权限信息，根据权限判断是否允许用户访问请求的资源。

过滤器链使用示例

为了方便理解，这里提供两个常见的 Spring Security 过滤器链使用示例。

示例一：忽略特定路径的安全验证

假设我们需要在特定路径 public/* 中忽略 Spring Security 的安全验证机制，可以通过如下的方式来实现：

<http>
    <!-- 其他配置信息省略 -->
    <intercept-url pattern="/public/**" filters="none"/>
    <!-- 其他配置信息省略 -->
</http>

上述配置中，在访问路径 /public/* 时，不会进行 Spring Security 的安全验证。

示例二：添加自定义逻辑的过滤器

Spring Security 默认提供了多种类型的过滤器，但这些过滤器未必满足我们的需求，可以通过创建自定义过滤器来满足特定的需求。

例如，我们希望在每次访问应用时，都在系统日志中添加一条访问记录。我们可以通过自定义一个 Filter 来实现：

public class LoggingFilter extends OncePerRequestFilter {
    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
        // 按照需求处理请求
        LOGGER.info("request from: {}", request.getRemoteAddr());
        filterChain.doFilter(request, response); // 传递给下一个过滤器
    }
}

然后，在 Spring Security 的过滤器链中添加自定义的过滤器：

<http>
    <!-- 其他配置信息省略 -->
    <custom-filter ref="loggingFilter" before="FILTER_SECURITY_INTERCEPTOR" />
    <!-- 其他配置信息省略 -->
</http>

上述配置中，在 FILTER_SECURITY_INTERCEPTOR 之前添加一个自定义过滤器，并引用了上述代码中定义的自定义过滤器 LoggingFilter。

总之，Spring Security 的过滤器链机制是 Spring Security 框架中最重要的安全特性之一，它可以帮助我们处理的多种安全问题。熟练掌握这一机制有助于更好地构建安全的 Web 应用程序。

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