Spring Boot2 + Spring Security + Thymeleaf 简单教程

因为有一个项目需采用MVC构架，所以学习了Spring Security并记录下来，希望大家一起学习提供意见

如果有疑问，请在 GitHub 中发布 issue，我有空会为大家解答的

本项目基于Spring Boot 2 + Spring Security 5 + Thymeleaf 2 + JDK11（你也可以用8，应该区别不大）

实现了以下功能：

• 基于注解的权限控制
• 在Thymeleaf中使用Spring Security的标签
• 自定义权限注解
• 记住密码功能

如果需要前后端分离的安全框架搭建教程可以参考：Spring Boot 2 + Spring Security 5 + JWT 的单页应用Restful解决方案

项目演示

如果想要直接体验，直接 clone 项目，运行 mvn spring-boot:run 命令即可进行访问，网址规则自行看教程后面

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403无权限页面

Spring Security 基本原理

Spring Security 过滤器链

Spring Security实现了一系列的过滤器链，就按照下面顺序一个一个执行下去。

1. ....class 一些自定义过滤器（在配置的时候你可以自己选择插到哪个过滤器之前），因为这个需求因人而异，本文不探讨，大家可以自己研究
2. UsernamePasswordAithenticationFilter.class Spring Security 自带的表单登入验证过滤器，也是本文主要使用的过滤器
3. BasicAuthenticationFilter.class
4. ExceptionTranslation.class 异常解释器
5. FilterSecurityInterceptor.class 拦截器最终决定请求能否通过
6. Controller 我们最后自己编写的控制器

相关类说明

• User.class ：注意这个类不是我们自己写的，而是Spring Security官方提供的，他提供了一些基础的功能，我们可以通过继承这个类来扩充方法。详见代码中的 CustomUser.java
• UserDetailsService.class： Spring Security官方提供的一个接口，里面只有一个方法loadUserByUsername() ，Spring Security会调用这个方法来获取数据库中存在的数据，然后和用户POST过来的用户名密码进行比对，从而判断用户的用户名密码是否正确。所以我们需要自己实现loadUserByUsername() 这个方法。详见代码中的 CustomUserDetailsService.java。

项目逻辑

为了体现权限区别，我们通过HashMap构造了一个数据库，里面包含了4个用户

ID	用户名	密码	权限
1	jack	jack123	user
2	danny	danny123	editor
3	alice	alice123	reviewer
4	smith	smith123	admin

说明下权限

user：最基础的权限，只要是登入用户就有 user 权限

editor：在 user 权限上面增加了 editor 的权限

reviewer：与上同理，editor 和 reviewer 属于同一级的权限

admin：包含所有权限

为了检验权限，我们提供若干个页面

网址	说明	可访问权限
/	首页	所有人均可访问（anonymous）
/login	登入页面	所有人均可访问（anonymous）
/logout	退出页面	所有人均可访问（anonymous）
/user/home	用户中心	user
/user/editor		editor, admin
/user/reviewer		reviewer, admin
/user/admin		admin
/403	403错误页面，美化过，大家可以直接用	所有人均可访问（anonymous）
/404	404错误页面，美化过，大家可以直接用	所有人均可访问（anonymous）
/500	500错误页面，美化过，大家可以直接用	所有人均可访问（anonymous）

代码配置

Maven 配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.1.1.RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>org.inlighting</groupId>
    <artifactId>security-demo</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>security-demo</name>
    <description>Demo project for Spring Boot &amp; Spring Security</description>

    <!--指定JDK版本，大家可以改成自己的-->
    <properties>
        <java.version>11</java.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!--对Thymeleaf添加Spring Security标签支持-->
        <dependency>
            <groupId>org.thymeleaf.extras</groupId>
            <artifactId>thymeleaf-extras-springsecurity5</artifactId>
        </dependency>
        <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>
        <!--开发的热加载配置-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

application.properties配置

为了使热加载（这样修改模板后无需重启 Tomcat ）生效，我们需要在Spring Boot的配置文件上面加上一段话

spring.thymeleaf.cache=false

如果需要详细了解热加载，请看官方文档：https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/htmlsingle/#howto-hotswapping

Spring Security 配置

首先我们开启方法注解支持：只需要在类上添加 @EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true, prePostEnabled = true) 注解，我们设置 prePostEnabled = true 是为了支持 hasRole() 这类表达式。如果想进一步了解方法注解可以看 Introduction to Spring Method Security 这篇文章。

SecurityConfig.java

/**
 * 开启方法注解支持，我们设置prePostEnabled = true是为了后面能够使用hasRole()这类表达式
 * 进一步了解可看教程：https://www.baeldung.com/spring-security-method-security
 */
@EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true, prePostEnabled = true)
@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    /**
     * TokenBasedRememberMeServices的生成密钥，
     * 算法实现详见文档：https://docs.spring.io/spring-security/site/docs/5.1.3.RELEASE/reference/htmlsingle/#remember-me-hash-token
     */
    private final String SECRET_KEY = "123456";

    @Autowired
    private CustomUserDetailsService customUserDetailsService;

    /**
     * 必须有此方法，Spring Security官方规定必须要有一个密码加密方式。
     * 注意：例如这里用了BCryptPasswordEncoder()的加密方法，那么在保存用户密码的时候也必须使用这种方法，确保前后一致。
     * 详情参见项目中Database.java中保存用户的逻辑
     */
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }

    /**
     * 配置Spring Security，下面说明几点注意事项。
     * 1. Spring Security 默认是开启了CSRF的，此时我们提交的POST表单必须有隐藏的字段来传递CSRF，
     * 而且在logout中，我们必须通过POST到 /logout 的方法来退出用户，详见我们的login.html和logout.html.
     * 2. 开启了rememberMe()功能后，我们必须提供rememberMeServices，例如下面的getRememberMeServices()方法，
     * 而且我们只能在TokenBasedRememberMeServices中设置cookie名称、过期时间等相关配置,如果在别的地方同时配置，会报错。
     * 错误示例：xxxx.and().rememberMe().rememberMeServices(getRememberMeServices()).rememberMeCookieName("cookie-name")
     */
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.formLogin()
                .loginPage("/login") // 自定义用户登入页面
                .failureUrl("/login?error") // 自定义登入失败页面，前端可以通过url中是否有error来提供友好的用户登入提示
                .and()
                .logout()
                .logoutUrl("/logout")// 自定义用户登出页面
                .logoutSuccessUrl("/")
                .and()
                .rememberMe() // 开启记住密码功能
                .rememberMeServices(getRememberMeServices()) // 必须提供
                .key(SECRET_KEY) // 此SECRET需要和生成TokenBasedRememberMeServices的密钥相同
                .and()
                /*
                 * 默认允许所有路径所有人都可以访问，确保静态资源的正常访问。
                 * 后面再通过方法注解的方式来控制权限。
                 */
                .authorizeRequests().anyRequest().permitAll()
                .and()
                .exceptionHandling().accessDeniedPage("/403"); // 权限不足自动跳转403
    }

    /**
     * 如果要设置cookie过期时间或其他相关配置，请在下方自行配置
     */
    private TokenBasedRememberMeServices getRememberMeServices() {
        TokenBasedRememberMeServices services = new TokenBasedRememberMeServices(SECRET_KEY, customUserDetailsService);
        services.setCookieName("remember-cookie");
        services.setTokenValiditySeconds(100); // 默认14天
        return services;
    }
}

UserService.java

自己模拟数据库操作的Service，用于向自己通过HashMap模拟的数据源获取数据。

@Service
public class UserService {

    private Database database = new Database();

    public CustomUser getUserByUsername(String username) {
        CustomUser originUser = database.getDatabase().get(username);
        if (originUser == null) {
            return null;
        }

        /*
         * 此处有坑，之所以这么做是因为Spring Security获得到User后，会把User中的password字段置空，以确保安全。
         * 因为Java类是引用传递，为防止Spring Security修改了我们的源头数据，所以我们复制一个对象提供给Spring Security。
         * 如果通过真实数据库的方式获取，则没有这种问题需要担心。
          */
        return new CustomUser(originUser.getId(), originUser.getUsername(), originUser.getPassword(), originUser.getAuthorities());
    }
}

CustomUserDetailsService.java

/**
 * 实现官方提供的UserDetailsService接口即可
 */
@Service
public class CustomUserDetailsService implements UserDetailsService {

    private Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(getClass());

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        CustomUser user = userService.getUserByUsername(username);
        if (user == null) {
            throw new  UsernameNotFoundException("该用户不存在");
        }
        LOGGER.info("用户名："+username+" 角色："+user.getAuthorities().toString());
        return user;
    }
}

自定义权限注解

我们在开发网站的过程中，比如 GET /user/editor 这个请求角色为 EDITOR 和 ADMIN 肯定都可以，如果我们在每一个需要判断权限的方法上面写一长串的权限表达式，一定很复杂。但是通过自定义权限注解，我们可以通过 @IsEditor 这样的方法来判断，这样一来就简单了很多。进一步了解可以看：Introduction to Spring Method Security

IsUser.java

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyAuthority('ROLE_USER', 'ROLE_EDITOR', 'ROLE_REVIEWER', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsUser {
}

IsEditor.java

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_USER', 'ROLE_EDITOR', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsEditor {
}

IsReviewer.java

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_USER', 'ROLE_REVIEWER', 'ROLE_ADMIN')")
public @interface IsReviewer {
}

IsAdmin.java

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@PreAuthorize("hasAnyRole('ROLE_ADMIN')")
public @interface IsAdmin { 
}

Spring Security自带表达式

• hasRole()，是否拥有某一个权限
• hasAnyRole()，多个权限中有一个即可，如 hasAnyRole("ADMIN","USER")
• hasAuthority()，Authority 和 Role 很像，唯一的区别就是 Authority 前缀多了 ROLE_ ，如 hasAuthority("ROLE_ADMIN") 等价于 hasRole("ADMIN") ，可以参考上面 IsUser.java 的写法
• hasAnyAuthority()，同上，多个权限中有一个即可
• permitAll(), denyAll(),isAnonymous(), isRememberMe()，通过字面意思可以理解
• isAuthenticated(), isFullyAuthenticated()，这两个区别就是isFullyAuthenticated()对认证的安全要求更高。例如用户通过记住密码功能登入到系统进行敏感操作，isFullyAuthenticated()会返回false，此时我们可以让用户再输入一次密码以确保安全，而 isAuthenticated() 只要是登入用户均返回true。
• principal(), authentication()，例如我们想获取登入用户的id，可以通过principal() 返回的 Object 获取，实际上 principal() 返回的 Object 基本上可以等同我们自己编写的 CustomUser 。而 authentication() 返回的 Authentication 是 Principal 的父类，相关操作可看 Authentication 的源码。进一步了解可以看后面Controller编写中获取用户数据的四种方法
• hasPermission()，参考字面意思即可

如果想进一步了解，可以参考 Intro to Spring Security Expressions。

添加Thymeleaf支持

我们通过 thymeleaf-extras-springsecurity 来添加Thymeleaf对Spring Security的支持。

Maven配置

上面的Maven配置已经加过了

<dependency>
    <groupId>org.thymeleaf.extras</groupId>
    <artifactId>thymeleaf-extras-springsecurity5</artifactId>
</dependency>

使用例子

注意我们要在html中添加 xmlns:sec 的支持

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org" xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/extras/spring-security">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Admin</title>
</head>
<body>
<p>This is a home page.</p>
<p>Id: <th:block sec:authentication="principal.id"></th:block></p>
<p>Username: <th:block sec:authentication="principal.username"></th:block></p>
<p>Role: <th:block sec:authentication="principal.authorities"></th:block></p>
</body>
</html>

如果想进一步了解请看文档 thymeleaf-extras-springsecurity。

Controller编写

IndexController.java

本控制器没有任何的权限规定

@Controller
public class IndexController {

    @GetMapping("/")
    public String index() {
        return "index/index";
    }

    @GetMapping("/login")
    public String login() {
        return "index/login";
    }

    @GetMapping("/logout")
    public String logout() {
        return "index/logout";
    }
}

UserController.java

在这个控制器中，我综合展示了自定义注解的使用和4种获取用户信息的方式

@IsUser // 表明该控制器下所有请求都需要登入后才能访问
@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    @GetMapping("/home")
    public String home(Model model) {
        // 方法一：通过SecurityContextHolder获取
        CustomUser user = (CustomUser)SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();
        model.addAttribute("user", user);
        return "user/home";
    }

    @GetMapping("/editor")
    @IsEditor
    public String editor(Authentication authentication, Model model) {
        // 方法二：通过方法注入的形式获取Authentication
        CustomUser user = (CustomUser)authentication.getPrincipal();
        model.addAttribute("user", user);
        return "user/editor";
    }

    @GetMapping("/reviewer")
    @IsReviewer
    public String reviewer(Principal principal, Model model) {
        // 方法三：同样通过方法注入的方法，注意要转型，此方法很二，不推荐
        CustomUser user = (CustomUser) ((Authentication)principal).getPrincipal();
        model.addAttribute("user", user);
        return "user/reviewer";
    }

    @GetMapping("/admin")
    @IsAdmin
    public String admin() {
        // 方法四：通过Thymeleaf的Security标签进行，详情见admin.html
        return "user/admin";
    }
}

注意

• 如果有安全控制的方法 A 被同一个类中别的方法调用，那么方法 A 的权限控制会被忽略，私有方法同样会受到影响
• Spring 的 SecurityContext 是线程绑定的，如果我们在当前的线程中新建了别的线程，那么他们的 SecurityContext 是不共享的，进一步了解请看 Spring Security Context Propagation with @Async

Html的编写

在编写html的时候，基本上就是大同小异了，就是注意一点，如果开启了CSRF，在编写表单POST请求的时候添加上隐藏字段，如 <input type="hidden" th:name="${_csrf.parameterName}" th:value="${_csrf.token}"/> ，不过大家其实不用加也没事，因为Thymeleaf自动会加上去的😀。

总结

教程粗糙，欢迎指正！

如需深入了解，如果想系统的学习可以看看 Security with Spring。