Spring Boot+Spring Security+JWT 实现 RESTful Api 权限控制

摘要：用spring-boot开发RESTful API非常的方便，在生产环境中，对发布的API增加授权保护是非常必要的。现在我们来看如何利用JWT技术为API增加授权保护，保证只有获得授权的用户才能够访问API。

一：开发一个简单的API

在IDEA开发工具中新建一个maven工程，添加对应的依赖如下：

<dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <!-- spring-data-jpa -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
        </dependency>

        <!-- mysql -->
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>5.1.30</version>
        </dependency>

        <!-- spring-security 和 jwt -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
            <artifactId>jjwt</artifactId>
            <version>0.7.0</version>
        </dependency>

新建一个UserController.java文件，在里面在中增加一个hello方法：

@RequestMapping("/hello")
    @ResponseBody
    public String hello(){
        return "hello";
    }

这样一个简单的RESTful API就开发好了。

现在我们运行一下程序看看效果，执行JwtauthApplication.java类中的main方法：

等待程序启动完成后，可以简单的通过curl工具进行API的调用，如下图：

至此，我们的接口就开发完成了。但是这个接口没有任何授权防护，任何人都可以访问，这样是不安全的，下面我们开始加入授权机制。

二：增加用户注册功能

首先增加一个实体类User.java：

package boss.portal.entity;

import javax.persistence.*;

/**
 * @author zhaoxinguo on 2017/9/13.
 */
@Entity
@Table(name = "tb_user")
public class User {

    @Id
    @GeneratedValue
    private long id;
    private String username;
    private String password;

    public long getId() {
        return id;
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getPassword() {
        return password;
    }

    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }
}

然后增加一个Repository类UserRepository，可以读取和保存用户信息：

package boss.portal.repository;

import boss.portal.entity.User;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;

/**
 * @author zhaoxinguo on 2017/9/13.
 */
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {

    User findByUsername(String username);

}

在UserController类中增加注册方法，实现用户注册的接口：

/**
     * 该方法是注册用户的方法，默认放开访问控制
     * @param user
     */
    @PostMapping("/signup")
    public void signUp(@RequestBody User user) {
        user.setPassword(bCryptPasswordEncoder.encode(user.getPassword()));
        applicationUserRepository.save(user);
    }

其中的@PostMapping("/signup")

这个方法定义了用户注册接口，并且指定了url地址是/users/signup。由于类上加了注解 @RequestMapping(“/users”)，类中的所有方法的url地址都会有/users前缀，所以在方法上只需指定/signup子路径即可。

密码采用了BCryptPasswordEncoder进行加密，我们在Application中增加BCryptPasswordEncoder实例的定义。

package boss.portal;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;

@SpringBootApplication
public class JwtauthApplication {

	@Bean
	public BCryptPasswordEncoder bCryptPasswordEncoder() {
		return new BCryptPasswordEncoder();
	}

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(JwtauthApplication.class, args);
	}
}

三：增加JWT认证功能

用户填入用户名密码后，与数据库里存储的用户信息进行比对，如果通过，则认证成功。传统的方法是在认证通过后，创建sesstion，并给客户端返回cookie。现在我们采用JWT来处理用户名密码的认证。区别在于，认证通过后，服务器生成一个token，将token返回给客户端，客户端以后的所有请求都需要在http头中指定该token。服务器接收的请求后，会对token的合法性进行验证。验证的内容包括：

内容是一个正确的JWT格式
检查签名
检查claims
检查权限

处理登录

创建一个类JWTLoginFilter，核心功能是在验证用户名密码正确后，生成一个token，并将token返回给客户端：

package boss.portal.web.filter;

import boss.portal.entity.User;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import org.springframework.security.authentication.AuthenticationManager;
import org.springframework.security.authentication.UsernamePasswordAuthenticationToken;
import org.springframework.security.core.Authentication;
import org.springframework.security.core.AuthenticationException;
import org.springframework.security.web.authentication.UsernamePasswordAuthenticationFilter;

import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;

/**
 * 验证用户名密码正确后，生成一个token，并将token返回给客户端
 * 该类继承自UsernamePasswordAuthenticationFilter，重写了其中的2个方法
 * attemptAuthentication ：接收并解析用户凭证。
 * successfulAuthentication ：用户成功登录后，这个方法会被调用，我们在这个方法里生成token。
 * @author zhaoxinguo on 2017/9/12.
 */
public class JWTLoginFilter extends UsernamePasswordAuthenticationFilter {

    private AuthenticationManager authenticationManager;

    public JWTLoginFilter(AuthenticationManager authenticationManager) {
        this.authenticationManager = authenticationManager;
    }

    // 接收并解析用户凭证
    @Override
    public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest req,
                                                HttpServletResponse res) throws AuthenticationException {
        try {
            User user = new ObjectMapper()
                    .readValue(req.getInputStream(), User.class);

            return authenticationManager.authenticate(
                    new UsernamePasswordAuthenticationToken(
                            user.getUsername(),
                            user.getPassword(),
                            new ArrayList<>())
            );
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    // 用户成功登录后，这个方法会被调用，我们在这个方法里生成token
    @Override
    protected void successfulAuthentication(HttpServletRequest req,
                                            HttpServletResponse res,
                                            FilterChain chain,
                                            Authentication auth) throws IOException, ServletException {

        String token = Jwts.builder()
                .setSubject(((org.springframework.security.core.userdetails.User) auth.getPrincipal()).getUsername())
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + 60 * 60 * 24 * 1000))
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS512, "MyJwtSecret")
                .compact();
        res.addHeader("Authorization", "Bearer " + token);
    }

}

该类继承自UsernamePasswordAuthenticationFilter，重写了其中的2个方法：

attemptAuthentication ：接收并解析用户凭证。

successfulAuthentication ：用户成功登录后，这个方法会被调用，我们在这个方法里生成token。

授权验证

用户一旦登录成功后，会拿到token，后续的请求都会带着这个token，服务端会验证token的合法性。

创建JWTAuthenticationFilter类，我们在这个类中实现token的校验功能。

package boss.portal.web.filter;

import io.jsonwebtoken.Jwts;
import org.springframework.security.authentication.AuthenticationManager;
import org.springframework.security.authentication.UsernamePasswordAuthenticationToken;
import org.springframework.security.core.context.SecurityContextHolder;
import org.springframework.security.web.authentication.www.BasicAuthenticationFilter;

import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;

/**
 * token的校验
 * 该类继承自BasicAuthenticationFilter，在doFilterInternal方法中，
 * 从http头的Authorization 项读取token数据，然后用Jwts包提供的方法校验token的合法性。
 * 如果校验通过，就认为这是一个取得授权的合法请求
 * @author zhaoxinguo on 2017/9/13.
 */
public class JWTAuthenticationFilter extends BasicAuthenticationFilter {

    public JWTAuthenticationFilter(AuthenticationManager authenticationManager) {
        super(authenticationManager);
    }

    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        String header = request.getHeader("Authorization");

        if (header == null || !header.startsWith("Bearer ")) {
            chain.doFilter(request, response);
            return;
        }

        UsernamePasswordAuthenticationToken authentication = getAuthentication(request);

        SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);
        chain.doFilter(request, response);

    }

    private UsernamePasswordAuthenticationToken getAuthentication(HttpServletRequest request) {
        String token = request.getHeader("Authorization");
        if (token != null) {
            // parse the token.
            String user = Jwts.parser()
                    .setSigningKey("MyJwtSecret")
                    .parseClaimsJws(token.replace("Bearer ", ""))
                    .getBody()
                    .getSubject();

            if (user != null) {
                return new UsernamePasswordAuthenticationToken(user, null, new ArrayList<>());
            }
            return null;
        }
        return null;
    }

}

该类继承自BasicAuthenticationFilter，在doFilterInternal方法中，从http头的Authorization 项读取token数据，然后用Jwts包提供的方法校验token的合法性。如果校验通过，就认为这是一个取得授权的合法请求。

SpringSecurity配置

通过SpringSecurity的配置，将上面的方法组合在一起。

package boss.portal.security;

import boss.portal.web.filter.JWTLoginFilter;
import boss.portal.web.filter.JWTAuthenticationFilter;
import org.springframework.boot.autoconfigure.security.SecurityProperties;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.http.HttpMethod;
import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;

/**
 * SpringSecurity的配置
 * 通过SpringSecurity的配置，将JWTLoginFilter，JWTAuthenticationFilter组合在一起
 * @author zhaoxinguo on 2017/9/13.
 */
@Configuration
@Order(SecurityProperties.ACCESS_OVERRIDE_ORDER)
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    private UserDetailsService userDetailsService;

    private BCryptPasswordEncoder bCryptPasswordEncoder;

    public WebSecurityConfig(UserDetailsService userDetailsService, BCryptPasswordEncoder bCryptPasswordEncoder) {
        this.userDetailsService = userDetailsService;
        this.bCryptPasswordEncoder = bCryptPasswordEncoder;
    }

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.cors().and().csrf().disable().authorizeRequests()
                .antMatchers(HttpMethod.POST, "/users/signup").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
                .addFilter(new JWTLoginFilter(authenticationManager()))
                .addFilter(new JWTAuthenticationFilter(authenticationManager()));
    }

    @Override
    public void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(userDetailsService).passwordEncoder(bCryptPasswordEncoder);
    }

}

这是标准的SpringSecurity配置内容，就不在详细说明。注意其中的

.addFilter(new JWTLoginFilter(authenticationManager())) .addFilter(new JwtAuthenticationFilter(authenticationManager()))

这两行，将我们定义的JWT方法加入SpringSecurity的处理流程中。

下面对我们的程序进行简单的验证：

# 请求hello接口，会收到403错误，如下图：

curl http://localhost:8080/hello

# 注册一个新用户curl -H"Content-Type: application/json" -X POST -d '{"username":"admin","password":"password"}' http://localhost:8080/users/signup

如下图：

# 登录，会返回token，在http header中，Authorization: Bearer 后面的部分就是tokencurl -i -H"Content-Type: application/json" -X POST -d '{"username":"admin","password":"password"}' http://localhost:8080/login

如下图：

# 用登录成功后拿到的token再次请求hello接口# 将请求中的XXXXXX替换成拿到的token# 这次可以成功调用接口了curl -H"Content-Type: application/json" \-H"Authorization: Bearer XXXXXX" \"http://localhost:8080/users/hello"

如下图：