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From zero to HERO

Spring Security 实战干货:用户信息UserDetails相关入门

1. 前言

前一篇介绍了 Spring Security 入门的基础准备。从今天开始我们来一步步窥探它是如何工作的。我们又该如何驾驭它。请多多关注公众号: Felordcn 。本篇将通过 Spring Boot 2.x 来讲解 Spring Security 中的用户主体UserDetails。以及从中找点乐子。

2. Spring Boot 集成 Spring Security

这个简直老生常谈了。不过为了照顾大多数还是说一下。集成 Spring Security 只需要引入其对应的 Starter 组件。Spring Security 不仅仅能保护Servlet Web 应用,也可以保护Reactive Web应用,本文我们讲前者。我们只需要在 Spring Security 项目引入以下依赖即可:

    <dependencies>
        <!--  actuator 指标监控  非必须 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>
        <!--  spring security starter 必须  -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
        </dependency>
        <!-- spring mvc  servlet web  必须  -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!--   lombok 插件 非必须       -->
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <!-- 测试   -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.security</groupId>
            <artifactId>spring-security-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

3. UserDetailsServiceAutoConfiguration

启动项目,访问Actuator端点http://localhost:8080/actuator会跳转到一个登录页面http://localhost:8080/login如下:

要求你输入用户名 Username (默认值为user)和密码 Password 。密码在springboot控制台会打印出类似 Using generated security password: e1f163be-ad18-4be1-977c-88a6bcee0d37 的字样,后面的长串就是密码,当然这不是生产可用的。如果你足够细心会从控制台打印日志发现该随机密码是由UserDetailsServiceAutoConfiguration 配置类生成的,我们就从它开始顺藤摸瓜来一探究竟。

3.1 UserDetailsService

UserDetailsService接口。该接口只提供了一个方法:

  UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException;

该方法很容易理解:通过用户名来加载用户 。这个方法主要用于从系统数据中查询并加载具体的用户到Spring Security中。

3.2 UserDetails

从上面UserDetailsService 可以知道最终交给Spring Security的是UserDetails 。该接口是提供用户信息的核心接口。该接口实现仅仅存储用户的信息。后续会将该接口提供的用户信息封装到认证对象Authentication中去。UserDetails 默认提供了:

  • 用户的权限集, 默认需要添加ROLE_ 前缀
  • 用户的加密后的密码, 不加密会使用{noop}前缀
  • 应用内唯一的用户名
  • 账户是否过期
  • 账户是否锁定
  • 凭证是否过期
  • 用户是否可用

如果以上的信息满足不了你使用,你可以自行实现扩展以存储更多的用户信息。比如用户的邮箱、手机号等等。通常我们使用其实现类:

org.springframework.security.core.userdetails.User

该类内置一个建造器UserBuilder 会很方便地帮助我们构建UserDetails 对象,后面我们会用到它。

3.3 UserDetailsServiceAutoConfiguration

UserDetailsServiceAutoConfiguration 全限定名为:

org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.UserDetailsServiceAutoConfiguration

源码如下:

@Configuration
@ConditionalOnClass(AuthenticationManager.class)
@ConditionalOnBean(ObjectPostProcessor.class)
@ConditionalOnMissingBean({ AuthenticationManager.class, AuthenticationProvider.class, UserDetailsService.class })
public class UserDetailsServiceAutoConfiguration {

    private static final String NOOP_PASSWORD_PREFIX = "{noop}";

    private static final Pattern PASSWORD_ALGORITHM_PATTERN = Pattern.compile("^\\{.+}.*$");

    private static final Log logger = LogFactory.getLog(UserDetailsServiceAutoConfiguration.class);

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean(
            type = "org.springframework.security.oauth2.client.registration.ClientRegistrationRepository")
    @Lazy
    public InMemoryUserDetailsManager inMemoryUserDetailsManager(SecurityProperties properties,
            ObjectProvider<PasswordEncoder> passwordEncoder) {
        SecurityProperties.User user = properties.getUser();
        List<String> roles = user.getRoles();
        return new InMemoryUserDetailsManager(
                User.withUsername(user.getName()).password(getOrDeducePassword(user, passwordEncoder.getIfAvailable()))
                        .roles(StringUtils.toStringArray(roles)).build());
    }

    private String getOrDeducePassword(SecurityProperties.User user, PasswordEncoder encoder) {
        String password = user.getPassword();
        if (user.isPasswordGenerated()) {
            logger.info(String.format("%n%nUsing generated security password: %s%n", user.getPassword()));
        }
        if (encoder != null || PASSWORD_ALGORITHM_PATTERN.matcher(password).matches()) {
            return password;
        }
        return NOOP_PASSWORD_PREFIX + password;
    }

}

我们来简单解读一下该类,从@Conditional系列注解我们知道该类在类路径下存在AuthenticationManager、在Spring 容器中存在Bean ObjectPostProcessor并且不存在Bean AuthenticationManager, AuthenticationProvider, UserDetailsService的情况下生效。千万不要纠结这些类干嘛用的! 该类只初始化了一个UserDetailsManager 类型的Bean。UserDetailsManager 类型负责对安全用户实体抽象UserDetails的增删查改操作。同时还继承了UserDetailsService接口。

明白了上面这些让我们把目光再回到UserDetailsServiceAutoConfiguration 上来。该类初始化了一个名为InMemoryUserDetailsManager 的内存用户管理器。该管理器通过配置注入了一个默认的UserDetails存在内存中,就是我们上面用的那个user ,每次启动user都是动态生成的。那么问题来了如果我们定义自己的UserDetailsManager Bean是不是就可以实现我们需要的用户管理逻辑呢?

3.4 自定义UserDetailsManager

我们来自定义一个UserDetailsManager 来看看能不能达到自定义用户管理的效果。首先我们针对UserDetailsManager 的所有方法进行一个代理的实现,我们依然将用户存在内存中,区别就是这是我们自定义的:

package cn.felord.spring.security;

import org.springframework.security.access.AccessDeniedException;
import org.springframework.security.core.Authentication;
import org.springframework.security.core.context.SecurityContextHolder;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;
import org.springframework.security.core.userdetails.UsernameNotFoundException;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * 代理 {@link org.springframework.security.provisioning.UserDetailsManager} 所有功能
 *
 * @author Felordcn
 */
public class UserDetailsRepository {

    private Map<String, UserDetails> users = new HashMap<>();


    public void createUser(UserDetails user) {
        users.putIfAbsent(user.getUsername(), user);
    }


    public void updateUser(UserDetails user) {
        users.put(user.getUsername(), user);
    }


    public void deleteUser(String username) {
        users.remove(username);
    }


    public void changePassword(String oldPassword, String newPassword) {
        Authentication currentUser = SecurityContextHolder.getContext()
                .getAuthentication();

        if (currentUser == null) {
            // This would indicate bad coding somewhere
            throw new AccessDeniedException(
                    "Can't change password as no Authentication object found in context "
                            + "for current user.");
        }

        String username = currentUser.getName();

        UserDetails user = users.get(username);


        if (user == null) {
            throw new IllegalStateException("Current user doesn't exist in database.");
        }

        // todo copy InMemoryUserDetailsManager  自行实现具体的更新密码逻辑
    }


    public boolean userExists(String username) {

        return users.containsKey(username);
    }


    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        return users.get(username);
    }
}

该类负责具体对UserDetails 的增删改查操作。我们将其注入Spring 容器:

    @Bean
    public UserDetailsRepository userDetailsRepository() {
        UserDetailsRepository userDetailsRepository = new UserDetailsRepository();

        // 为了让我们的登录能够运行 这里我们初始化一个用户Felordcn 密码采用明文 当你在密码12345上使用了前缀{noop} 意味着你的密码不使用加密,authorities 一定不能为空 这代表用户的角色权限集合
        UserDetails felordcn = User.withUsername("Felordcn").password("{noop}12345").authorities(AuthorityUtils.NO_AUTHORITIES).build();
        userDetailsRepository.createUser(felordcn);
        return userDetailsRepository;
    }

为了方便测试 我们也内置一个名称为Felordcn 密码为12345UserDetails用户,密码采用明文 当你在密码12345上使用了前缀{noop} 意味着你的密码不使用加密,这里我们并没有指定密码加密方式你可以使用PasswordEncoder 来指定一种加密方式。通常推荐使用Bcrypt作为加密方式。默认Spring Security使用的也是此方式。authorities 一定不能为null 这代表用户的角色权限集合。接下来我们实现一个UserDetailsManager 并注入Spring 容器:

    @Bean
    public UserDetailsManager userDetailsManager(UserDetailsRepository userDetailsRepository) {
        return new UserDetailsManager() {
            @Override
            public void createUser(UserDetails user) {
                userDetailsRepository.createUser(user);
            }

            @Override
            public void updateUser(UserDetails user) {
                userDetailsRepository.updateUser(user);
            }

            @Override
            public void deleteUser(String username) {
                userDetailsRepository.deleteUser(username);
            }

            @Override
            public void changePassword(String oldPassword, String newPassword) {
                userDetailsRepository.changePassword(oldPassword, newPassword);
            }

            @Override
            public boolean userExists(String username) {
                return userDetailsRepository.userExists(username);
            }

            @Override
            public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
                return userDetailsRepository.loadUserByUsername(username);
            }
        };
    }

这样实际执行委托给了UserDetailsRepository 来做。我们重复 章节3. 的动作进入登陆页面分别输入Felordcn12345 成功进入。

3.5 数据库管理用户

经过以上的配置,相信聪明的你已经知道如何使用数据库来管理用户了 。只需要将 UserDetailsRepository 中的 users 属性替代为抽象的Dao接口就行了,无论你使用Jpa还是Mybatis来实现。

4. 总结

今天我们对Spring Security 中的用户信息 UserDetails 相关进行的一些解读。并自定义了用户信息处理服务。相信你已经对在Spring Security中如何加载用户信息,如何扩展用户信息有所掌握了。后面我们会由浅入深慢慢解读Spring Security。相关代码已经上传git仓库,关注公众号Felordcn 后回复ss01 获取demo源码。 后续也可以及时获取更多相关干货教程。

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