重学SpringBoot3-集成Spring Security（四）

重学SpringBoot3-集成Spring Security（四）

CoderJia 88 2024-10-19

在现代应用开发中，安全性和数据管理是两大重要模块。Spring Security 提供了全面的安全解决方案，而 Spring Data JPA 则简化了与数据库的交互。将两者结合，可以在保护应用的同时，轻松实现基于用户身份的访问控制、权限管理和安全的数据存储操作。

这篇博客将介绍如何在 Spring Boot 3 项目中，整合 Spring Security 和 Spring Data JPA，以实现用户认证和基于数据库的授权机制。

1. 创建项目

1.1 项目依赖

在 Spring Boot 3 项目中，首先要添加相关的依赖。你可以在 pom.xml 文件中引入以下 Maven 依赖：

<dependencies>
    <!-- Spring Boot Starter for Web Applications -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Spring Security for Authentication and Authorization -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Spring Data JPA for Database Access -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
    </dependency>

    <!-- MySQL Database for Testing -->
    <dependency>
        <groupId>com.mysql</groupId>
        <artifactId>mysql-connector-j</artifactId>
        <scope>runtime</scope>
    </dependency>
    
    <!--for bean -->
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <optional>true</optional>
    </dependency>
</dependencies>

这些依赖包括了 Spring Web、Spring Security 和 Spring Data JPA，能够满足创建一个基本的安全和数据库集成的应用。

1.2 创建配置文件

可以参考之前的文章《重学SpringBoot3-Spring Data JPA》，进行Spring Data JPA 的配置：

spring:
  application:
    name: spring-boot3-13-security
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/spring_security?useSSL=false&serverTimezone=UTC
    username: root
    password: root123
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
  jpa:
    database-platform: org.hibernate.dialect.MySQL5Dialect  # 指定Hibernate使用的数据库方言为MySQL 5.x。
    generateDdl: true   # 自动更新数据库表结构
    show-sql: true        # 是否显示 SQL 语句

2. 数据库模型

假设我们有一个 User 实体，其中包含用户的登录信息和角色信息。使用 Spring Data JPA 来定义这个实体类：

package com.coderjia.boot313security.bean;

import jakarta.persistence.CascadeType;
import jakarta.persistence.Column;
import jakarta.persistence.Entity;
import jakarta.persistence.FetchType;
import jakarta.persistence.GeneratedValue;
import jakarta.persistence.GenerationType;
import jakarta.persistence.Id;
import jakarta.persistence.JoinColumn;
import jakarta.persistence.JoinTable;
import jakarta.persistence.ManyToMany;
import jakarta.persistence.Table;
import lombok.Data;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

/**
 * @author CoderJia
 * @create 2024/10/19 下午 04:12
 * @Description
 **/
@Data
@Entity
@Table(name = "users")
public class User {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    @Column(unique = true)
    private String username;

    private String password;

    @ManyToMany(fetch = FetchType.EAGER, cascade = CascadeType.ALL)
    @JoinTable(
            name = "users_roles",
            joinColumns = @JoinColumn(name = "user_id"),
            inverseJoinColumns = @JoinColumn(name = "role_id")
    )
    private Set<Role> roles = new HashSet<>();

}

同时，我们还需要定义一个 Role 实体，来表示用户的权限或角色：

package com.coderjia.boot313security.bean;

import jakarta.persistence.Column;
import jakarta.persistence.Entity;
import jakarta.persistence.GeneratedValue;
import jakarta.persistence.GenerationType;
import jakarta.persistence.Id;
import jakarta.persistence.Table;
import lombok.Data;

/**
 * @author CoderJia
 * @create 2024/10/19 下午 04:13
 * @Description
 **/
@Data
@Entity
@Table(name = "roles")
public class Role {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    @Column(unique = true)
    private String name;
}

这样，我们就定义好了与数据库交互的基本模型，即用户和角色的关系。

3. 创建用户仓库

为了与数据库交互，我们使用 Spring Data JPA 创建一个 UserRepository，它可以查询用户并获取其角色：

package com.coderjia.boot313security.dao;

import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;
import com.coderjia.boot313security.bean.User;

import java.util.Optional;

/**
 * @author CoderJia
 * @create 2024/10/19 下午 04:16
 * @Description
 **/
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
    Optional<User> findByUsername(String username);
}

这个接口继承了 JpaRepository，并提供了根据用户名查找用户的方法。我们已经完成了 Spring Boot 3 集成 Spring Data JPA 的基本配置和功能实现。运行应用后，Spring Data JPA 会自动创建数据库表，并处理数据库的 CRUD 操作。

4. Spring Security 配置

要使用 Spring Security 进行用户认证，我们需要配置 SecurityConfig，并实现自定义的 UserDetailsService 来与数据库中的用户信息进行集成。

4.1 自定义 UserDetailsService

想从数据库加载用户信息，就需要创建一个自定义的 UserDetailsService 实现类，它的主要作用：

  1. 用户认证：
    • UserDetailsService 负责从数据源（如数据库、LDAP等）中加载用户特定的安全信息，包括用户名、密码和权限（角色）。
    • Spring Security 使用 UserDetailsService 来验证用户提供的凭据是否正确。
  2. 用户授权：
    • 加载用户的权限信息，以便在认证成功后进行授权检查。
    • 权限信息通常包括用户的角色（如 ROLE_ADMIN, ROLE_USER 等），这些角色用于控制用户可以访问的资源和操作。
package com.coderjia.boot313security.config;

import com.coderjia.boot313security.dao.UserRepository;
import com.coderjia.boot313security.bean.User;
import com.coderjia.boot313security.bean.Role;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.core.userdetails.UsernameNotFoundException;
import org.springframework.security.core.userdetails.User.UserBuilder;
import org.springframework.stereotype.Service;

import static org.springframework.security.core.userdetails.User.withUsername;


/**
 * @author CoderJia
 * @create 2024/10/19 下午 04:20
 * @Description
 **/
@Service
public class CustomUserDetailsService implements UserDetailsService {

    private final UserRepository userRepository;

    public CustomUserDetailsService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        User user = userRepository.findByUsername(username)
                .orElseThrow(() -> new UsernameNotFoundException("User not found"));

        UserBuilder builder = withUsername(user.getUsername());
        builder.password(user.getPassword());
        builder.roles(user.getRoles().stream().map(Role::getName).toArray(String[]::new));
        return builder.build();
    }
}

这里，我们根据数据库中的用户信息加载用户，并将角色转换为 Spring Security 能识别的格式。

4.2 Spring Security 配置

现在，我们需要配置 HttpSecurity，具体见《重学SpringBoot3-集成Spring Security（一）》，使其使用自定义的 UserDetailsService 来进行用户验证：

package com.coderjia.boot313security.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
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.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
import org.springframework.security.web.SecurityFilterChain;

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

    // 通过构造函数注入自定义UserDetailsService
    private final CustomUserDetailsService userDetailsService;

    public SecurityConfig(CustomUserDetailsService userDetailsService) {
        this.userDetailsService = userDetailsService;
    }

    @Bean
    public SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
                .authorizeHttpRequests(authz -> authz
                        .requestMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                        .anyRequest().authenticated()
                )
                .userDetailsService(userDetailsService)
                .formLogin(Customizer.withDefaults());
        return http.build();
    }

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

这段配置确保了 /admin/** 路径只能由具有 ADMIN 角色的用户访问，其他路径则需要用户登录后才能访问。

5. 使用 Bcrypt 加密密码

在实际开发中，我们不能将密码以明文形式存储在数据库中。我们可以使用 Spring Security 提供的 BCryptPasswordEncoder 来加密用户密码：

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

在用户注册或更新密码时，使用这个加密器对密码进行加密后再存储：

String encodedPassword = passwordEncoder.encode(plainPassword);
user.setPassword(encodedPassword);
userRepository.save(user);

6. 启动应用与测试

至此，我们已经完成了 Spring Boot 3 项目中 Spring Security 与 Spring Data JPA 的集成。

6.1 启动应用

可以启动应用，表结构已自动创建：

表结构自动创建

6.2 插入数据

创建一个用户 CoderJia，密码使用 Bcrypt 加密：

Bcrypt 加密

插入用户

插入角色

插入关系

6.3 登陆测试

访问 /admin 页面，提示登录，输入用户名和密码之后，成功登录：

登录验证

登录成功

后台校验密码的过程

7. 总结

在这篇博客中，我们通过使用 Spring Boot 3，将 Spring Security 与 Spring Data JPA 整合在一起，实现了数据库驱动的用户认证和基于角色的授权机制。通过定义用户和角色实体、实现自定义的 UserDetailsService，我们轻松实现了用户的身份验证与访问控制。

这种结合方式不仅在安全性上提供了极大的灵活性，也让数据管理变得更加简洁高效。

在后续的博客中，我们可以进一步探讨如何使用 JWT、OAuth2 等机制来强化认证与授权的实现。

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