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Spring security(五)-完美权限管理系统（授权过程分析）

权限管理是一个几乎所有后台系统的都会涉及的一个重要组成部分，主要目的是对整个后台管理系统进行权限的控制。常见的基于角色的访问控制，其授权模型为“ 用户-角色-权限 ”，简明的说，一个用户拥有多个角色，一个角色拥有多个权限。其中，

  • 用户： 不用多讲，大家也知道了；
  • 角色： 一个集合的概念，角色管理是确定角色具备哪些权限的一个过程 ；
  • 权限： 1）.页面权限，控制你可以看到哪个页面，看不到哪个页面；
    2）. 操作权限，控制你可以在页面上进行哪些操作（查询、删除、编辑等）；
    3）.数据权限，是控制你可以看到哪些数据。

实质是：

权限（Permission） = 资源（Resource） + 操作（Privilege）

角色（Role） = 权限的集合（a set of low-level permissions）

用户（User） = 角色的集合（high-level roles）

权限管理过程：

  1. 鉴权管理，即权限判断逻辑，如菜单管理（普通业务人员登录系统后，是看不到【用户管理】菜单的）、功能权限管理（URL访问的管理）、行级权限管理等
  2. 授权管理，即权限分配过程，如直接对用户授权，直接分配到用户的权限具有最优先级别、对用户所属岗位授权，用户所属岗位信息可以看作是一个分组，和角色的作用一样，但是每个用户只能关联一个岗位信息等。

在实际项目中用户数量多，逐一的为每个系统用户授权，这是极其繁琐的事，所以可以学习linux文件管理系统一样，设置group模式，一组有多个用户，可以为用户组授权相同的权限，简便多了。这样模式下：

每个用户的所有权限=用户个人的权限+用户组所用的权限

用户组、用户、与角色三者关系如下：

Spring security(五)-完美权限管理系统（授权过程分析）

再结合权限管理的页面权限、操作权限，如菜单的访问、功能模块的操作、按钮的操作等等，可把功能操作与资源统一管理，即让它们直接与权限关联起来，关系图如下：

Spring security(五)-完美权限管理系统（授权过程分析）

2. 授权过程分析

2.1 授权访问权限工作流程：

FilterSecurityInterceptor
                             doFilter()->invoke()
                               ->AbstractSecurityInterceptor
                                   beforeInvocation()
                           ->SecurityMetadataSource 获取ConfigAttribute属性信息（从数据库或者其他数据源地方）
                                       getAttributes()
                                   ->AccessDecisionManager()  基于AccessDecisionVoter实现授权访问
                                           Decide()
                                       ->AccessDecisionVoter  受AccessDecisionManager委托实现授权访问
                                               vote()
复制代码

默认授权过程会使用这样的工作流程，接下来来分析各个组件的功能与源码。

2.2 AbstractSecurityInterceptor分析

FilterSecurityInterceptor为授权拦截器， 在 FilterSecurityInterceptor 中有一个封装了 过滤链 、 request 以及 response 的 FilterInvocation 对象进行操作，在 FilterSecurityInterceptor ，主要由 invoke() 调用其父类 AbstractSecurityInterceptor 的方法。

invoke()分析：

public void invoke(FilterInvocation fi) throws IOException, ServletException {
                 .....
                 // 获取accessDecisionManager权限决策后结果状态、以及权限属性
		InterceptorStatusToken token = super.beforeInvocation(fi);

		try {
			fi.getChain().doFilter(fi.getRequest(), fi.getResponse());
		}
		finally {
			super.finallyInvocation(token);
		}

		super.afterInvocation(token, null);
	}
}
复制代码

AbstractSecurityInterceptor的授权过滤器主要方法 beforeInvocation() , afterInvocation() 以及 authenticateIfRequired() ,其最主要的方法 beforeInvocation() 分析如下： 

protected InterceptorStatusToken beforeInvocation(Object object) {
       ....
       //从SecurityMetadataSource的权限属性
	Collection<ConfigAttribute> attributes = this.obtainSecurityMetadataSource()
			.getAttributes(object);
    if (attributes == null || attributes.isEmpty()) {
             .....
		publishEvent(new PublicInvocationEvent(object));
		return null; // no further work post-invocation
	}

    //调用认证环节获取authenticated（包含用户的详细信息）
	Authentication authenticated = authenticateIfRequired();

	// Attempt authorization
	try {
	    //进行关键的一步：授权的最终决策  
		this.accessDecisionManager.decide(authenticated, object, attributes);
	}
	catch (AccessDeniedException accessDeniedException) {
		publishEvent(new AuthorizationFailureEvent(object, attributes, authenticated,
				accessDeniedException));

		throw accessDeniedException;
	}

	

	// Attempt to run as a different user
	Authentication runAs = this.runAsManager.buildRunAs(authenticated, object,
			attributes);

	if (runAs == null) {
		if (debug) {
			logger.debug("RunAsManager did not change Authentication object");
		}

		// no further work post-invocation
		return new InterceptorStatusToken(SecurityContextHolder.getContext(), false,
				attributes, object);
	}
	else {
		if (debug) {
			logger.debug("Switching to RunAs Authentication: " + runAs);
		}

		SecurityContext origCtx = SecurityContextHolder.getContext();
		SecurityContextHolder.setContext(SecurityContextHolder.createEmptyContext());
		SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(runAs);

		// need to revert to token.Authenticated post-invocation 
		return new InterceptorStatusToken(origCtx, true, attributes, object);
	}
}
复制代码

2.3 SecurityMetadataSource

SecurityMetadataSource是从数据库或者其他数据源中加载 ConfigAttribute ，为了在 AccessDecisionManager.decide() 最终决策中进行match。其有三个方法： 

Collection<ConfigAttribute> getAttributes(Object var1) throws IllegalArgumentException;//加载权限资源

Collection<ConfigAttribute> getAllConfigAttributes();//加载所有权限资源

boolean supports(Class<?> var1);
复制代码

2.4 AccessDecisionManager

AccessDecisionManager被 AbstractSecurityInterceptor 拦截器调用进行最终访问控制决策。 而且由 AuthenticationManager 创建的Authentication object中的GrantedAuthority，首先被授权模块中的 AccessDecisionManager 读取使用，当复杂的GrantedAuthority，getAuthority（）为null，因此需要 AccessDecisionManager 专门支持 GrantedAuthority 实现以便了解其内容。

AccessDecisionManager接口方法： 

void decide(Authentication authentication, Object secureObject,    Collection<ConfigAttribute> attrs) throws AccessDeniedException;

   boolean supports(ConfigAttribute attribute);

   boolean supports(Class clazz);
复制代码

2.5 AccessDecisionVoter

AccessDecisionManager.decide()将使用 AccessDecisionVoter 进行投票决策。 AccessDecisionVoter 进行投票访问控制决策，访问不通过就抛出 AccessDeniedException 。

** AccessDecisionVoter**接口方法：

int vote(Authentication authentication, Object object, Collection<ConfigAttribute> attrs);

   boolean supports(ConfigAttribute attribute);

   boolean supports(Class clazz);
复制代码

AccessDecisionVoter的 核心方法vote() 通常是获取 Authentication的GrantedAuthority 与 已定义好的ConfigAttributes 进行 match ，如果成功为投同意票，匹配不成功为拒绝票，当ConfigAttributes中无属性时，才投弃票。

Spring Security提供了三种投票方式去实现 AccessDecisionManager 接口进行投票访问控制决策：

  • ConsensusBased：大多数voter同意访问就授权访问

  • AffirmativeBased：只要一个以上voter同意访问就授权访问，全部

  • UnanimousBased ：只有全体同意了才授权访问

且 AccessDecisionVoter 用三个静态变量表示voter投票情况：

  • ACCESS_ABSTAIN： 弃权
  • ACCESS_DENIED： 拒绝访问
  • ACCESS_GRANTED： 允许访问

Note： 当所有voter都弃权时使用变量allowIfEqualGrantedDeniedDecisions来判断，true为通过，false抛出AccessDeniedException。

此外可自定义 AccessDecisionManager 实现接口，因为可能某些AccessDecisionVoter具有权重比高投票权或者某些AccessDecisionVoter具有一票否定权。AccessDecisionVoter的Spring security实现类 RoleVoter 和 AuthenticatedVoter 。 RoleVoter为最为常见的AccessDecisionVoter，其为简单的权限表示，并以前缀为ROLE_，vote匹配规则也跟上面一样。

源码分析：

Public int vote(Authentication authentication,Object object,Collection<ConfigAttribute>attributes){
    //用户传递的authentication为null，拒绝访问
   if(authentication==null){

       return ACCESS_DENIED;

   }

   int result=ACCESS_ABSTAIN;

   Collection<?extendsGrantedAuthority>authorities=extractAuthorities(authentication);


    //依次进行投票
   for(ConfigAttributeattribute:attributes){



       if(this.supports(attribute)){

           result=ACCESS_DENIED;

           //Attempt to find a matching granted authority

           for(GrantedAuthorityauthority:authorities){

           if(attribute.getAttribute().equals(authority.getAuthority())){

           returnACCESS_GRANTED;
           }
      }
   }
 }
复制代码

3. 案例-自定义组件

自定义组件：

  1. 自定义FilterSecurityInterceptor，可仿写 FilterSecurityInterceptor ，实现抽象类 AbstractSecurityInterceptor 以及 Filter 接口，其主要的是把 自定义的SecurityMetadataSource 与 自定义accessDecisionManager 配置到自定义FilterSecurityInterceptor的拦截器中

  2. 自定义SecurityMetadataSource，实现接口FilterInvocationSecurityMetadataSource，实现从数据库或者其他数据源中加载ConfigAttribute（即是从数据库或者其他数据源中加载资源权限）

  3. 自定义accessDecisionManager，可使用基于AccessDecisionVoter实现权限认证的官方UnanimousBased

  4. 自定义AccessDecisionVoter

3.1 自定义MyFilterSecurityInterceptor

自定义MyFilterSecurityInterceptor主要工作为：

  • 加载自定义的SecurityMetadataSource到自定义的FilterSecurityInterceptor中；

  • 加载自定义的AccessDecisionManager到自定义的FilterSecurityInterceptor中；

  • 重写invoke方法

    @Component
  public class MyFilterSecurityInterceptor extends AbstractSecurityInterceptor implements Filter {
      private FilterInvocationSecurityMetadataSource securityMetadataSource;
  
  
      @Override
      public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
  
      }
  
      @Override
      public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
          FilterInvocation fi = new FilterInvocation(request, response, chain);
          invoke(fi);
      }
  
      private void invoke(FilterInvocation fi) throws IOException, ServletException {
          //fi里面有一个被拦截的url
          //里面调用MyInvocationSecurityMetadataSource的getAttributes(Object object)这个方法获取fi对应的所有权限
          //再调用MyAccessDecisionManager的decide方法来校验用户的权限是否足够
          InterceptorStatusToken token = super.beforeInvocation(fi);
          try {
              //执行下一个拦截器
              fi.getChain().doFilter(fi.getRequest(), fi.getResponse());
          } finally {
              super.afterInvocation(token, null);
          }
      }
  
      @Override
      public void destroy() {
  
      }
  
      @Override
      public Class<?> getSecureObjectClass() {
          return null;
      }
  
      @Override
      public SecurityMetadataSource obtainSecurityMetadataSource() {
          return this.securityMetadataSource;
      }
  
      public FilterInvocationSecurityMetadataSource getSecurityMetadataSource() {
          return this.securityMetadataSource;
      }
  
      //设置自定义的FilterInvocationSecurityMetadataSource
      @Autowired
      public void setSecurityMetadataSource(MyFilterInvocationSecurityMetadataSource messageSource) {
          this.securityMetadataSource = messageSource;
      }
  
      //设置自定义的AccessDecisionManager
      @Override
      @Autowired
      public void setAccessDecisionManager(AccessDecisionManager accessDecisionManager) {
          super.setAccessDecisionManager(accessDecisionManager);
      }
   }
复制代码

3.2 自定义MyFilterInvocationSecurityMetadataSource

自定义MyFilterInvocationSecurityMetadataSource主要工作为：

  • 从数据源中加载ConfigAttribute到SecurityMetadataSource资源器中

  • 重写getAttributes()加载ConfigAttribute为AccessDecisionManager.decide()授权决策做准备。

    @Component
  public class MyFilterInvocationSecurityMetadataSource implements FilterInvocationSecurityMetadataSource {
      private Map<String, Collection<ConfigAttribute>> configAttubuteMap = null;
  
      private void loadResourceDefine() {
          //todo 加载数据库的所有权限
           Collection<ConfigAttribute> attributes;
      }
  
      @Override
      public Collection<ConfigAttribute> getAttributes(Object object) throws IllegalArgumentException {
          AntPathRequestMatcher matcher;
          String resUrl;
          HttpServletRequest request = ((FilterInvocation) object).getRequest();
          //1.加载权限资源数据
          if (configAttubuteMap == null) {
              loadResourceDefine();
          }
          Iterator<String> iterator = configAttubuteMap.keySet().iterator();
          while (iterator.hasNext()) {
              resUrl = iterator.next();
              matcher = new AntPathRequestMatcher(resUrl);
              if (matcher.matches(request)) {
                  return configAttubuteMap.get(resUrl);
              }
          }
          return null;
          }
      
          @Override
          public Collection<ConfigAttribute> getAllConfigAttributes() {
              return null;
          }
      
          @Override
          public boolean supports(Class<?> clazz) {
              return FilterInvocation.class.isAssignableFrom(clazz);
          }
   }
复制代码

3.3 自定义MyAccessDecisionManager

自定义MyAccessDecisionManager主要工作为：

  • 重写最终授权决策decide()，自定义授权访问策略

    @Component
   public class MyAccessDecisionManager implements AccessDecisionManager {
      @Override
      public void decide(Authentication authentication, Object object, Collection<ConfigAttribute> configAttributes) throws AccessDeniedException, InsufficientAuthenticationException {
          ConfigAttribute c;
          String needRole;
          if(null== configAttributes || configAttributes.size() <=0) {
              return;
          }
          //1.获取已定义的好资源权限配置
          Iterator<ConfigAttribute> iterable=configAttributes.iterator();
          while (iterable.hasNext()){
              c=iterable.next();
              needRole=c.getAttribute();
              //2.依次比对用户角色对应的资源权限
              for (GrantedAuthority grantedAuthority:authentication.getAuthorities()){
                  if(needRole.trim().equals(grantedAuthority.getAuthority())){
                      return;
                  }
              }
          }
  
      }
  
      @Override
      public boolean supports(ConfigAttribute attribute) {
          return true;
      }
  
      @Override
      public boolean supports(Class<?> clazz) {
          return true;
      }
复制代码

    }

3.4 配置SecurityConfig

配置SecurityConfig主要工作为：

  • 将FilterSecurityInterceptor拦截器加载WebSecurityConfig中

    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
      http.headers().frameOptions().disable().and()
          //表单登录
          .formLogin()
          .loginPage(SecurityConstants.APP_FORM_LOGIN_PAGE)
          .loginProcessingUrl(SecurityConstants.APP_FORM_LOGIN_URL)
          .successHandler(authenticationSuccessHandler())
          .failureHandler(authenticationFailureHandler())
          .and()
          //应用sms认证配置
          .apply(smsAuthenticationSecurityConfig)
          .and()
          //允许通过
          .authorizeRequests()
          .antMatchers(SecurityConstants.APP_MOBILE_VERIFY_CODE_URL,
                       SecurityConstants.APP_USER_REGISTER_URL,
                      SecurityConstants.APP_FORM_LOGIN_INDEX_URL)
          .permitAll()//以上的请求都不需要认证
          .and()
          //“记住我”配置
          .rememberMe()
          .tokenRepository(jdbcTokenRepository())//token入库处理类
          .tokenValiditySeconds(SecurityConstants.REMEMBER_ME_VERIFY_TIME)//remember-me有效时间设置
          .rememberMeParameter(SecurityConstants.REMEMBER_ME_PARAM_NAME)//请求参数名设置
          .and()
          .csrf().disable();
       //增加自定义权限授权拦截器
       http.addFilterBefore(myFilterSecurityInterceptor,FilterSecurityInterceptor.class);
 }
复制代码

    总结

    Spring Security授权过程中，可以会涉主要涉及了上面上面所述的组件，其中主要的还是跟着源码多跑几遍，了解其中的原理，才能更加流畅的码代码。到此为止写完Spring Security的认证和授权分析流程，接下来会结合前面小节，写一个Spring security完美的权限管理系统。

    最后可关注公众号，一起学习。加群，每天会分享干货，还有学习视频领取！

Spring security(五)-完美权限管理系统（授权过程分析）
原文  https://juejin.im/post/5d0a0398e51d45772a49ad4e
正文到此结束
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