Spring Security 源码浅析

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1.核心组件

1.1.SecurityContextHolder

  SecurityContextHolder用于存储安全上下文（security context）的信息。当前操作的用户是谁，该用户是否已经被认证，他拥有哪些角色权限…这些都被保存在SecurityContextHolder中。SecurityContextHolder默认使用ThreadLocal 策略来存储认证信息。看到ThreadLocal 也就意味着，这是一种与线程绑定的策略。Spring Security在用户登录时自动绑定认证信息到当前线程，在用户退出时，自动清除当前线程的认证信息。

1.2.Authentication

public interface Authentication extends Principal, Serializable {
    Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities();
    bject getCredentials();
    Object getDetails();
    Object getPrincipal();
    boolean isAuthenticated();
    void setAuthenticated(boolean isAuthenticated) throws IllegalArgumentException;
}

• Authentication是spring security包中的接口，直接继承自Principal类，而Principal是位于java.security包中的。可以见得，Authentication在spring security中是最高级别的身份/认证的抽象。
• 由这个顶级接口，我们可以得到用户拥有的权限信息列表，密码，用户细节信息，用户身份信息，认证信息。
  
  • getAuthorities()，权限信息列表，默认是GrantedAuthority接口的一些实现类，通常是代表权限信息的一系列字符串。
  • getCredentials()，密码信息，用户输入的密码字符串，在认证过后通常会被移除，用于保障安全
  • getDetails()，细节信息，web应用中的实现接口通常为 WebAuthenticationDetails，它记录了访问者的ip地址和sessionId的值。
  • getPrincipal()，最重要的身份信息，大部分情况下返回的是UserDetails接口的实现类，也是框架中的常用接口之一。UserDetails接口将会在下面的小节重点介绍。

1.3.AuthenticationManager

  AuthenticationManager（接口）是认证相关的核心接口，也是发起认证的出发点，因为在实际需求中，我们可能会允许用户使用用户名+密码登录，同时允许用户使用邮箱+密码，手机号码+密码登录，甚至，可能允许用户使用指纹登录（还有这样的操作？没想到吧），所以说AuthenticationManager一般不直接认证，AuthenticationManager接口的常用实现类ProviderManager 内部会维护一个List列表，存放多种认证方式，实际上这是委托者模式的应用（Delegate）。

public class ProviderManager implements AuthenticationManager, MessageSourceAware,
        InitializingBean {
    // 维护一个AuthenticationProvider列表
    private List<AuthenticationProvider> providers = Collections.emptyList();

    public Authentication authenticate(Authentication authentication)
          throws AuthenticationException {
       Class<? extends Authentication> toTest = authentication.getClass();
       AuthenticationException lastException = null;
       Authentication result = null;
       // 依次认证
       for (AuthenticationProvider provider : getProviders()) {
          if (!provider.supports(toTest)) {
             continue;
          }
          try {
             result = provider.authenticate(authentication);
             if (result != null) {
                copyDetails(authentication, result);
                break;
             }
          }
          ...
          catch (AuthenticationException e) {
             lastException = e;
          }
       }
       // 如果有Authentication信息，则直接返回
       if (result != null) {
            if (eraseCredentialsAfterAuthentication
                    && (result instanceof CredentialsContainer)) {
                 //移除密码
                ((CredentialsContainer) result).eraseCredentials();
            }
             //发布登录成功事件
            eventPublisher.publishAuthenticationSuccess(result);
            return result;
       }
       ...
       //执行到此，说明没有认证成功，包装异常信息
       if (lastException == null) {
          lastException = new ProviderNotFoundException(messages.getMessage(
                "ProviderManager.providerNotFound",
                new Object[] { toTest.getName() },
                "No AuthenticationProvider found for {0}"));
       }
       prepareException(lastException, authentication);
       throw lastException;
    }
}

1.4.AuthenticationProvider

  AuthenticationProvider 就是实际的认证接口。比如DaoAuthenticationProvider，用户提交的用户名和密码，被封装成了UsernamePasswordAuthenticationToken，而根据用户名加载用户的任务则是交给了UserDetailsService ，DaoAuthenticationProvider中，对应的方法便是retrieveUser，虽然有两个参数，但是retrieveUser只有第一个参数起主要作用，返回一个UserDetails。还需要完成UsernamePasswordAuthenticationToken和UserDetails密码的比对，这便是交给additionalAuthenticationChecks方法完成的，如果这个void方法没有抛异常，则认为比对成功。比对密码的过程，用到了PasswordEncoder和SaltSource。

1.5.UserDetails

public interface UserDetails extends Serializable {
    Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities();
    String getPassword();
    String getUsername();
    boolean isAccountNonExpired();
    boolean isAccountNonLocked();
    boolean isCredentialsNonExpired();
    boolean isEnabled();
}

  它和Authentication接口很类似，比如它们都拥有username，authorities，区分他们也是本文的重点内容之一。Authentication的getCredentials()与UserDetails中的getPassword()需要被区分对待，前者是用户提交的密码凭证，后者是用户正确的密码，认证器其实就是对这两者的比对。Authentication中的getAuthorities()实际是由UserDetails的getAuthorities()传递而形成的。还记得Authentication接口中的getUserDetails()方法吗？其中的UserDetails用户详细信息便是经过了AuthenticationProvider之后被填充的。

1.6.UserDetailsService

  UserDetailsService只负责从特定的地方（通常是数据库）加载用户信息，仅此而已

public interface UserDetailsService {
    UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException;
}

1.7.AccessDecisionManager

  AccessDecisionManager会调用AccessDecisionVoter进行投票，并根据结果进行决策。

• AffirmativeBased 一票通过，只要有一个投票器通过就允许访问
• ConsensusBased 有一半以上投票器通过才允许访问资源
• UnanimousBased 所有投票器都通过才允许访问

1.8.AccessDecisionVoter

public interface AccessDecisionVoter<S> {
    boolean supports(ConfigAttribute attribute);
    boolean supports(Class<?> clazz);
    int vote(Authentication authentication, S object,
            Collection<ConfigAttribute> attributes);
}

2.请求过程

主要的过滤器有：

• LogoutFilter
• BasicAuthenticationFilter Basic认证
• UsernamePasswordAuthenticationFilter 用户认证,会调用AuthenticationManager进行认证
• SmsCodeAuthenticationFilter 短信认证
• OAuth2AuthenticationProcessingFilter OAuth2认证
• AnonymousAuthenticationFilter
• SessionManagementFilter
• FilterSecurityInterceptor 会调用AccessDecisionManager进行授权，授权通过会调用SecurityContextHolder.setContext(token.getSecurityContext())

3.boot方式的初始化过程

3.1时序图

3.2类图

AbstractConfiguredSecurityBuilder的doBuild方法：

protected final O doBuild() throws Exception {
        synchronized (configurers) {
            buildState = BuildState.INITIALIZING;

            beforeInit();
            init();

            buildState = BuildState.CONFIGURING;

            beforeConfigure();
            configure();

            buildState = BuildState.BUILDING;

            O result = performBuild();

            buildState = BuildState.BUILT;

            return result;
        }
    }