Spring Security：认证（Authentication）与授权（Authorization） - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

好嘞，各位观众老爷们，欢迎来到“Spring Security：认证与授权的那些事儿”讲座现场！我是你们的向导，一位在代码江湖摸爬滚打多年的老码农。今天，咱们不谈玄妙的理论，就聊聊Spring Security这玩意儿，怎么帮我们把网站的门卫工作给安排的明明白白，让坏人进不来，让好人各司其职。

开场白：安全，比你想象的更重要！

各位想想，咱们辛辛苦苦写的网站，就像自己一手养大的孩子。要是被坏人随便进出，偷东西、搞破坏，那得多心疼啊！所以，网站的安全，那是重中之重！而Spring Security，就像一个超级靠谱的保安队长，能帮我们把网站的安全防线筑得牢牢的。

第一幕：认证 Authentication – “你是谁？”

认证，顾名思义，就是确认“你是谁”的过程。就像你去银行取钱，银行阿姨总会让你出示身份证，核对密码。Spring Security 里的认证，也是这个道理，它会验证你的身份信息，看看你是不是真的像你自称的那样。

认证流程：
1. 用户提交凭证： 用户输入用户名和密码（或者其他认证方式，比如指纹、人脸识别等）。
2. Spring Security 拦截： Spring Security 的过滤器会拦截用户的请求，并提取凭证信息。
3. AuthenticationManager 验证： AuthenticationManager 是认证的核心，它会委托 AuthenticationProvider 去验证凭证的有效性。
4. AuthenticationProvider 验证： AuthenticationProvider 负责具体的认证逻辑，比如从数据库查询用户信息，验证密码是否正确。
5. 认证成功/失败： 如果凭证有效，AuthenticationProvider 会创建一个 Authentication 对象，表示用户已经认证成功。否则，会抛出一个认证异常。
6. 存储 Authentication： 认证成功的 Authentication 对象会被存储到 SecurityContextHolder 中，方便后续使用。
Authentication 对象：

Authentication 对象就像一张通行证，包含了用户的身份信息、权限信息等。我们可以从 SecurityContextHolder 中获取当前用户的 Authentication 对象，从而获取用户的相关信息。
- Principal：代表当前用户的身份信息，通常是用户名。
- Credentials：代表用户的凭证，通常是密码。
- Authorities：代表用户的权限列表，比如 "ROLE_ADMIN"、"ROLE_USER" 等。
常见认证方式：
- 基于用户名和密码的认证： 这是最常见的认证方式，也是 Spring Security 默认支持的认证方式。
- 基于 OAuth 2.0 的认证： 适用于第三方应用授权登录的场景，比如使用微信、QQ 登录。
- 基于 JWT 的认证： 适用于前后端分离的架构，通过 JWT (JSON Web Token) 来传递用户身份信息。
- 基于 Remember Me 的认证： 允许用户在一段时间内免登录。

第二幕：授权 Authorization – “你能干什么？”

认证成功后，我们知道了“你是谁”，接下来就要确定“你能干什么”，这就是授权。授权决定了用户可以访问哪些资源，可以执行哪些操作。就像公司的不同员工，拥有不同的权限，有的可以查看财务报表，有的只能操作自己的工作内容。

授权流程：
1. 用户发起请求： 用户请求访问某个资源或执行某个操作。
2. Spring Security 拦截： Spring Security 的过滤器会拦截用户的请求，并检查用户是否具有访问该资源的权限。
3. AccessDecisionManager 决策： AccessDecisionManager 是授权的核心，它会根据用户的 Authentication 对象和资源的访问规则，来决定是否允许用户访问该资源。
4. AccessDecisionVoter 投票： AccessDecisionVoter 负责具体的授权逻辑，比如检查用户是否具有指定的角色、权限等。
5. 授权成功/失败： 如果用户具有访问该资源的权限，AccessDecisionManager 会允许用户访问。否则，会抛出一个授权异常。
授权方式：
- 基于角色的授权： 这是最常见的授权方式，通过给用户分配不同的角色，来控制用户的访问权限。比如，给管理员分配 "ROLE_ADMIN" 角色，给普通用户分配 "ROLE_USER" 角色。
- 基于权限的授权： 比基于角色的授权更细粒度，可以控制用户对具体资源的访问权限。比如，允许用户读取某个文件，但不允许修改。
- 基于表达式的授权： 使用 Spring Expression Language (SpEL) 来定义授权规则，可以实现更复杂的授权逻辑。比如，只有当用户是某个团队的成员时，才允许访问某个资源。
常用的授权注解：
- @PreAuthorize：在方法执行前进行授权检查。
- @PostAuthorize：在方法执行后进行授权检查。
- @Secured：基于角色的授权检查。
- @RolesAllowed：基于角色的授权检查，与 @Secured 类似，但使用 JSR-250 标准。

第三幕：配置 Spring Security – “搭积木游戏”

Spring Security 提供了强大的配置能力，我们可以像搭积木一样，根据自己的需求，灵活地配置 Spring Security 的各个组件。

配置方式：
- 基于 XML 的配置： 这是 Spring Security 最早的配置方式，通过 XML 文件来配置 Spring Security 的各个组件。
- 基于 Java Config 的配置： 这是目前最主流的配置方式，通过 Java 代码来配置 Spring Security 的各个组件，更加灵活和易于维护。
- 基于 Spring Boot 的自动配置： Spring Boot 提供了 Spring Security 的自动配置，可以大大简化 Spring Security 的配置过程。
核心配置：
- WebSecurityConfigurerAdapter： 这是一个抽象类，我们需要继承它，并重写其中的方法，来配置 Spring Security 的各个组件。
- HttpSecurity： 通过 HttpSecurity 对象，我们可以配置 Spring Security 的过滤器链、授权规则、登录页面等。
- AuthenticationManagerBuilder： 通过 AuthenticationManagerBuilder 对象，我们可以配置 AuthenticationManager 和 AuthenticationProvider。

示例代码 (Java Config)：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .antMatchers("/public/**").permitAll() // 允许匿名访问
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN") // 需要 ADMIN 角色才能访问
                .anyRequest().authenticated() // 其他请求需要认证
            .and()
            .formLogin() // 启用默认的登录页面
                .loginPage("/login") // 自定义登录页面
                .permitAll()
            .and()
            .logout() // 启用默认的注销功能
                .permitAll();
    }

    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication()
            .withUser("user").password("{noop}password").roles("USER") // 创建一个用户
            .and()
            .withUser("admin").password("{noop}password").roles("ADMIN"); // 创建一个管理员
    }
}

这段代码配置了 Spring Security，允许匿名访问 /public/** 路径，需要 ADMIN 角色才能访问 /admin/** 路径，其他请求需要认证。同时，配置了自定义登录页面 /login，并创建了一个用户和一个管理员。

第四幕：深入理解 – “底层原理大揭秘”

光会用还不够，咱们还要了解 Spring Security 的底层原理，才能更好地理解它的工作方式，才能在遇到问题时，更好地解决。

过滤器链：

Spring Security 的核心是一个过滤器链，它由多个过滤器组成，每个过滤器负责处理不同的安全任务。当用户发起请求时，请求会依次经过过滤器链中的每个过滤器，直到被处理完毕。

常见的过滤器包括：
- SecurityContextPersistenceFilter：负责从 SecurityContextRepository 中加载 SecurityContext，并将 SecurityContext 存储到 SecurityContextRepository 中。
- UsernamePasswordAuthenticationFilter：负责处理基于用户名和密码的认证请求。
- BasicAuthenticationFilter：负责处理基于 HTTP Basic 认证的请求。
- ExceptionTranslationFilter：负责处理认证和授权异常。
- FilterSecurityInterceptor：负责执行授权检查。
SecurityContext：

SecurityContext 是 Spring Security 中最重要的对象之一，它包含了当前用户的 Authentication 对象。SecurityContext 存储在 SecurityContextHolder 中，方便在程序的任何地方访问。
SecurityContextRepository：

SecurityContextRepository 负责存储和加载 SecurityContext。常见的 SecurityContextRepository 实现包括：
- HttpSessionSecurityContextRepository：将 SecurityContext 存储到 HttpSession 中。
- CookieSecurityContextRepository：将 SecurityContext 存储到 Cookie 中。
PasswordEncoder：

PasswordEncoder 负责对密码进行加密和解密。Spring Security 提供了多种 PasswordEncoder 实现，比如 BCryptPasswordEncoder、NoOpPasswordEncoder 等。

第五幕：实战演练 – “手把手教你做项目”

理论讲了一大堆，不如来点实际的。咱们来做一个简单的 Spring Security 项目，加深对 Spring Security 的理解。

项目需求：
- 用户可以注册、登录、注销。
- 普通用户可以访问 "/user" 路径。
- 管理员可以访问 "/admin" 路径。
项目步骤：
1. 创建 Spring Boot 项目： 使用 Spring Initializr 创建一个 Spring Boot 项目，并添加 Spring Security 依赖。
2. 创建用户实体类： 创建一个 User 实体类，包含用户名、密码、角色等属性.
3. 创建用户服务接口和实现类： 创建一个 UserService 接口和一个 UserServiceImpl 实现类，负责用户的注册、登录等操作。
4. 创建 Spring Security 配置类： 创建一个 SecurityConfig 类，继承 WebSecurityConfigurerAdapter，并配置 Spring Security 的各个组件。
5. 创建控制器： 创建几个控制器，分别处理 "/user" 和 "/admin" 路径的请求。
6. 创建登录页面和注册页面： 创建登录页面和注册页面，供用户登录和注册。
7. 运行项目： 运行项目，并测试 Spring Security 的功能。

示例代码 (简化版)：

// User 实体类
@Entity
public class User {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    private String username;
    private String password;
    private String roles; // 角色列表，用逗号分隔

    // 省略 getter 和 setter 方法
}

// SecurityConfig 配置类
@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private UserDetailsService userDetailsService;

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .antMatchers("/register", "/login").permitAll() // 允许匿名访问
                .antMatchers("/user/**").hasRole("USER") // 需要 USER 角色才能访问
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN") // 需要 ADMIN 角色才能访问
                .anyRequest().authenticated() // 其他请求需要认证
            .and()
            .formLogin()
                .loginPage("/login")
                .permitAll()
            .and()
            .logout()
                .permitAll();
    }

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(userDetailsService).passwordEncoder(passwordEncoder());
    }

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

// UserDetailsService 实现类
@Service
public class UserDetailsServiceImpl implements UserDetailsService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        User user = userRepository.findByUsername(username);
        if (user == null) {
            throw new UsernameNotFoundException("User not found with username: " + username);
        }
        return org.springframework.security.core.userdetails.User.builder()
                .username(user.getUsername())
                .password(user.getPassword())
                .roles(user.getRoles().split(",")) // 将角色字符串分割成角色列表
                .build();
    }
}

总结：安全之路，永无止境！

今天，咱们一起学习了 Spring Security 的认证和授权，了解了它的基本概念、流程、配置和原理。但是，安全之路，永无止境。我们需要不断学习新的安全技术，才能更好地保护我们的网站。

希望今天的讲座对大家有所帮助！记住，安全第一，代码第二！

彩蛋：给未来的自己的一段话

未来的我，也许你已经成为了安全领域的专家，也许你还在代码的海洋里遨游。无论如何，都不要忘记当初学习 Spring Security 的初心，保持对安全的热情，不断学习，不断进步！加油！💪

结束语：感谢各位的观看！

感谢各位观众老爷的耐心观看！希望今天的讲座能帮助大家更好地理解 Spring Security，并在实际项目中应用它。如果大家有什么问题，欢迎留言讨论！咱们下期再见！👋

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