04.Spring Boot 中的 Spring Security 自动配置初探

阳光穿透心脏的1/2处 2023-10-14 19:42 68阅读 0赞

### 1. 前言 ###

我们在前几篇对 Spring Security 的用户信息管理机制，密码机制进行了探讨。我们发现 **Spring Security Starter**相关的 `Servlet` 自动配置都在`spring-boot-autoconfigure-2.1.9.RELEASE`（当前 Spring Boot 版本为`2.1.9.RELEASE`） 模块的路径`org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet` 之下。其实官方提供的Starter组件的自动配置你都能在`spring-boot-autoconfigure-2.1.9.RELEASE`下找到。今天我们进一步来解密 **Spring Security** 在 **Spring Boot** 的配置和使用。

### 2. Spring Boot 下 Spring Security 的自动配置 ###

我们可以通过 `org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet` 路径下找到 **Spring Security** 关于`Servlet`的自动配置类。我们来大致了解一下。

#### 2.1 SecurityAutoConfiguration ####

package org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet;
     
     import org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration;
     import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnClass;
     import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnMissingBean;
     import org.springframework.boot.autoconfigure.security.SecurityDataConfiguration;
     import org.springframework.boot.autoconfigure.security.SecurityProperties;
     import org.springframework.boot.context.properties.EnableConfigurationProperties;
     import org.springframework.context.ApplicationEventPublisher;
     import org.springframework.context.annotation.Bean;
     import org.springframework.context.annotation.Configuration;
     import org.springframework.context.annotation.Import;
     import org.springframework.security.authentication.AuthenticationEventPublisher;
     import org.springframework.security.authentication.DefaultAuthenticationEventPublisher;
     
     /**
      * {@link EnableAutoConfiguration Auto-configuration} for Spring Security.
      *
      * @author Dave Syer
      * @author Andy Wilkinson
      * @author Madhura Bhave
      * @since 1.0.0
      */
     @Configuration
     @ConditionalOnClass(DefaultAuthenticationEventPublisher.class)
     @EnableConfigurationProperties(SecurityProperties.class)
     @Import({
         SpringBootWebSecurityConfiguration.class, WebSecurityEnablerConfiguration.class,
     		SecurityDataConfiguration.class })
     public class SecurityAutoConfiguration {
        
     
     	@Bean
     	@ConditionalOnMissingBean(AuthenticationEventPublisher.class)
     	public DefaultAuthenticationEventPublisher authenticationEventPublisher(ApplicationEventPublisher publisher) {
        
     		return new DefaultAuthenticationEventPublisher(publisher);
     	}
     
     }

`SecurityAutoConfiguration` 顾名思义安全配置类。该类引入（`@import`）了 `SpringBootWebSecurityConfiguration`、`WebSecurityEnablerConfiguration` 和 `SecurityDataConfiguration` 三个配置类。 让这三个模块的类生效。是一个复合配置，是 Spring Security 自动配置最重要的一个类之一。 Spring Boot 自动配置经常使用这种方式以达到灵活配置的目的，这也是我们研究 Spring Security 自动配置的一个重要入口 同时 `SecurityAutoConfiguration` 还将 `DefaultAuthenticationEventPublisher` 作为默认的 `AuthenticationEventPublisher` 注入 **Spring IoC** 容器。如果你熟悉 Spring 中的事件机制你就会知道该类是一个 Spring 事件发布器。该类内置了一个`HashMap<String, Constructor<? extends AbstractAuthenticationEvent>>`维护了认证异常处理和对应异常事件处理逻辑的映射关系，比如账户过期异常 `AccountExpiredException` 对应认证过期事件`AuthenticationFailureExpiredEvent` ，也就是说发生不同认证的异常使用不同处理策略。

#### 2.2 SpringBootWebSecurityConfiguration ####

@Configuration
     @ConditionalOnClass(WebSecurityConfigurerAdapter.class)
     @ConditionalOnMissingBean(WebSecurityConfigurerAdapter.class)
     @ConditionalOnWebApplication(type = Type.SERVLET)
     public class SpringBootWebSecurityConfiguration {
        
     
     	@Configuration
     	@Order(SecurityProperties.BASIC_AUTH_ORDER)
     	static class DefaultConfigurerAdapter extends WebSecurityConfigurerAdapter {
        
     
     	}
     
     }

这个类是Spring Security 对 Spring Boot [Servlet][] Web 应用的默认配置。核心在于`WebSecurityConfigurerAdapter` 适配器。从 `@ConditionalOnMissingBean(WebSecurityConfigurerAdapter.class)` 我们就能看出 `WebSecurityConfigurerAdapter` 是安全配置的核心。 默认情况下 `DefaultConfigurerAdapter` 将以`SecurityProperties.BASIC_AUTH_ORDER`（`-5`） 的顺序注入 Spring IoC 容器，这是个空实现。如果我们需要个性化可以通过继承 `WebSecurityConfigurerAdapter` 来实现。我们会在以后的博文重点介绍该类。

#### 2.3 WebSecurityEnablerConfiguration ####

@Configuration
     @ConditionalOnBean(WebSecurityConfigurerAdapter.class)
     @ConditionalOnMissingBean(name = BeanIds.SPRING_SECURITY_FILTER_CHAIN)
     @ConditionalOnWebApplication(type = ConditionalOnWebApplication.Type.SERVLET)
     @EnableWebSecurity
     public class WebSecurityEnablerConfiguration {
        
     
     }

该配置类会在`SpringBootWebSecurityConfiguration` 注入 Spring IoC 容器后启用 `@EnableWebSecurity` 注解。也就是说 `WebSecurityEnablerConfiguration` 目的仅仅就是在某些条件下激活 `@EnableWebSecurity` 注解。那么这个注解都有什么呢？

### 3. @EnableWebSecurity 注解 ###

@Retention(value = java.lang.annotation.RetentionPolicy.RUNTIME)
     @Target(value = {
         java.lang.annotation.ElementType.TYPE })
     @Documented
     @Import({
         WebSecurityConfiguration.class,
     		SpringWebMvcImportSelector.class,
     		OAuth2ImportSelector.class })
     @EnableGlobalAuthentication
     @Configuration
     public @interface EnableWebSecurity {
        
     
     	/**
     	 * Controls debugging support for Spring Security. Default is false.
     	 * @return if true, enables debug support with Spring Security
     	 */
     	boolean debug() default false;
     }

`@Enable*` 这类注解都是带配置导入的注解。通过导入一些配置来启用一些特定功能。 `@EnableWebSecurity` 导入了 `WebSecurityConfiguration` 、`SpringWebMvcImportSelector` 、`OAuth2ImportSelector` 以及启用了 `@EnableGlobalAuthentication`注解。

#### 3.1 WebSecurityConfiguration ####

该配置类`WebSecurityConfiguration`使用一个`WebSecurity`对象基于用户指定的或者默认的安全配置，你可以通过继承 `WebSecurityConfigurerAdapter` 或者实现 `WebSecurityConfigurer` 来定制 `WebSecurity` 创建一个`FilterChainProxy` Bean来对用户请求进行安全过滤。这个`FilterChainProxy`的名称就是 `WebSecurityEnablerConfiguration`上的 `BeanIds.SPRING_SECURITY_FILTER_CHAIN` 也就是 `springSecurityFilterChain`,它是一个Filter，最终会被作为Servlet过滤器链中的一个Filter应用到Servlet容器中。安全处理的策略主要是过滤器的调用顺序。`WebSecurityConfiguration` 最终会通过 `@EnableWebSecurity` 应用到系统。

源码分析：

package org.springframework.security.config.annotation.web.configuration;
     
     import java.util.Collections;
     import java.util.List;
     import java.util.Map;
     
     import javax.servlet.Filter;
     
     import org.springframework.beans.factory.BeanClassLoaderAware;
     import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
     import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
     import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory;
     import org.springframework.context.annotation.Bean;
     import org.springframework.context.annotation.Configuration;
     import org.springframework.context.annotation.DependsOn;
     import org.springframework.context.annotation.ImportAware;
     import org.springframework.core.OrderComparator;
     import org.springframework.core.Ordered;
     import org.springframework.core.annotation.AnnotationAttributes;
     import org.springframework.core.annotation.AnnotationUtils;
     import org.springframework.core.annotation.Order;
     import org.springframework.core.type.AnnotationMetadata;
     import org.springframework.security.access.expression.SecurityExpressionHandler;
     import org.springframework.security.config.annotation.ObjectPostProcessor;
     import org.springframework.security.config.annotation.SecurityConfigurer;
     import org.springframework.security.config.annotation.web.WebSecurityConfigurer;
     import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.WebSecurity;
     import org.springframework.security.context.DelegatingApplicationListener;
     import org.springframework.security.web.FilterChainProxy;
     import org.springframework.security.web.FilterInvocation;
     import org.springframework.security.web.access.WebInvocationPrivilegeEvaluator;
     import org.springframework.security.web.context.AbstractSecurityWebApplicationInitializer;
     
     
     /**
      * Spring Web Security 的配置类 : 
      *  1. 使用一个 WebSecurity 对象基于安全配置创建一个 FilterChainProxy 对象来对用户请求进行安全过滤。 
      *  2. 也会暴露诸如 安全SpEL表达式处理器 SecurityExpressionHandler 等一些类。
      *   
      * @see EnableWebSecurity
      * @see WebSecurity
      *
      * @author Rob Winch
      * @author Keesun Baik
      * @since 3.2
      */
     @Configuration
     public class WebSecurityConfiguration implements ImportAware, BeanClassLoaderAware {
        
     	private WebSecurity webSecurity;
      // 是否启用了调试模式，来自注解 @EnableWebSecurity 的属性 debug，缺省值 false
     	private Boolean debugEnabled;
     
     	private List<SecurityConfigurer<Filter, WebSecurity>> webSecurityConfigurers;
     
     	private ClassLoader beanClassLoader;
     
     	@Autowired(required = false)
     	private ObjectPostProcessor<Object> objectObjectPostProcessor;
       /**
        *
        * 代理监听器 应该时监听 DefaultAuthenticationEventPublisher 的一些处理策略
        */   
     	@Bean
     	public static DelegatingApplicationListener delegatingApplicationListener() {
        
     		return new DelegatingApplicationListener();
     	}
        /**
         *
         * 安全SpEL表达式处理器 SecurityExpressionHandler 缺省为一个 DefaultWebSecurityExpressionHandler
         */   
     	@Bean
     	@DependsOn(AbstractSecurityWebApplicationInitializer.DEFAULT_FILTER_NAME)
     	public SecurityExpressionHandler<FilterInvocation> webSecurityExpressionHandler() {
        
     		return webSecurity.getExpressionHandler();
     	}
     
     	/**
     	 *  Spring Security 核心过滤器  Spring Security Filter Chain  , Bean ID 为 springSecurityFilterChain
     	 * @return the {@link Filter} that represents the security filter chain
     	 * @throws Exception
     	 */
     	@Bean(name = AbstractSecurityWebApplicationInitializer.DEFAULT_FILTER_NAME)
     	public Filter springSecurityFilterChain() throws Exception {
        
     		boolean hasConfigurers = webSecurityConfigurers != null
     				&& !webSecurityConfigurers.isEmpty();
     		if (!hasConfigurers) {
        
     			WebSecurityConfigurerAdapter adapter = objectObjectPostProcessor
     					.postProcess(new WebSecurityConfigurerAdapter() {
        
     					});
     			webSecurity.apply(adapter);
     		}
     		return webSecurity.build();
     	}
     
     	/**
        *
        * 用于模板 如JSP Freemarker 的一些页面标签按钮控制支持
     	 * Creates the {@link WebInvocationPrivilegeEvaluator} that is necessary for the JSP
     	 * tag support.
     	 * @return the {@link WebInvocationPrivilegeEvaluator}
     	 * @throws Exception
     	 */
     	@Bean
     	@DependsOn(AbstractSecurityWebApplicationInitializer.DEFAULT_FILTER_NAME)
     	public WebInvocationPrivilegeEvaluator privilegeEvaluator() throws Exception {
        
     		return webSecurity.getPrivilegeEvaluator();
     	}
     
     	/**
        *
        * 用于创建web configuration的SecurityConfigurer实例，
        * 注意该参数通过@Value(...)方式注入，对应的bean autowiredWebSecurityConfigurersIgnoreParents
        * 也在该类中定义
        *
     	 * @param objectPostProcessor the {@link ObjectPostProcessor} used to create a
     	 * {@link WebSecurity} instance
     	 * @param webSecurityConfigurers the
     	 * {@code <SecurityConfigurer<FilterChainProxy, WebSecurityBuilder>} instances used to
     	 * create the web configuration
     	 * @throws Exception
     	 */
     	@Autowired(required = false)
     	public void setFilterChainProxySecurityConfigurer(
     			ObjectPostProcessor<Object> objectPostProcessor,
     			@Value("#{@autowiredWebSecurityConfigurersIgnoreParents.getWebSecurityConfigurers()}") List<SecurityConfigurer<Filter, WebSecurity>> webSecurityConfigurers)
     			throws Exception {
        
     		webSecurity = objectPostProcessor
     				.postProcess(new WebSecurity(objectPostProcessor));
     		if (debugEnabled != null) {
        
     			webSecurity.debug(debugEnabled);
     		}
     
     		Collections.sort(webSecurityConfigurers, AnnotationAwareOrderComparator.INSTANCE);
     
     		Integer previousOrder = null;
     		Object previousConfig = null;
     		for (SecurityConfigurer<Filter, WebSecurity> config : webSecurityConfigurers) {
        
     			Integer order = AnnotationAwareOrderComparator.lookupOrder(config);
     			if (previousOrder != null && previousOrder.equals(order)) {
        
     				throw new IllegalStateException(
     						"@Order on WebSecurityConfigurers must be unique. Order of "
     								  order   " was already used on "   previousConfig   ", so it cannot be used on "
     								  config   " too.");
     			}
     			previousOrder = order;
     			previousConfig = config;
     		}
     		for (SecurityConfigurer<Filter, WebSecurity> webSecurityConfigurer : webSecurityConfigurers) {
        
     			webSecurity.apply(webSecurityConfigurer);
     		}
     		this.webSecurityConfigurers = webSecurityConfigurers;
     	}
        /**
         * 从当前bean容器中获取所有的WebSecurityConfigurer bean。
         * 这些WebSecurityConfigurer通常是由开发人员实现的配置类，并且继承自WebSecurityConfigurerAdapter
         *  
         */   
     	@Bean
     	public static AutowiredWebSecurityConfigurersIgnoreParents autowiredWebSecurityConfigurersIgnoreParents(
     			ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
        
     		return new AutowiredWebSecurityConfigurersIgnoreParents(beanFactory);
     	}
     
     	/**
     	 * A custom verision of the Spring provided AnnotationAwareOrderComparator that uses
     	 * {@link AnnotationUtils#findAnnotation(Class, Class)} to look on super class
     	 * instances for the {@link Order} annotation.
     	 *
     	 * @author Rob Winch
     	 * @since 3.2
     	 */
     	private static class AnnotationAwareOrderComparator extends OrderComparator {
        
     		private static final AnnotationAwareOrderComparator INSTANCE = new AnnotationAwareOrderComparator();
     
     		@Override
     		protected int getOrder(Object obj) {
        
     			return lookupOrder(obj);
     		}
     
     		private static int lookupOrder(Object obj) {
        
     			if (obj instanceof Ordered) {
        
     				return ((Ordered) obj).getOrder();
     			}
     			if (obj != null) {
        
     				Class<?> clazz = (obj instanceof Class ? (Class<?>) obj : obj.getClass());
     				Order order = AnnotationUtils.findAnnotation(clazz, Order.class);
     				if (order != null) {
        
     					return order.value();
     				}
     			}
     			return Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
     		}
     	}
     
     	/*
     	 * 要是为了获取注解 @EnableWebSecurity 的属性 debugEnabled
     	 *
     	 * @see org.springframework.context.annotation.ImportAware#setImportMetadata(org.
     	 * springframework.core.type.AnnotationMetadata)
     	 */
     	public void setImportMetadata(AnnotationMetadata importMetadata) {
        
     		Map<String, Object> enableWebSecurityAttrMap = importMetadata
     				.getAnnotationAttributes(EnableWebSecurity.class.getName());
     		AnnotationAttributes enableWebSecurityAttrs = AnnotationAttributes
     				.fromMap(enableWebSecurityAttrMap);
     		debugEnabled = enableWebSecurityAttrs.getBoolean("debug");
     		if (webSecurity != null) {
        
     			webSecurity.debug(debugEnabled);
     		}
     	}
     
     	/*
     	 * (non-Javadoc)
     	 *
     	 * @see
     	 * org.springframework.beans.factory.BeanClassLoaderAware#setBeanClassLoader(java.
     	 * lang.ClassLoader)
     	 */
     	public void setBeanClassLoader(ClassLoader classLoader) {
        
     		this.beanClassLoader = classLoader;
     	}
     }

#### 3.2 SpringWebMvcImportSelector ####

该类是为了对 Spring Mvc 进行支持的。一旦发现应用使用 Spring Mvc 的核心前置控制器 `DispatcherServlet` 就会引入 `WebMvcSecurityConfiguration` 。主要是为了适配 Spring Mvc 。

#### 3.3 OAuth2ImportSelector ####

该类是为了对 `OAuth2.0` 开放授权协议进行支持。`ClientRegistration` 如果被引用，具体点也就是 `spring-security-oauth2` 模块被启用（引入依赖jar）时。会启用 `OAuth2` 客户端配置 `OAuth2ClientConfiguration` 。

#### 3.4 @EnableGlobalAuthentication ####

这个类主要引入了 `AuthenticationConfiguration` 目的主要为了构造 认证管理器 `AuthenticationManager` 。`AuthenticationManager` 十分重要后面我们会进行专门的分析。

### 4. SecurityFilterAutoConfiguration ###

我们在 `org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet` 路径下还发现了一个配置类 `SecurityFilterAutoConfiguration` 。该类用于向Servlet容器注册一个名称为`securityFilterChainRegistration`的bean, 实现类是`DelegatingFilterProxyRegistrationBean`。该 bean 的目的是注册另外一个 `Servlet Filter Bean` 到 `Servlet` 容器,实现类为 `DelegatingFilterProxy` 。`DelegatingFilterProxy` 其实是一个代理过滤器，它被 `Servlet` 容器用于处理请求时，会将任务委托给指定给自己另外一个Filter bean。对于 `SecurityFilterAutoConfiguration`,来讲，这个被代理的Filter bean的名字为 `springSecurityFilterChain` , 也就是我们上面提到过的 Spring Security Web提供的用于请求安全处理的Filter bean，其实现类是 `FilterChainProxy`。