Spring Security 框架篇-深入了解 Spring Security 的授权核心功能（RBAC 权限模型、自定义异常处理器、校验权限方法）
🔥博客主页： 【小扳_-CSDN博客】
❤感谢大家点赞👍收藏⭐评论✍
文章目录
1.0 权限系统
1.1 引入
1.2 RBAC 权限模型
1.3 数据库设计
2.0 Spring Security 核心功能-授权
2.1 思路分析
2.2 编写 SQL 语句
2.3 将用户权限进行封装
2.4 获取用户权限
2.5 启动预授权
3.0 自定义异常处理器
4.0 自定义校验权限方法
1.0 权限系统
在 Java 开发中，Spring Security 是一个非常强大的框架，用于处理应用程序的安全性。它不仅提供了认证（Authentication）功能，还提供了授权（Authorization）功能，确保用户只能访问他们被授权的资源。
Spring Security 框架中对认证功能进行介绍：
Spring Security 框架篇-深入了解 Spring Security 的认证功能流程和自定义实现登录接口（实现自定义认证过滤器、登出功能）-CSDN博客
1.1 引入
Spring Security 的授权功能主要围绕着几个核心概念构建：
1）权限（Permissions）：
权限是最低级别的安全控制，通常与特定的操作或资源相关联。例如，read、write、delete等权限可以被分配给特定的数据对象或业务操作。
2）角色（Roles）：
角色是一组权限的集合。在应用中，通常会根据职责的不同来定义不同的角色，如管理员、普通用户、访客等。每个角色拥有一系列权限，这些权限定义了该角色可以执行的操作。
3）访问决策管理器（Access Decision Manager）：
这个组件负责决定是否允许请求访问受保护的资源。它基于配置的策略（如一致同意、多数同意等）来评估所有相关的权限和角色。
4）投票者（Voters）：
投票者是访问决策管理器的一部分，它们根据用户的权限对访问请求进行投票。投票结果影响最终的访问决策。
5）方法安全（Method Security）：
Spring Security 提供了在方法级别上实现细粒度安全控制的能力。通过使用注解如 @PreAuthorize 和 @PostAuthorize，可以为特定的方法调用设置访问控制规则。
6）URL 安全（URL Security）：
通过配置 HTTP 请求的安全性，可以限制对特定 URL 模式的访问。这通常是通过在 HttpSecurity 配置中定义匹配模式和相应的访问规则来实现的。
1.2 RBAC 权限模型
RBAC，即基于角色的访问控制，是一种广泛使用的安全模型，它将权限与角色关联起来，而不是直接与用户关联。这样做的好处包括但不限于：
简化管理：通过管理少量的角色及其权限，而不是大量的个人用户权限，大大减少了管理工作量。
提高灵活性：当组织结构或业务需求发生变化时，可以通过调整角色和权限来快速适应，而不需要逐个修改用户权限。
增强安全性：通过最小权限原则，每个用户只拥有完成其工作所需的最少权限，从而减少潜在的安全风险。
在 Spring Security 中实现 RBAC 模型通常涉及以下步骤：
定义角色：根据应用的需求定义不同的角色。
分配权限：为每个角色分配适当的权限。
用户角色映射：将用户与一个或多个角色关联起来。
配置安全策略：利用 Spring Security 提供的工具（如 @Secured 注解、@PreAuthorize 表达式等）来定义哪些角色可以访问哪些资源或执行哪些操作。
通过这种方式，Spring Security 可以有效地支持复杂的权限管理和访问控制需求，帮助开发者构建更加安全可靠的应用程序。
1.3 数据库设计
如果将其分解进行数据库设计，RBAC0基本模型可以分成以下五个部分：
1）User（用户）：每个用户都有唯一的UID识别，并被授予不同的角色
2）Role（角色）：不同角色具有不同的权限
3）Permission（权限）：访问权限
4）用户-角色映射：用户和角色之间的映射关系
5）角色-权限映射：角色和权限之间的映射
转换成数据库表的话大致如下所示：
这就可以实现给用户进行授权相关的权限。
根据业务需求，对数据库进行设计：
-- ---------------------------- -- Table structure for sys_menu -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `sys_menu`; CREATE TABLE `sys_menu` ( `id` bigint(0) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `menu_name` varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT 'NULL' COMMENT '菜单名', `path` varchar(200) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '路由地址', `component` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '组件路径', `visible` char(1) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT '0' COMMENT '菜单状态（0显示 1隐藏）', `status` char(1) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT '0' COMMENT '菜单状态（0正常 1停用）', `perms` varchar(100) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '权限标识', `icon` varchar(100) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT '#' COMMENT '菜单图标', `create_by` bigint(0) NULL DEFAULT NULL, `create_time` datetime(0) NULL DEFAULT NULL, `update_by` bigint(0) NULL DEFAULT NULL, `update_time` datetime(0) NULL DEFAULT NULL, `del_flag` int(0) NULL DEFAULT 0 COMMENT '是否删除（0未删除 1已删除）', `remark` varchar(500) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '备注', PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE ) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 2 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT = '菜单表' ROW_FORMAT = Dynamic; -- ---------------------------- -- Records of sys_menu -- ---------------------------- INSERT INTO `sys_menu` VALUES (1, '部门管理', ' dept', ' system/dept/index', '0', '0', 'system:dept:list', '#', NULL, NULL, NULL, NULL, 0, NULL); INSERT INTO `sys_menu` VALUES (2, ' 测试', 'test', 'system/test/index', '0', '0', 'system:test:list', '#', NULL, NULL, NULL, NULL, 0, NULL); -- ---------------------------- -- Table structure for sys_role -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `sys_role`; CREATE TABLE `sys_role` ( `id` bigint(0) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `name` varchar(128) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL, `role_key` varchar(100) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '角色权限字符串', `status` char(1) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT '0' COMMENT '角色状态（0正常 1停用）', `del_flag` int(0) NULL DEFAULT 0 COMMENT 'del_flag', `create_by` bigint(0) NULL DEFAULT NULL, `create_time` datetime(0) NULL DEFAULT NULL, `update_by` bigint(0) NULL DEFAULT NULL, `update_time` datetime(0) NULL DEFAULT NULL, `remark` varchar(500) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '备注', PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE ) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 3 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT = '角色表' ROW_FORMAT = Dynamic; -- ---------------------------- -- Records of sys_role -- ---------------------------- INSERT INTO `sys_role` VALUES (1, 'CEO', 'ceo', '0', 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL); INSERT INTO `sys_role` VALUES (2, 'Coder', ' coder', '0', 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL); -- ---------------------------- -- Table structure for sys_role_menu -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `sys_role_menu`; CREATE TABLE `sys_role_menu` ( `role_id` bigint(0) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '角色ID', `menu_id` bigint(0) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '菜单id', PRIMARY KEY (`role_id`, `menu_id`) USING BTREE ) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 2 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_0900_ai_ci ROW_FORMAT = Dynamic; -- ---------------------------- -- Records of sys_role_menu -- ---------------------------- INSERT INTO `sys_role_menu` VALUES (1, 1); INSERT INTO `sys_role_menu` VALUES (1, 2); INSERT INTO `sys_role_menu` VALUES (2, 2); -- ---------------------------- -- Table structure for sys_user -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `sys_user`; CREATE TABLE `sys_user` ( `id` bigint(0) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键', `user_name` varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT 'NULL' COMMENT '用户名', `nick_name` varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT 'NULL' COMMENT '昵称', `password` varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT 'NULL' COMMENT '密码', `status` char(1) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT '0' COMMENT '账号状态（0正常 1停用）', `email` varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '邮箱', `phonenumber` varchar(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '手机号', `sex` char(1) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '用户性别（0男，1女，2未知）', `avatar` varchar(128) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '头像', `user_type` char(1) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL DEFAULT '1' COMMENT '用户类型（0管理员，1普通用户）', `create_by` bigint(0) NULL DEFAULT NULL COMMENT '创建人的用户id', `create_time` datetime(0) NULL DEFAULT NULL COMMENT '创建时间', `update_by` bigint(0) NULL DEFAULT NULL COMMENT '更新人', `update_time` datetime(0) NULL DEFAULT NULL COMMENT '更新时间', `del_flag` int(0) NULL DEFAULT 0 COMMENT '删除标志（0代表未删除，1代表已删除）', PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE ) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 3 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT = '用户表' ROW_FORMAT = Dynamic; -- ---------------------------- -- Records of sys_user -- ---------------------------- INSERT INTO `sys_user` VALUES (1, 'xbs', '小扳手', '$2a$10$WCD7xp6lxrS.PvGmL86nhuFHMKJTc58Sh0dG1EQw0zSHjlLFyFvde', '0', NULL, NULL, NULL, NULL, '1', NULL, NULL, NULL, NULL, 0); INSERT INTO `sys_user` VALUES (2, 'test', '测试用户', '$10$WCD7xp6lxrS.PvGmL86nhuFHMKJTc58Sh0dG1EQw0zSHjlLFyFvde', '0', NULL, NULL, NULL, NULL, '1', NULL, NULL, NULL, NULL, 0); -- ---------------------------- -- Table structure for sys_user_role -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `sys_user_role`; CREATE TABLE `sys_user_role` ( `user_id` bigint(0) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '用户id', `role_id` bigint(0) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '角色id', PRIMARY KEY (`user_id`, `role_id`) USING BTREE ) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_0900_ai_ci ROW_FORMAT = Dynamic; -- ---------------------------- -- Records of sys_user_role -- ---------------------------- INSERT INTO `sys_user_role` VALUES (1, 1); INSERT INTO `sys_user_role` VALUES (2, 2);
2.0 Spring Security 核心功能-授权
2.1 思路分析
在登录验证过程中，即在实现 UserDetailsService 接口的 MyUserDetailService 实现类里面除了将用户的基本信息进行封装返回，还需要将用户的权限信息也要进行封装返回。
2.2 编写 SQL 语句
以用户 "xbs" 为例子：
当然可以直接通过多个表关联查询，这里将 SQL 分开是为了更好梳理用户、角色、权限之间的关系。
2.3 将用户权限进行封装
由于需要封装到 LoginUser 类中，则添加 List<String> permissions 成员变量来存放权限信息，且为了其他类可以获取到这些权限信息，还需要重写 getAuthorities() 方法，返回权限信息。
@Data @NoArgsConstructor @AllArgsConstructor public class LoginUser implements UserDetails { /** 使用构造方法初始化 */ private User user; /** 存储权限信息 */ private List<String> permissions; /** 存储SpringSecurity所需要的权限信息的集合 */ @JSONField(serialize = false) private List<GrantedAuthority> authorities; /** 重写getAuthorities方法，将String类型的权限List转换成GrantedAuthority类型的集合 */ @Override public Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities() { if (authorities != null){ return authorities; } authorities = permissions.stream() .map(SimpleGrantedAuthority::new) .collect(Collectors.toList()); return authorities; } public LoginUser(User user, List<String> roles) { this.user = user; this.permissions = roles; } @Override public String getPassword() { return user.getPassword(); } @Override public String getUsername() { return user.getUserName(); } /** 下面的方法暂时全部都让他们返回true */ @Override public boolean isAccountNonExpired() { return true; } @Override public boolean isAccountNonLocked() { return true; } @Override public boolean isCredentialsNonExpired() { return true; } @Override public boolean isEnabled() { return true; } }
如果其他类频繁的调用 getAuthorities() 方法来获取权限信息，就会重复的进行封装 GrantedAuthority 实体类，因此，当 authorities 不为 Null，说明之前已经被调用 getAuthorities() 方法来获取权限信息，现在直接可以从 authorities 实体获取权限信息即可。
这里需要注意的是因为 SimpleGrantedAuthority 无法序列化，如果直接使用，fastjson 转换时就会出错，即 Redis 存取时会运行异常，因此我们需要使用 @JSONField 关闭其序列化；
MyUserDetailService 类：
@Service public class MyUserDetailService implements UserDetailsService { @Autowired private UserMapper userMapper; @Override public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException { //根据username查询数据库 User user = userMapper.selectByUserName(username); if (user == null){ throw new RuntimeException("用户不存在"); } //还需要查询用户权限信息 List<String> roles = userMapper.selectUserRoleByUserId(user.getId()); //将查询到的结果user和权限进行封装 return new LoginUser(user,roles); } }
2.4 获取用户权限
在登录认证中，需要获取用户权限，且将用户权限存放到 SecurityContextHolder 容器中，方便在后续的过滤器进行权限校验。
在 MySecurityFilter 登录认证过滤器中，验证成功之后，将获取的用户权限加载到 SecurityContextHolder 容器，在后续的 FlterSecurityInterceptor 权限校验器中进行校验，如果校验失败则会抛出 403 异常。
代码如下：
MySecurityFilter 登录认证过滤器
@Configuration public class MySecurityFilter extends OncePerRequestFilter { @Autowired private RedisCache redisCache; @Override protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException { //先去尝试获取从请求头中获取token数据 String jwt = request.getHeader("token"); //判断token是否为null if (StringUtils.isNullOrEmpty(jwt)){ //这里有两种情况 //第一种就是正在去登录过程 //第二种就是token过期了 //因此直接放行即可，在SpringSecurity后续的过滤器中会进行判断 filterChain.doFilter(request,response); return; } //如果token不为null，则需要去解析token String userId; try { //解析token userId = JwtUtil.parseJWT(jwt).getSubject(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); //解析失败，直接返回错误信息 throw new RuntimeException("token非法"); } //根据用户id去Redis中查找缓存信息 LoginUser loginUser = redisCache.getCacheObject("login:" + userId); if (Objects.isNull(loginUser)){ throw new RuntimeException("用户登录已过期，请重新登录"); } //获取用户权限信息 Collection<? extends GrantedAuthority> authorities = loginUser.getAuthorities(); //将用户的基本信息与权限信息封装到UsernamePasswordAuthenticationToken中 UsernamePasswordAuthenticationToken loginUserToken = new UsernamePasswordAuthenticationToken(loginUser,null,authorities); //再将封装好的信息放入SecurityContextHolder中，为了后续的过滤器进行判断 SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(loginUserToken); //放行 filterChain.doFilter(request,response); } }
2.5 启动预授权
Spring Security 为我们提供了基于注解的权限控制方案，可以使用注解去指定访问对应的资源所需的权限，需要手动开启，在 SecurityConfig 配置类上开启预授权功能。
在开启了预授权之后，就可以使用 @PreAuthorize 注解对接口进行权限控制了，该注解中使用 SPEL 表达式进行权限配置，表达式中的参数为权限名，对应我们获取的 perms 权限集合。
举个例子：
使用 @PreAuthorize 注解，调用 hasAuthority("权限标识") 方法，如果该用户存在该权限，则返回 true，证明该用户有权限访问该接口；如果该用户不存在该权限，则返回 false，说明该用户不存在该权限，不允许访问当前接口。
相关源码：
3.0 自定义异常处理器
这写着认证授权时我们会发现有些地方我们是手动抛了异常的，但是为什么在返回的数据中并没有我们想要的数据呢？
这是因为在 Spring Security 中默认对抛出的异常进行了捕获并对其进行了处理，因此就会返回上图中的数据。但是没明显我们并不是很想让他返回这种数据，而是在抛异常时也能返回我们的统一返回格式，这样可以让前端能对响应进行统一的处理。要实现这个功能我们需要知道 Spring Security 的异常处理机制。
在 Spring Security 过滤链中，可以通过重写相关的方法来自定义异常处理器。
1）对于登录验证过程中抛出的异常：
需要实现 AuthenticationEntryPoint 接口，重写 commence() 方法，从而来手动自定义异常处理器。
这个可以使用统一返回格式，使用 Result 对象封装好相关的信息，然后通过 httpServletResponse.getWriter() 方法得到 PrintWriter 对象，再由该对象调用 write() 方法写到客户端。
举个简单的例子，这里就直接返回字符串给客户端了。
@Component public class MyAuthenticationEntryPoint implements AuthenticationEntryPoint { @Override public void commence(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, AuthenticationException e) throws IOException, ServletException { PrintWriter writer = httpServletResponse.getWriter(); writer.write("登录验证过程中抛出的异常"); } }
2）对于授权验证过程中抛出的异常：
需要实现 AccessDeniedHandler 接口，重写 handle() 方法。
@Component public class AccessDeniedHandlerImpl implements AccessDeniedHandler { @Override public void handle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, AccessDeniedException e) throws IOException, ServletException { PrintWriter writer = httpServletResponse.getWriter(); writer.write("权限不足"); } }
在编写完成对应的处理器之后，需要配置给 Spring Security 框架，让框架使用我们自定义的异常处理器，这同样是在 SecurityConfig 配置类中的 configure 方法进行配置。
SecurityConfig 配置类：
@Configuration @EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true) public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter { /** * 将BCryptPasswordEncoder加入到容器中 **/ @Bean public PasswordEncoder passwordEncoder(){ return new BCryptPasswordEncoder(); } @Bean @Override public AuthenticationManager authenticationManagerBean() throws Exception { return super.authenticationManagerBean(); } @Autowired private MySecurityFilter mySecurityFilter; @Autowired private MyAuthenticationEntryPoint myAuthenticationEntryPoint; @Autowired private AccessDeniedHandlerImpl accessDeniedHandlerImpl; @Override protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception { http //关闭csrf .csrf().disable() //不通过Session获取SecurityContext .sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS) .and() .authorizeRequests() .antMatchers("/userLogin").anonymous() // 除上面外的所有请求全部需要鉴权认证 .anyRequest().authenticated(); // 参数列表分别为需要插入的过滤器和标识过滤器的字节码 http.addFilterBefore(mySecurityFilter, UsernamePasswordAuthenticationFilter.class); //配置自定义异常处理器 http.exceptionHandling() .authenticationEntryPoint(myAuthenticationEntryPoint) .accessDeniedHandler(accessDeniedHandlerImpl); } }
4.0 自定义校验权限方法
在 Spring Security 框架中，一般是通过 @PreAuthorize("hasAuthority('权限标识')") 这种方法来进行校验的，也可以手动自定义来创建校验权限的方法，会更加灵活。
首先定义一个实体类，且将该类交给 IOC 容器成为 Bean 对象：
@Component("ex") public class ExpressionRoot { public boolean hasAuthority(String authority){ //先获取当前用户权限 Authentication authentication = SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication(); LoginUser principal = (LoginUser) authentication.getPrincipal(); //再获取权限集合 List<String> permissions = principal.getPermissions(); //判断用户权限集合中是否存在该权限 return permissions.contains(authority); } }
在 SecurityContextHolder 容器中获取用户权限信息，直接调用 getPermissions() 方法获取到权限集合。接着判断用户权限集合是否包含当前接口所需要的权限 authority 。
然后在 @PreAuthorize 注解中调用该类的方法即可：
@GetMapping("/hello") @PreAuthorize("@ex.hasAuthority('system:test:list')") public String hello(){ return "hello xbs"; }
