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Java Web开发进阶——Spring Security基础与应用

article 2025/1/11 15:45:41

Spring Security是Spring框架的核心模块之一，用于保护Web应用程序和微服务的安全。它提供强大的认证和授权功能，并与Spring生态系统无缝集成。本节将详细介绍Spring Security的基础知识及其在实际项目中的应用。

1. Spring Security概述与功能

1.1 什么是Spring Security？

Spring Security 是一个功能丰富且高度可扩展的安全框架，用于保护Java应用程序，主要功能包括：

认证（Authentication）： 验证用户身份。
授权（Authorization）： 确定用户是否有权限访问资源。
防护攻击： 提供对常见安全攻击的保护（如CSRF、会话固定攻击等）。

1.2 Spring Security的主要功能

身份验证：
- 支持多种身份验证机制（数据库、LDAP、OAuth2等）。
- 提供表单登录、Basic认证等默认方式。
授权管理：
- 基于角色、权限的访问控制。
- 支持细粒度权限控制，如方法级别安全。
安全配置：
- 提供声明式和编程式两种配置方式。
- 支持链式安全规则。
安全保护：
- CSRF防护。
- XSS（跨站脚本攻击）保护。
- 密码加密和存储。
可扩展性：
- 开发者可以自定义认证、授权规则。

2. 配置用户认证与授权

2.1 集成Spring Security

通过Spring Initializr快速创建项目，并添加以下依赖：

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

默认情况下，Spring Security会自动启用并提供以下功能：

启用HTTP Basic认证。
默认生成一个用户（用户名为user，密码在控制台打印）。

2.2 自定义安全配置

通过继承 WebSecurityConfigurerAdapter 类来自定义安全规则（Spring Security 5.7后建议使用SecurityFilterChain）：

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
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;

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig {

    @Bean
    public SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeHttpRequests(auth -> auth
                .antMatchers("/public/**").permitAll() // 公开资源
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN") // 仅管理员访问
                .anyRequest().authenticated() // 其他请求需认证
            )
            .formLogin() // 启用表单登录
            .and()
            .httpBasic(); // 启用HTTP Basic认证
        return http.build();
    }

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

2.3 配置用户详情服务

可以通过 InMemoryUserDetailsManager 或自定义数据库认证：

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
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.provisioning.InMemoryUserDetailsManager;

@Configuration
public class UserConfig {

    @Bean
    public UserDetailsService userDetailsService() {
        UserDetails user = User.builder()
                .username("user")
                .password(new BCryptPasswordEncoder().encode("password"))
                .roles("USER")
                .build();

        UserDetails admin = User.builder()
                .username("admin")
                .password(new BCryptPasswordEncoder().encode("admin"))
                .roles("ADMIN")
                .build();

        return new InMemoryUserDetailsManager(user, admin);
    }
}

3. 实现基于角色的访问控制

3.1 基于URL的角色控制

在 SecurityFilterChain 中定义基于角色的访问规则：

http.authorizeHttpRequests(auth -> auth
    .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
    .antMatchers("/user/**").hasAnyRole("USER", "ADMIN")
    .anyRequest().authenticated()
);

3.2 方法级别的权限控制

使用 @EnableGlobalMethodSecurity 启用方法级别权限控制：

import org.springframework.security.access.prepost.PreAuthorize;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {

    @PreAuthorize("hasRole('ADMIN')")
    public void adminOnlyMethod() {
        // 仅管理员可访问
    }

    @PreAuthorize("hasRole('USER')")
    public void userMethod() {
        // 普通用户访问
    }
}

3.3 动态权限控制

动态权限控制可以从数据库加载用户角色和权限。例如，通过Spring Data JPA加载用户和角色：

@Entity
public class Role {
    @Id
    @GeneratedValue
    private Long id;
    private String name;

    @ManyToMany(mappedBy = "roles")
    private Set<User> users;
}

@Entity
public class User {
    @Id
    @GeneratedValue
    private Long id;
    private String username;
    private String password;

    @ManyToMany
    @JoinTable(name = "user_roles", 
               joinColumns = @JoinColumn(name = "user_id"), 
               inverseJoinColumns = @JoinColumn(name = "role_id"))
    private Set<Role> roles;
}

通过自定义 UserDetailsService 加载用户信息：

import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.core.userdetails.UsernameNotFoundException;
import org.springframework.stereotype.Service;

@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"));
        return new org.springframework.security.core.userdetails.User(
                user.getUsername(),
                user.getPassword(),
                user.getRoles().stream()
                    .map(role -> new SimpleGrantedAuthority(role.getName()))
                    .collect(Collectors.toList())
        );
    }
}

总结

Spring Security通过丰富的功能和模块化设计，为Java开发者提供了一个强大的安全框架。在实际应用中，合理利用Spring Security的认证和授权功能，并结合项目需求自定义扩展，可以极大提升Web应用的安全性和用户体验。同时，结合数据库动态管理用户和角色，可以实现更精细化的权限控制。

关于作者：

15年互联网开发、带过10-20人的团队，多次帮助公司从0到1完成项目开发，在TX等大厂都工作过。当下为退役状态，写此篇文章属个人爱好。本人开发期间收集了很多开发课程等资料，需要可联系我