基于Spring Boot 3 + Spring Security6 + JWT + Redis实现登录、token身份认证

基于Spring Boot3实现Spring Security6 + JWT + Redis实现登录、token身份认证。

  • 用户从数据库中获取。
  • 使用RESTFul风格的APi进行登录。
  • 使用JWT生成token。
  • 使用Redis进行登录过期判断。
  • 所有的工具类和数据结构在源码中都有。

系列文章指路👉
系列文章-基于Vue3创建前端项目并引入、配置常用的库和工具类

项目源码👉
/shijizhe/boot-test

文章目录

    • 依赖版本
    • 原理
    • 代码结构
      • security 配置
      • 用户登录、注册controller，用户服务
      • 用到的工具类
    • 注册 AuthController.register
    • 登录
      • 1.登录API：AuthController.login
      • 2. 登录过滤器：继承UsernamePasswordAuthenticationFilter
      • 3.身份认证：实现AuthenticationProvider
      • 4.从数据库中查询用户信息：实现UserDetailsService
      • 5. Security配置: 使用注解@EnableWebSecurity
    • token身份认证
      • 1. token身份认证过滤器： OncePerRequestFilter
    • UserAuthUtils
      • getUserId
    • 用户登出
      • 实现LogoutSuccessHandler
      • 修改Security配置 : YaSecurityConfig
    • 下一步的计划
    • 参考文章

依赖版本

  • Spring Boot 3.0.6
  • Spring Security 6.0.3

原理

这张图大家已经估计已经看过很多次了。
原理
实现登录认证的过程，其实就是对上述的类按照自己的需求进行自定义扩展的过程。具体不多讲了，别的文章里讲得比我透彻。

show you my code.

代码结构

security 配置

在这里插入图片描述

用户登录、注册controller，用户服务

在这里插入图片描述

用到的工具类

在这里插入图片描述

注册 AuthController.register

将用户密码使用BCrypt加密存储。

    @PostMapping("/register")@Operation(summary = "register", description = "用户注册")public Object register(@RequestBody @Valid UserRegisterDTO userRegisterDTO) {YaUser userById = userService.getUserById(userRegisterDTO.getUserId());if(Objects.nonNull(userById)){return BaseResult.fail("用户id已存在");}try {BCryptPasswordEncoder encoder = new BCryptPasswordEncoder();YaUser yaUser = UserRegisterMapper.INSTANCE.registerToUser(userRegisterDTO);yaUser.setUserPassword(encoder.encode(userRegisterDTO.getUserPassword()));userService.insertUser(yaUser);return BaseResult.success("用户注册成功");}catch (Exception e){return BaseResult.fail("用户注册过程中遇到异常：" + e);}}

登录

1.登录API：AuthController.login

我们使用RESTFul风格的API来代替表单进行登录。这个接口只是提供一个Swagger调用登录接口的入口，实际逻辑由Filter控制。
在这里插入图片描述

2. 登录过滤器：继承UsernamePasswordAuthenticationFilter

拦截指定的登录请求，交给AuthenticationProvider处理。对Provider返回的登录结果进行处理。

  • 通过指定filterProcessesUrl,指定登录接口的路径。
  • 登录失败，将异常信息返回前端。
  • 登录成功，通过JwtUtils生成token，放入响应header中。并将token和用户信息(json字符串)存入Redis中。
  • 通过JwtUtils生成token设置为永不过期，存入Redis的token过期时间设置为30分钟，以便后边做登录过期的判断。
/*** <p>*  拦截登陆过滤器* </p>** @author Ya Shi* @since 2024/3/21 16:20*/
@Slf4j
public class YaLoginFilter extends UsernamePasswordAuthenticationFilter {private final RedisUtils redisUtils;private final Long expiration;public YaLoginFilter(AuthenticationManager authenticationManager, RedisUtils redisUtils, Long expiration) {this.expiration = expiration;this.redisUtils = redisUtils;super.setAuthenticationManager(authenticationManager);super.setPostOnly(true);super.setFilterProcessesUrl("/auth/login");super.setUsernameParameter("userId");super.setPasswordParameter("userPassword");}@SneakyThrows@Overridepublic Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws AuthenticationException {log.info("YaLoginFilter authentication start");// 数据是通过 RequestBody 传输UserLoginDTO user = JSON.parseObject(request.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8, UserLoginDTO.class);return super.getAuthenticationManager().authenticate(new UsernamePasswordAuthenticationToken(user.getUserId(), user.getUserPassword()));}@Overrideprotected void successfulAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,FilterChain chain,Authentication authResult) {log.info("YaLoginFilter authentication success: {}", authResult);// 如果验证成功, 就生成Token并返回UserDetails userDetails = (UserDetails) authResult.getPrincipal();String userId = userDetails.getUsername();String token = JwtUtils.generateToken(userId);response.setHeader(TOKEN_HEADER, TOKEN_PREFIX + token);// 将token存入Redis中redisUtils.set(REDIS_KEY_AUTH_TOKEN + userId, token, expiration);log.info("YaLoginFilter authentication end");// 将UserDetails存入redis中redisUtils.set(REDIS_KEY_AUTH_USER_DETAIL + userId, JSON.toJSONString(userDetails), 1, TimeUnit.DAYS);ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.SUCCESS.code, "登陆成功"));log.info("YaLoginFilter authentication end");}/*** 如果 attemptAuthentication 抛出 AuthenticationException 则会调用这个方法*/@Overrideprotected void unsuccessfulAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,AuthenticationException failed) throws IOException {log.info("YaLoginFilter authentication failed: {}", failed.getMessage());ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED.code, "登陆失败：" + failed.getMessage()));}

3.身份认证：实现AuthenticationProvider

调用UserDetailsService查询用户的账户、权限信息与登录接口输入的账户、密码对比。认证通过则返回用户信息。

/*** <p>*  自定义认证* </p>** @author Ya Shi* @since 2024/3/21 15:00*/@Component
public class YaAuthenticationProvider implements AuthenticationProvider {@AutowiredYaUserDetailService userDetailService;@AutowiredPasswordEncoder passwordEncoder;@Overridepublic Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException {// 获取用户输入的用户名和密码String username = authentication.getName();String password = authentication.getCredentials().toString();UserDetails userDetails = userDetailService.loadUserByUsername(username);boolean matches = passwordEncoder.matches(password, userDetails.getPassword());if(!matches){throw new AuthenticationException("User password error."){};}return new UsernamePasswordAuthenticationToken(userDetails, userDetails.getPassword(), userDetails.getAuthorities());}@Overridepublic boolean supports(Class<?> authentication) {return UsernamePasswordAuthenticationToken.class.isAssignableFrom(authentication);}
}

4.从数据库中查询用户信息：实现UserDetailsService

从数据库中查询出用户的信息，供AuthenticationProvider登录认证时使用。

  • 用户权限这块，目前还没用到，可以忽略。用户鉴权可能后边会单独补上。
  • 为什么这里没先从Redis取用户信息？
    1. 如果权限或者用户信息变更这里取不到
    2. Redis里不建议存储用户密码。
/*** <p>*  继承UserDetailsService,实现自定义登陆认证* </p>** @author Ya Shi* @since 2024/3/19 11:32*/
@Service
public class YaUserDetailService implements UserDetailsService {@AutowiredUserService userService;@Overridepublic UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {YaUser user = userService.getUserById(username);if(Objects.isNull(user)){throw new UsernameNotFoundException("User not Found.");}List<YaUserRole> roles = userService.listRoleById(username);List<GrantedAuthority> authorities = new ArrayList<>(roles.size());roles.forEach( role -> authorities.add(new SimpleGrantedAuthority(role.getRoleId())));return new User(username, user.getUserPassword(), authorities);}
}

5. Security配置: 使用注解@EnableWebSecurity

  • 注意：Spring Security 6 配置不再继承adapterextends WebSecurityConfigurerAdapter，而是使用@EnableWebSecurity。
  • YaTokenFilter是token身份认证过滤器，每次请求都会拦截，然后校验请求header中的token，这个下面会讲。
  • 配置了身份认证过滤器以后，每个请求都会被拦截，即使是在过滤链中配置了permitAll()，还是会返回请求403.
    1. 因此，针对匿名请求、静态资源和swagger请求，在WebSecurityCustomizer中配置WebSecurity.ignoring，相当于直接绕过所有的Filter
    2. 针对登录和注册请求，在身份过滤器中额外配置白名单，单独放行。
  • 自己学习的过程中，很多文章没有按照代码执行顺序去讲，登录和身份认证也是混着讲的，导致整个登录认证的流程理解起来有些困难。
/*** <p>*  Spring Security 配置文件* </p>** @author Ya Shi* @since 2024/2/29 11:27*/
@Configuration
@EnableWebSecurity // 开启网络安全注解
public class YaSecurityConfig {@Autowiredprivate AuthenticationConfiguration authenticationConfiguration;@Autowiredprivate RedisUtils redisUtils;@Value("${ya-app.auth.jwt.expiration:1800}")private Long expiration;@Beanpublic SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {http// 禁用basic明文验证.httpBasic().disable()// 禁用csrf保护.csrf().disable()// 禁用session.sessionManagement(session -> session.sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS))// 身份认证过滤器.authenticationManager(authenticationManager(authenticationConfiguration)).authenticationProvider(new YaAuthenticationProvider()).authorizeHttpRequests(authorizeHttpRequests ->authorizeHttpRequests// 允许OPTIONS请求访问.requestMatchers(HttpMethod.OPTIONS, "/**").permitAll()// 允许登录/注册接口访问.requestMatchers(HttpMethod.POST, "/auth/login").permitAll().requestMatchers(HttpMethod.POST, "/auth/register").permitAll()// 允许匿名接口访问.requestMatchers("/anon/**").permitAll()// 允许swagger访问.requestMatchers("/swagger-ui/**").permitAll().requestMatchers("/doc.html/**").permitAll().requestMatchers("/v3/api-docs/**").permitAll().requestMatchers("/webjars/**").permitAll().anyRequest().authenticated()).addFilterAt(new YaLoginFilter(authenticationManager(authenticationConfiguration), redisUtils, expiration), UsernamePasswordAuthenticationFilter.class)// 让校验Token的过滤器在身份认证过滤器之前.addFilterBefore(new YaTokenFilter(redisUtils, expiration), YaLoginFilter.class)// 禁用默认登出页.logout().disable();return http.build();}@Beanpublic AuthenticationManager authenticationManager(AuthenticationConfiguration config) throws Exception {return config.getAuthenticationManager();}@Beanpublic WebSecurityCustomizer webSecurityCustomizer() {return (web) -> web.ignoring().requestMatchers("/webjars/**").requestMatchers("/swagger-ui/**", "/doc.html/**", "/v3/api-docs/**").requestMatchers("/anon/**");}/*** 使用BCrypt加密密码*/@Beanpublic PasswordEncoder passwordEncoder() {return new BCryptPasswordEncoder();}
}

token身份认证

1. token身份认证过滤器： OncePerRequestFilter

  • 对于注册、登录请求，直接放行。
  • 认证失败的几种情况：
    1. 未登录： 未携带token
    2. 凭证异常： 携带错误token
    3. 登录过期： 携带正确的token，但是token在Redis中不存在
    4. 账号在别处登录： 携带正确的token，但是token与Redis中的token不一致。
  • token认证成功后，重新设置Redis中的token的有效时间，实现token续期。查询Redis中的用户信息，如果没有，使用UserDetailsService的服务重新查询出信息，存入缓存中。
    *调用 SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication()将用户信息存入Security上下文中，完成身份认证。
/*** <p>*  每次请求过滤token* </p>** @author Ya Shi* @since 2024/3/21 16:52*/
@Slf4j
public class YaTokenFilter extends OncePerRequestFilter {private final RedisUtils redisUtils;private final Long expiration;private static final Set<String> WHITE_LIST = Stream.of("/auth/register","/auth/login").collect(Collectors.toSet());public YaTokenFilter(RedisUtils redisUtils, Long expiration) {this.redisUtils = redisUtils;this.expiration = expiration;}@Overrideprotected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {log.info("YaTokenFilter doFilterInternal start");final String authorization = request.getHeader(AuthConstants.TOKEN_HEADER);log.info("YaTokenFilter ya-auth-token: {}", authorization);// 白名单if (WHITE_LIST.contains(request.getServletPath())) {chain.doFilter(request, response);return;}// 1.请求头中没有携带tokenif (StrUtil.isBlank(authorization)) {ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED));return;}// 携带tokenfinal String token = authorization.replace(AuthConstants.TOKEN_PREFIX, "");String userId;// 2.提供的token异常try {userId =  JwtUtils.extractUserId(token);}catch (Exception e){log.error("YaTokenFilter doFilterInternal 解析jwt异常：{}", e.toString());ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED.code, "凭证异常"));return;}String redisToken = redisUtils.getString(AuthConstants.REDIS_KEY_AUTH_TOKEN + userId);// 3.token过期if(StrUtil.isBlank(redisToken)){ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED.code, "登录已过期，请重新登录过期。"));return;}// 4.提供的token是合法的，但是redis中的token又被使用登录功能重新刷新了一下，导致不一致。if(!Objects.equals(redisToken, token)){ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED.code, "账号在别处登陆。"));return;}// token续期redisUtils.set(REDIS_KEY_AUTH_TOKEN + userId, token, expiration);// 获取用户信息和权限String userDetailStr =  redisUtils.getString(AuthConstants.REDIS_KEY_AUTH_USER_DETAIL + userId);UserDetails userDetails;if(Objects.isNull(userDetailStr)){userDetails = yaUserDetailService().loadUserByUsername(userId);redisUtils.set(REDIS_KEY_AUTH_USER_DETAIL + userId, JSON.toJSONString(userDetails), 1, TimeUnit.DAYS);}else{userDetails = initUser(userDetailStr);}SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(new UsernamePasswordAuthenticationToken(userDetails, userDetails.getPassword(), userDetails.getAuthorities()));log.info("YaTokenFilter doFilterInternal end");chain.doFilter(request, response);}private YaUserDetailService yaUserDetailService(){return SpringContextUtils.getBean(YaUserDetailService.class);}private User initUser(String userJsonStr){JSONObject userJson = JSON.parseObject(userJsonStr);String userId = userJson.getString("username");JSONArray authArray = userJson.getJSONArray("authorities");List<GrantedAuthority> authorities = new ArrayList<>(authArray.size());for(int i=0; i< authArray.size();i++){JSONObject authObj = authArray.getJSONObject(i);authorities.add(new SimpleGrantedAuthority(authObj.getString("authority")));}return new User(userId, "[PROTECTED]", authorities);}}

UserAuthUtils

已经登录的用户，可以从Security的上下文中获取用户的账号、基本信息、权限等。可以将其封装为工具类。因为练手的用户表较为简单，也没有部分、员工、角色、权限等概念，因此仅封装了getUserId做抛砖引玉的作用。可以根据实际使用自己封装更多的方法。

getUserId

public static String getUserId() {if (Objects.isNull(SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication())) {return null;}UserDetails userDetails = (UserDetails) SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();if (Objects.isNull(userDetails)) {return null;}return userDetails.getUsername();}

用户登出

JWT本身是无状态的，但是我们后端将jwt存到redis里，相当于手动使JWT变得有状态了。那么我们在登出时就需要清空Redis中的jwt。

实现LogoutSuccessHandler

/*** <p>*  登出成功* </p>** @author Ya Shi* @since 2024/3/28 10:47*/
@Slf4j
public class YaLogoutSuccessHandler implements LogoutSuccessHandler {private final RedisUtils redisUtils;public YaLogoutSuccessHandler(RedisUtils redisUtils) {this.redisUtils = redisUtils;}@Overridepublic void onLogoutSuccess(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Authentication authentication) throws IOException, ServletException {final String authorization = request.getHeader(AuthConstants.TOKEN_HEADER);// 1.请求头中没有携带tokenif (StrUtil.isBlank(authorization)) {ServletUtils.renderResult(response, BaseResult.successWithMessage("没有登录信息，无需退出"));return;}// 携带tokenfinal String token = authorization.replace(AuthConstants.TOKEN_PREFIX, "");String userId;// 2.提供的token异常try {userId =  JwtUtils.extractUserId(token);}catch (Exception e){log.error("YaLogoutHandler logout 解析jwt异常：{}", e.toString());ServletUtils.renderResult(response, new BaseResult<>(ResultEnum.FAILED_UNAUTHORIZED.code, "凭证异常"));return;}// 清空RedisredisUtils.delete(REDIS_KEY_AUTH_TOKEN + userId);log.info("YaLogoutSuccessHandler onLogoutSuccess");ServletUtils.renderResult(response, BaseResult.successWithMessage("退出登录成功"));}
}

修改Security配置 : YaSecurityConfig

@Bean
public SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {http  ... // 前面的配置忽略.logout().logoutUrl("/auth/logout").logoutSuccessHandler(new YaLogoutSuccessHandler(redisUtils));return http.build();
}

下一步的计划

  • 用户鉴权
  • 排查permitAll()失效的问题。
  • 做一个练手用的用户中心，提供统一的注册、登录、认证、鉴权服务，供其他的应用调用。
  • 把前期已经实现的基础的配置和工具类封装为jar包，供以后的程序使用。

参考文章

  • SpringBoot3.0 + SpringSecurity6.0+JWT
  • SpringSecurity (3) SpringBoot + JWT 实现身份认证和权限验证
  • Spring Security 6.0(spring boot 3.0) 下认证配置流程
  • SpringSecurity的PermitAll、WebSecurityCustomizer和授权
  • springsecurity的http.permitall与web.ignoring的区别

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