重学SpringBoot3-集成Spring Security（一）

重学SpringBoot3-集成Spring Security（一）

CoderJia 90 2024-10-15

Spring Security 是一个强大、灵活的安全框架，广泛用于保护 Java 应用程序。随着 Spring Boot 3 和 Java 17 的引入，Spring Security 继续增强其功能，为开发者提供了更简化的配置和现代化的安全实践。

本文将详细介绍如何在 Spring Boot 3 中集成 Spring Security，涵盖基本认证、密码加密等核心功能。

1. 简介与概念

Spring Security 提供了基于身份验证（Authentication）和授权（Authorization）的安全模型。身份验证是验证用户身份的过程，而授权则是决定用户是否有权访问资源。

核心组件：

  • SecurityFilterChain：负责定义 HTTP 请求的安全过滤链。
  • UserDetailsService：用于加载用户信息，提供身份验证。
  • PasswordEncoder：处理用户密码的加密与解密。

2. 基础配置

Spring Boot 3 使用自动配置来简化 Spring Security 的集成。但在许多实际场景中，我们需要自定义安全配置，下面介绍基本的 Spring Security 配置步骤。

2.1. 添加依赖

首先，在 pom.xml 中添加 Spring Security 依赖：

		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
		</dependency>

image-20241013135714903

接着，在 application.yml 中配置安全设置。

2.1 基本认证与授权配置

首先，我们通过创建 SecurityConfig 类来自定义 Spring Security 的配置。该配置类通常需要实现 SecurityFilterChain，Spring Security 通过过滤器链的方式来处理 HTTP 请求。过滤器链由一系列的过滤器 (Filter) 组成，这些过滤器按照配置的顺序依次处理请求。每个过滤器完成特定的安全检查或操作（如身份验证、授权、会话管理等），然后将请求传递给下一个过滤器。

securityfilterchain

示例代码：

package com.coderjia.boot313security.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.security.config.Customizer;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.core.userdetails.User;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
import org.springframework.security.provisioning.InMemoryUserDetailsManager;
import org.springframework.security.web.SecurityFilterChain;

/**
 * @author CoderJia
 * @create 2024/10/13 下午 01:57
 * @Description
 **/
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig {

    @Bean
    public SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
                .authorizeHttpRequests(auth -> auth
                        .requestMatchers("/").permitAll()  // 公开访问
                        .anyRequest().authenticated()  // 其他接口需认证
                )
                .formLogin(Customizer.withDefaults())
                .httpBasic(Customizer.withDefaults());  // 使用 HTTP Basic 认证
        return http.build();
    }


    @Bean
    public UserDetailsService userDetailsService(PasswordEncoder passwordEncoder) {
        // 创建用户
        UserDetails user = User.builder()
                .username("coderjia")
                .password(passwordEncoder.encode("cj123456"))
                .roles("USER")
                .build();

        return new InMemoryUserDetailsManager(user);
    }

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();  // 使用 BCrypt 进行密码加密
    }
}

解释：

  1. SecurityFilterChain 定义了所有 HTTP 请求的安全策略。在这里，/ 路径对所有人公开，而其他路径需要用户身份认证。
  2. UserDetailsService 提供了用户的详细信息，包括用户名、密码及角色。在这个例子中，我们创建了一个用户名为 "user" 的用户，密码为 "password"（经过加密处理），并分配了 "USER" 角色，如果不配置，系统则会在日志中输出名为 user 的用户对应的密码：Using generated security password: b9fe7857-97a3-4db7-9602-9e10db56496d。
  3. PasswordEncoder 通过 BCryptPasswordEncoder 实现密码加密，以确保用户密码存储时是安全的。
  4. @EnableWebSecurity注解启动 Spring Security 的自动配置，使得应用能够自动集成 Spring Security 提供的安全功能。

3. 密码加密

Spring Security 强烈建议使用加密算法对密码进行加密，防止敏感信息泄露。在 Spring Boot 3 中，BCryptPasswordEncoder 是一种常用的加密方式。它基于 bcrypt 算法，提供了足够的强度和安全性。

3.1. 如何加密用户密码

  • 在 UserDetailsService 中，我们通过 passwordEncoder.encode("password") 对用户密码进行加密。
  • 在身份验证时，Spring Security 会自动使用同样的加密算法进行密码比对。

3.2. 自定义密码加密器

如果需要自定义密码加密算法，可以实现 PasswordEncoder 接口。以下是自定义加密器的简单示例：

@Bean
public PasswordEncoder passwordEncoder() {
    return new BCryptPasswordEncoder(10);  // 设置加密强度
}

在这个示例中，我们为 BCryptPasswordEncoder 提供了加密强度参数，值越大，安全性越高，但加密速度会相对减慢。BCryptPasswordEncoder 的默认实现使用 BCryptPasswordEncoder 的 Javadoc 中提到的强度10。

// Create an encoder with strength 16
BCryptPasswordEncoder encoder = new BCryptPasswordEncoder(16);
String result = encoder.encode("myPassword");
System.out.println(encoder.matches("password", result));

或者使用 SpringBoot CLI 对密码进行加密：

$ spring encodepassword password

SpringBoot CLI 加密

4. 表单登录与自定义登录页面

除了 Basic 认证，Spring Security 还支持表单登录。通过 formLogin() 方法，可以启用表单认证，也提供自定义的登录页面。

        http
                .formLogin(Customizer.withDefaults() // 使用默认登录

默认登录界面

4.1. 自定义表单登录配置

@Bean
public SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
    http
        .authorizeHttpRequests(auth -> auth
  			.requestMatchers("/").permitAll()  // 公开访问
            .anyRequest().authenticated()
        )
        .formLogin(form -> form
            .loginPage("/login")  // 自定义登录页面
            .permitAll()  // 登录页面无需认证
        )
        .logout(logout -> logout.permitAll());  // 允许注销
    return http.build();
}

在这里，我们自定义了登录页面 /login，并允许用户访问登录功能而无需认证，提供接口 /index 返回 index.html 页面：

    @GetMapping("/login")
    public String login() {
        return "login";  // 返回名为 "login" 的模板或 HTML 页面
    }

4.2. 定义控制器

package com.coderjia.boot313security.controller;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

/**
 * @author CoderJia
 * @create 2024/10/13 下午 02:10
 * @Description
 **/
@Slf4j
@Controller
public class LoginController {

    @GetMapping("/login")
    public String login() {
        return "login";  // 返回名为 "login" 的模板或 HTML 页面
    }


    @GetMapping("/index")
    public String home() {
        log.info("index");
        return "index";  // 返回名为 "index" 的模板或 HTML 页面
    }

    @ResponseBody
    @GetMapping("/admin")
    public String admin() {
        log.info("admin");
        return "欢迎进入管理页面";
    }
}

4.3. 自定义登录界面

提供一个简单的首页页面和登录页，这里使用了 thymeleaf 摸板，详细请参考重学SpringBoot3-集成Thymeleaf：

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
    <title>Main Page</title>
</head>
<body>
<h2>Welcome to my page</span>!</h2>
<a th:href="@{/admin}">访问受限资源</a>
<br/>
<a th:href="@{/logout}">Logout</a>
</body>
</html>


<!DOCTYPE html>
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xmlns:th="https://www.thymeleaf.org">
	<head>
		<title>Please Log In</title>
	</head>
	<body>
		<h1>Please Log In</h1>
		<div th:if="${param.error}">
			Invalid username and password.</div>
		<div th:if="${param.logout}">
			You have been logged out.</div>
		<form th:action="@{/login}" method="post">
			<div>
			<input type="text" name="username" placeholder="Username"/>
			</div>
			<div>
			<input type="password" name="password" placeholder="Password"/>
			</div>
			<input type="submit" value="Log in" />
		</form>
	</body>
</html>

4.4. 测试登录

进入首页，此时不需要登录！

首页

点击 访问受限资源 /admin 要求认证，进入我们自定义的登录页。

自定义登录页

输入设置的用户名和密码之后，认证通过，进入 /admin 页面：

认证通过

5. 注销

有登录，同样也提供了登出，默认情况下，Spring Security 会建立一个 /logout 端点，所以不需要额外的代码。当你包含 spring-boot-starter-security 依赖或使用 @EnableWebSecurity 注解时，Spring Security 将添加其注销支持，并默认响应 GET /logout 和 POST /logout。

注意，Spring Security 默认开启了防 CSRF 攻击，注销时需要提供 csrf_token，直接调用 GET /logout 会提示 404，只能能通过 POST 请求，

<form th:action="@{/logout}" method="post">
    <button type="submit">Logout</button>
</form>

如果强制要使用 GET 请求，则需要修改成以下配置形式：

    @Bean
    public SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
                .csrf(Customizer.withDefaults())
                .authorizeHttpRequests(auth -> auth
                        .requestMatchers("/").permitAll()  // 公开访问
                        .anyRequest().authenticated()  // 其他接口需认证
                )
                .formLogin(form -> form
                        .loginPage("/login")
                        .permitAll()
                )
                .logout((logout) -> logout
                        .logoutRequestMatcher(new AntPathRequestMatcher("/logout"))
                )
                .httpBasic(Customizer.withDefaults());  // 使用 HTTP Basic 认证
        return http.build();
    }

6. 总结

Spring Security 包含的概念很多，本节先简单介绍了其认证功能、用户定义和密码管理，后面会继续介绍其他功能。

SpringBoot3