Spring Security之认证过滤器

前言

上回我们探讨了关于Spring Security，着实复杂。这次咱们聊的认证过滤器就先聊聊认证功能。涉及到多方协同的功能，咱分开聊。也给小伙伴喘口气，嘻嘻。此外也是因为只有登录认证了，才有后续的更多功能集成的可能。

认证过滤器

认证过滤器是Web应用中负责处理用户认证请求的。这意味着他要验证用户的身份，确认你是谁。只有确认用户身份后，才能授予对应的权限，才能在后续访问对应的受保护资源。因此，在我看来，认证过滤器实际上需要完成两个事情：

确认用户身份。
授权。例如，角色。

SpringSecurity没有“鉴权”这概念？

其实我认为前面说到的AuthorizationFilter应该叫鉴权过滤器，在识别用户身份后甄别用户是否具备访问权限。我刻意找了一下英文，Authentication可以认证、鉴定、身份验证的意思，Authorization可以是授权、批准的意思。第一眼，竟然有点懵逼。。没有上下文的情况下，Authentication可以是认证，也可以是鉴权。而Authorization可以是授权、也可以是鉴权（批准-访问）。

得，我一直以来的疑惑也找到了：为什么Spring Security里面没有“鉴权”相关概念，而只有认证、授权？如果放到Spring Security的语境中，Authentication就是认证的意思，而且还非常准确，因为他还有身份验证的意思。Authorization则是鉴权的含义，授权/批准你访问某个请求。如果非要区分开，则还应使用Identification作为认证这个概念最为合适。

实际上，SpringSecurity在获取用户信息的时候就已经把用户的完整信息包括权限也加载了，所以认证也包括了我们在聊纯概念的“授权”。而SpringSecurity的Authorization是“授权访问”，也就是“鉴权”。因此，可以说在SpringSecurity中只有“认证”和“鉴权”。因为他要求加载的用户信息是包括权限的，跟认证在一块了。别把“授权”概念跟RABC这些“授权方式”混为一谈了，鄙人就懵圈了好久。关于授权和认证不妨再回头看看之前的文章：Spring Security之认证与授权的概念

SpringSecurity支持认证方式

Spring Security支持多种认证方式：

认证方式	过滤器	SecurityConfigurer	描述
基于Basic认证	BasicAuthenticationFilter	HttpBasicConfigurer	原生支持，开箱即用
基于Digest认证	DigestAuthenticationFilter	无，需要自己引入	原生支持，开箱即用
基于OAuth2认证-资源服务器	BearerTokenAuthenticationFilter	OAuth2ResourceServerConfigurer	需要spring-boot-starter-oauth2-resource-server包
基于OAuth2认证-客户端	OAuth2LoginAuthenticationFilter	OAuth2LoginConfigurer	需要spring-boot-starter-oauth2-resource-server包
基于OAuth2认证-客户端	OAuth2AuthorizationCodeGrantFilter	OAuth2ClientConfigurer	需要spring-boot-starter-oauth2-resource-server包
基于CAS认证	CasAuthenticationFilter	本来是有Configurer的，4.0之后被弃用，再之后就移除了	需要spring-security-cas包
基于第三方系统认证	AbstractPreAuthenticatedProcessingFilter	-	用户在其他系统已经认证了，在当前系统通过RequestAttribute/Header/Cookie等等方式获取到用户名后直接再当前系统把用户信息读取出来。
基于用户名和密码认证	UsernamePasswordAuthenticationFilter	FormLoginConfigurer	原生支持

PS: OAuth2比较复杂，有四种登录方式，还分客户端应用、用户、资源。后面有机会再细聊。

基于第三方系统认证的方式，也有几个原生的实现：
基于J2EE认证：J2eePreAuthenticatedProcessingFilter-JeeConfigurer
基于WebSphere: WebSpherePreAuthenticatedProcessingFilter
基于X509证书认证：X509AuthenticationFilter-X509Configurer
基于Header：RequestHeaderAuthenticationFilter
基于RequestAttribute：RequestAttributeAuthenticationFilter

以上就是Spring Security原生提供的支持、或者通过官方的jar包能够开箱即用的。

基于用户名和密码认证

好了，下面我们来重点关注一下基于用户名和密码的认证方式。首先我们来认识一些必要的核心组件：

组件	作用	备注
UserDetails	提供用户信息，包括权限	提供了默认实现：User
UserDetailsService	用于加载装载用户信息	在认证之前需要先根据用户名查询用户
AuthenticationManager	负责完成认证逻辑	实现类ProviderManager

前面两个比较容易理解，无非就是加载用户。而后者，对于ProviderManager而言，相较于我们之前基于方法进行权限配置的方式所使用AuthorizationManager来说，无异于单独开辟了一块新天地。

ProviderManager
就名字而言，他就是基于AuthenticationProvider来完成。额，没错，他就是一个新的接口，也就是一个新的组件。而ProviderManager主要的作用就是，根据Authentication的类型，寻找匹配的AuthenticationProvider，然后调用匹配的AuthenticationProvider来完成认证。

核心代码：

public class ProviderManager implements AuthenticationManager, MessageSourceAware, InitializingBean {@Overridepublic Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException {Class<? extends Authentication> toTest = authentication.getClass();Authentication result = null;Authentication parentResult = null;int size = this.providers.size();// 遍历所有的AuthenticationProvider for (AuthenticationProvider provider : getProviders()) {if (!provider.supports(toTest)) {continue;}// 找到第一个能处理的AuthenticationProvider就执行authenticateresult = provider.authenticate(authentication);if (result != null) {copyDetails(authentication, result);break;}}// 如果认证失败就尝试由父AuthenticationManager认证，这部代码省略了// 认证成功则返回结果// 处理异常-省略代码}
}

关于这个AuthenticationProvider，我们来感受一下他的实现：

之所以会有这么多，是因为Authentication有很多，每个用来表示凭证的都需要不同的处理，然后才能进行认证。例如：JwtAuthenticationToken需要将jwtToken解析后就能得到当前用户已经认证的用户信息了（OAuth2）。这些实现有不少是这种类似于token的。不过我们的用户名和密码方式，则是更为复杂。

public abstract class AbstractUserDetailsAuthenticationProviderimplements AuthenticationProvider, InitializingBean, MessageSourceAware {@Overridepublic Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException {// 1. 获取用户名String username = determineUsername(authentication);// 2. 尝试从缓存中获取用户信息boolean cacheWasUsed = true;UserDetails user = this.userCache.getUserFromCache(username);if (user == null) {// 缓存中不存在，则加载用户：使用UserDetailsServiceuser = retrieveUser(username, (UsernamePasswordAuthenticationToken) authentication);}// 3. 进行认证：验证用户状态、验证用户凭证（密码）try {// 验证用户状态this.preAuthenticationChecks.check(user);// 验证用户凭证（密码）additionalAuthenticationChecks(user, (UsernamePasswordAuthenticationToken) authentication);}catch (AuthenticationException ex) {// 重试}// 验证成功后，检查凭证有效期this.postAuthenticationChecks.check(user);if (!cacheWasUsed) {// 缓存用户this.userCache.putUserInCache(user);}Object principalToReturn = user;if (this.forcePrincipalAsString) {principalToReturn = user.getUsername();}// 创建UsernamePasswordAuthenticationTokenreturn createSuccessAuthentication(principalToReturn, authentication, user);}	protected Authentication createSuccessAuthentication(Object principal, Authentication authentication,UserDetails user) {// 构建认证信息（已验证凭证），里面包含当前用户信息和权限UsernamePasswordAuthenticationToken result = UsernamePasswordAuthenticationToken.authenticated(principal,authentication.getCredentials(), this.authoritiesMapper.mapAuthorities(user.getAuthorities()));result.setDetails(authentication.getDetails());return result;}
}public class DaoAuthenticationProvider extends AbstractUserDetailsAuthenticationProvider {@Override@SuppressWarnings("deprecation")protected void additionalAuthenticationChecks(UserDetails userDetails,UsernamePasswordAuthenticationToken authentication) throws AuthenticationException {if (authentication.getCredentials() == null) {// 没有凭证throw new BadCredentialsException(this.messages.getMessage("AbstractUserDetailsAuthenticationProvider.badCredentials", "Bad credentials"));}String presentedPassword = authentication.getCredentials().toString();// 校验密码if (!this.passwordEncoder.matches(presentedPassword, userDetails.getPassword())) {throw new BadCredentialsException(this.messages.getMessage("AbstractUserDetailsAuthenticationProvider.badCredentials", "Bad credentials"));}}
}

现在我们知道用户是怎么完成认证的，还有很重要的一环：认证成功之后，用户信息怎么保存？我们都知道一般保存在Session中。

UsernamePasswordAuthenticationFilter

其核心实现在父类：

public abstract class AbstractAuthenticationProcessingFilter extends GenericFilterBeanimplements ApplicationEventPublisherAware, MessageSourceAware {private void doFilter(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain)throws IOException, ServletException {// 当前请求是否为认证请求if (!requiresAuthentication(request, response)) {chain.doFilter(request, response);return;}try {// 执行验证。这是个抽象方法，由子类实现。Authentication authenticationResult = attemptAuthentication(request, response);if (authenticationResult == null) {// 没有返回结果，表示子类还没有完成。正常情况走不到这里return;}// 执行session策略this.sessionStrategy.onAuthentication(authenticationResult, request, response);// 认证成功，执行后续处理successfulAuthentication(request, response, chain, authenticationResult);}catch (InternalAuthenticationServiceException failed) {unsuccessfulAuthentication(request, response, failed);}catch (AuthenticationException ex) {unsuccessfulAuthentication(request, response, ex);}}protected void successfulAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain,Authentication authResult) throws IOException, ServletException {// 1. 将当前认证信息保存到SecurityContextHolder中，一般是ThreadLocal，以便后续处理直接使用。SecurityContext context = this.securityContextHolderStrategy.createEmptyContext();context.setAuthentication(authResult);this.securityContextHolderStrategy.setContext(context);// 2. 将SecurityContext保存起来，一般是session中。这样后续的每个请求都能从中恢复当前用户信息，实现可连续交互式会话。this.securityContextRepository.saveContext(context, request, response);// 记住我功能this.rememberMeServices.loginSuccess(request, response, authResult);// 发布认证成功事件if (this.eventPublisher != null) {this.eventPublisher.publishEvent(new InteractiveAuthenticationSuccessEvent(authResult, this.getClass()));}// 认证成功后的处理。与认证成功后需要重定向跳转有关。this.successHandler.onAuthenticationSuccess(request, response, authResult);}
}public class UsernamePasswordAuthenticationFilter extends AbstractAuthenticationProcessingFilter {@Overridepublic Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)throws AuthenticationException {// 是否为POST请求if (this.postOnly && !request.getMethod().equals("POST")) {throw new AuthenticationServiceException("Authentication method not supported: " + request.getMethod());}// 获取用户名String username = obtainUsername(request);username = (username != null) ? username.trim() : "";// 获取密码String password = obtainPassword(request);password = (password != null) ? password : "";// 构建尚未认证的token，此时没有权限UsernamePasswordAuthenticationToken authRequest = UsernamePasswordAuthenticationToken.unauthenticated(username,password);// Allow subclasses to set the "details" propertysetDetails(request, authRequest);// 通过ProviderManager认证成功后，也就能获取到数据库中保存的权限了。return this.getAuthenticationManager().authenticate(authRequest);}
}

认证成功涉及的组件

组件	作用	描述
SessionAuthenticationStrategy	Session认证（成功）策略	在用户认证成功后，调整session；修改sessionId或者重建session
SecurityContextHolderStrategy	为处理当前请求的线程提供SecurityContext	一般是保存在ThreadLocal中
SecurityContextRepository	为不同请求持久化SecurityContext	用户认证成功后，主要是为了完成后续请求。因此需要将SecurityContext持久化。而恢复ThreadLocal中的SecurityContext，也需要从这里获取
RememberMeServices	记住我Service	在认证成功后，若开启记住我功能，需要生成RemenberMeToken。后面才能使用该Token进行认证而无需用户输入密码
AuthenticationSuccessHandler	认证成功后的处理器	这是对于用户而言的，认证成功后需要给用户呈现什么内容/页面

由于这些都与session管理有着不可分割的关系，因此，我们留待后续聊session管理的时候再说。

小结

核心认证流程
1. 从HttpServletRequest中获取到用户名和密码
2. 交给ProviderManager进行认证。
  DaoAuthenticationProvider会通过UserDetailsService从数据库获取用户信息，然后验证入参的密码。
3. 认证成功后，创建SecurityContext并保存到ThreadLocal中，同时将其保存到Session中。当然还有其他扩展功能，后面再细聊。

后记

本文中，我们探讨了Spring Security的认证过滤器，并从源码层面分析了UsernamePasswordAuthenticationFilter的原理和处理流程。但是我们并没有仔细探索认证成功之后的操作。因为这些涉及到Session管理，这就与另一个过滤器SessionManagementFilter有着密不可分的关系了。所以下次，我们就聊SessionManagementFilter。届时会仔细说说。