Spring Security架构以及源码详析

Spring Security是一个基于Spring框架的安全框架，可以为Spring应用程序提供身份认证和授权的安全利器。本文将详细介绍Spring Security的架构，并对源码进行分析，最后通过示例演示其应用。

架构

Spring Security的架构主要包括过滤器链和认证、授权两个核心模块。

过滤器链

Spring Security将安全性保护需要的过滤器链排成一行，让每个请求都经过这个链，以控制哪些请求可以进入应用程序，哪些请求需要被拦截，哪些请求需要进行身份认证和授权。

过滤器链中的各个过滤器的作用如下：

• SecurityContextPersistenceFilter：从HttpServletRequest中读取SecurityContext对象，并将其绑定到SecurityContextHolder中。
• LogoutFilter：处理用户退出登录。
• AuthenticationProcessingFilter：对用户进行身份认证。
• ExceptionTranslationFilter：处理认证过程中抛出的异常，并将其翻译为可读的信息。
• FilterSecurityInterceptor：对请求进行访问控制。

认证模块

认证模块处理身份认证相关的操作，其主要类包括以下几个：

• AuthenticationManager：管理AuthenticationProvider，用于校验用户信息。
• AuthenticationProvider：校验用户信息的接口。
• UserDetailsService：返回UserDetails对象，用于和账号密码校验。

授权模块

授权模块处理用户授权相关的操作，其核心是AccessDecisionManager和AccessDecisionVoter。AccessDecisionManager用于决策是否允许用户执行某个操作，而AccessDecisionVoter则用于根据策略来决定具体如何决策。

源码分析

Spring Security的源码主要包括两个核心子模块：spring-security-core和spring-security-web。其中，spring-security-core包含了认证和授权相关的代码，而spring-security-web则包含了过滤器链的实现。

下面，我们来简要介绍一下其中比较核心的类：

• Authentication：代表用户的身份信息。
• AuthenticationManager：负责对身份信息进行认证。
• UserDetailsService：根据用户名返回用户的详细信息，以便进行密码校验。
• AuthenticationEntryPoint：负责在用户身份认证失败时，返回错误信息或重定向到指定页面。
• AccessDecisionManager：负责决策是否允许用户执行某个操作。
• SecurityInterceptor：对请求进行安全性的拦截和检查。

示例

下面，我们来演示一下如何使用Spring Security保护Web应用程序。

示例一：基于内存的身份认证和授权

首先，我们需要在pom.xml中引入spring-security-web和spring-security-config依赖。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.security</groupId>
    <artifactId>spring-security-web</artifactId>
    <version>5.3.3.RELEASE</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.security</groupId>
    <artifactId>spring-security-config</artifactId>
    <version>5.3.3.RELEASE</version>
</dependency>

接着，我们需要在Spring IoC容器中配置一个UserDetailsService，用来验证用户名和密码。

@Configuration
public class SecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin()
                .loginPage("/login")
                .permitAll();
    }

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

我们使用inMemoryAuthentication()方法构建一个AuthenticationManagerBuilder，并添加一个内存中的用户，用户名为"user"，密码为"password"。

最后，在configure(HttpSecurity http)方法中，我们设置所有请求都必须经过身份认证才能访问，而表单登录则允许任何人访问。

示例二：基于数据库的身份认证和授权

首先，我们需要在pom.xml中引入spring-security-web和spring-security-config依赖，同时还需引入数据库连接和jdbc插件。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.security</groupId>
    <artifactId>spring-security-web</artifactId>
    <version>5.3.3.RELEASE</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.security</groupId>
    <artifactId>spring-security-config</artifactId>
    <version>5.3.3.RELEASE</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.postgresql</groupId>
  <artifactId>postgresql</artifactId>
  <version>42.2.18</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework</groupId>
  <artifactId>spring-jdbc</artifactId>
  <version>5.3.3.RELEASE</version>
</dependency>

接着，我们需要在数据库中创建用户表，并添加测试数据。

CREATE TABLE users (
    username VARCHAR(50) NOT NULL,
    password VARCHAR(500) NOT NULL,
    enabled boolean NOT NULL);
INSERT INTO users (username, password, enabled) VALUES ('user', '{bcrypt}$2a$10$e9mePQyU0tfmjly.u.hDoeN1gUjlnLpiCGMvhaM8oFJzd6Lqb4Df6', true);

然后，我们需要在Spring IoC容器中配置一个UserDetailsService，用来验证用户名和密码。

@Configuration
public class SecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private DataSource dataSource;

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.jdbcAuthentication()
            .dataSource(dataSource)
            .usersByUsernameQuery("SELECT username, password, enabled "
                + "FROM users WHERE username = ?")
            .authoritiesByUsernameQuery("SELECT username, authority "
                + "FROM authorities WHERE username = ?");
    }

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin()
                .loginPage("/login")
                .permitAll();
    }
}

我们使用jdbcAuthentication()方法构建一个AuthenticationManagerBuilder，并使用UserDetailsService查询数据库中的用户信息。

最后，在configure(HttpSecurity http)方法中，我们设置所有请求都必须经过身份认证才能访问，而表单登录则允许任何人访问。

总结

本文详细介绍了Spring Security的架构，并对其源码进行了分析。同时，我们还演示了两个示例，分别介绍了基于内存和基于数据库的身份认证和授权。希望本文可以对大家了解并使用Spring Security有所帮助。