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关于Spring Security的方法鉴权

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介绍

在Spring Security中，主要有两种鉴权方式，一个是基于web请求的鉴权，一个是基于方法的鉴权。无论哪种鉴权，都最终会交由AuhtorizationManager执行权限检查。

@FunctionalInterface
public interface AuthorizationManager<T> {
    default void verify(Supplier<Authentication> authentication, T object) {
       AuthorizationDecision decision = check(authentication, object);
       if (decision != null && !decision.isGranted()) {
          throw new AccessDeniedException("Access Denied");
       }
    }

    @Nullable
    AuthorizationDecision check(Supplier<Authentication> authentication, T object);

}

从AuthorizationManager#check方法可以看出，如果要执行权限检查，那么必要的两个要素是Authentication和被保护的对象。

  • Authenticaion已经在登录过程中保存到了SecurityContext中，是拿来直接用的对象

  • 被保护的对象（即：secureObject），原则上可以是任何类型。在实际的应用中，主要是以下几个：

    • HttpServletRequest，在对根据路径进行模式匹配时使用
    • RequestAuthorizationContext，在对根据表达式对Web请求执行权限检查时使用
    • MethodInvocation，在执行方法鉴权时使用

基于web请求的鉴权，可以通过配置SecurityFilterChain来根据请求的Path、Method等检查权限。比如：

http
    .authorizeHttpRequests(requests -> requests
        .dispatcherTypeMatchers(DispatcherType.ERROR).permitAll()
        .requestMatchers("/login/redirect").permitAll()
        .requestMatchers("/secured/foo").hasAuthority("P0")
        .anyRequest().authenticated());

对于方法鉴权，通常是通过annotation来进行的。

方法鉴权实战

常用的有四个注解：@PreAuthorize，@PostAuthorize，@PreFilter以及@PostFilter。他们的使用非常简单，如下：

标准方式

  • 在配置类上添加注解：@EnableMethodSecurity

    @Configuration
@EnableMethodSecurity
public class SomeConfiguration {
    // ...
}

  • 在Service或者Controller的方法上添加相应注解

    @GetMapping("/other")
@PreAuthorize("hasAuthority('P1')") // 拥有P1权限才可以方法该方法
public String other(HttpSession session) {
    return getUsername() + "其他资源: " + session.getId();
}

注：@PreAuthorize等注解的参数中，之所以能够使用一些内置对象和方法（比如：hasRole、returnObject，principal），是因为使用的上下文对象中，有一个root对象（MethodSecurityExpressionOperations），所有这些注解中使用的内置对象和方法都来自它。

扩展

有些时候，默认的方式不能满足业务需求，比如：从Authentication#getAuthorities得到的信息不足以满足业务需求，需要从数据库中查询数据。此时就需要扩展Spring Security的授权功能。

从扩展范围从小到大可以分为如下三种扩展方式：

  • 自定义Bean，然后提供权限检查方法
  • 自定义MethodSecurityExpressionHandler
  • 指定自己的AuthrozationManager实现

自定义Bean

这种方式，是完全无侵入的扩展，只需要向Spring容器注册一个Bean，给一个名字，然后接可以在@PreAuthorize等注解中使用这个bean的方法。

  • 定义Bean 
      @Component("authz")
  public class CipherAuthorization {
      public boolean hasPerm(String permission) {
          // 从数据库中查询当前登录用户的所有权限
          // 查看permission是否在返回的权限集合之中，是则返回true，否则false
          boolean foundMatch = ...
          return foundMatch;
      }
  }
  • 在业务类中使用 
    @Service
public class MyService {
    
    @PreAuthorize("@authz.hasPerm('system:edit')")
    public void updateData(...) {
        //...
    }
}

自定义MethodSecurityExpressionHandler

这种方式，可以修改解析@PreAuthorize表达式的方式。通常我们可以复用DefaultMethodSecurityExpressionHandler，或者实现一个它的子类。无论哪种方式，都是对这个Handler进行了定制。比如：

@Bean
static MethodSecurityExpressionHandler methodSecurityExpressionHandler() {
    DefaultMethodSecurityExpressionHandler handler = new DefaultMethodSecurityExpressionHandler();
    // 定制handler，比如指定一个RoleHierarchy
    return handler;
}

指定自己的AuthorizationManager

这种方式，是彻底定制化了权限检查的整个过程，完全使用我们自己定义的AuthorizationManager实现类。比如：

先定一个自定义的AuthorizationManager类：

@Component
public class MyAuthorizationManager implements AuthorizationManager<MethodInvocation> {

    @Override
    public AuthorizationDecision check(Supplier<Authentication> authentication, MethodInvocation invocation) {
        // 执行自己的权限检查
    }
}

然后，在Configuration中指定它：

@Bean
@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
Advisor preAuthorize(MyAuthorizationManager manager) {
    return AuthorizationManagerBeforeMethodInterceptor.preAuthorize(manager);
}

原理分析

配置分析

在方法鉴权中，使用了Spring AOP（当然，也可以指定AspectJ实现）来拦截被注解的方法。每个注解都对应一个Advisor。这一点，可以通过@EnableMethodSecurity这个注解查看。

//...
@Import(MethodSecuritySelector.class)
public @interface EnableMethodSecurity {
    //...
}

这里import了MethodSecuritySelector，它的主要内容如下：

if (annotation.prePostEnabled()) {
    imports.add(PrePostMethodSecurityConfiguration.class.getName());
}
if (annotation.securedEnabled()) {
    imports.add(SecuredMethodSecurityConfiguration.class.getName());
}
if (annotation.jsr250Enabled()) {
    imports.add(Jsr250MethodSecurityConfiguration.class.getName());
}

对于@PreAuthorize和PostAuthorize两个注解来说，使用到了同一个配置类：PrePostMethodSecurityConfiguration。

这里拿@PreAuthorize来说，这个类的主要内容如下：

@Bean
@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
Advisor preAuthorizeAuthorizationMethodInterceptor(...) {
    PreAuthorizeAuthorizationManager manager = new PreAuthorizeAuthorizationManager();
    manager.setExpressionHandler(
           expressionHandlerProvider.getIfAvailable(() -> defaultExpressionHandler(defaultsProvider, context)));
    AuthorizationManagerBeforeMethodInterceptor preAuthorize = AuthorizationManagerBeforeMethodInterceptor
           .preAuthorize(manager(manager, registryProvider));
    strategyProvider.ifAvailable(preAuthorize::setSecurityContextHolderStrategy);
    eventPublisherProvider.ifAvailable(preAuthorize::setAuthorizationEventPublisher);
    return preAuthorize;
}

可以看到，处理@PreAuthorize注解的Advisor是AuthorizationManagerBeforeMethodInterceptor，而AuthorizationManager是PreAuthorizeAuthorizationManager。

运行分析

有了上述的配置，再来看运行。

首先看AuthorizationManagerBeforeMethodInterceptor，在这个类里面，可以看到如下方法：

@Override
public Object invoke(MethodInvocation mi) throws Throwable {
    attemptAuthorization(mi);
    return mi.proceed();
}

它用来开启权限检查，而权限检查本身其实是通过调用AuthorizationManager#check方法来进行的。

接下来，我们再看PreAuthorizeAuthorizationManager，这个类是处理@PreAuthorize注解的授权管理器。它的主要内容如下：

@Override
public AuthorizationDecision check(Supplier<Authentication> authentication, MethodInvocation mi) {
    ExpressionAttribute attribute = this.registry.getAttribute(mi);
    if (attribute == ExpressionAttribute.NULL_ATTRIBUTE) {
       return null;
    }
    EvaluationContext ctx = this.registry.getExpressionHandler().createEvaluationContext(authentication, mi);
    boolean granted = ExpressionUtils.evaluateAsBoolean(attribute.getExpression(), ctx);
    return new ExpressionAuthorizationDecision(granted, attribute.getExpression());
}

可以看到，它首先从registry中找到MethodSecurityExpressionHandler，然后通过调用它的createEvaluationContext方法获取EvaluationContext，然后对@PreAuthorize的参数（SpEL表达式）进行计算，得到一个布尔值，决定是否通过权限检查。

到此为止，整个过程就结束了。