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Spring Security 是如何在 Servlet 应用中执行的?

Spring Security 是一个强大的认证和授权框架,它的使用方式也非常简单,但是要想真正理解它就需要花一时间来学习了,最近在学习 Spring Security 时有一些新的理解,特意记录下来防止知识忘记的太快,毕竟好记性不如烂笔关,也给即将准备学习 Spring Security 的同志做一个参考。

由于我在学习和使用是基于 Servlet Applications 的,所以文中的大部分都与 Servlet 相关,当然 Spring Security 还支持 Reactive Applications 功能上都是一样,在架构上会有一些差别,有兴趣的同学可以自行查看官方文档。

Spring Securty 在 Servlet Applications 中的应用

以下部分内容摘自官方文档

Servlet Filter Chain

提到 Servlet Filter Chain 应该都熟悉的吧,它们是一系列由 javax.servlet.Filter 实现类组成的一个链,大致图如下所示:

Servlet Filter Chain

上图中Client发送Http请求,然后请求经过FilterChain,每个匹配的Filter都有机会处理request和response对象,最终请求会到达servlet(如何filter中没有特殊处理的情况下)。

Spring Security 的实现简单来说,就是往Servlet Filter Chain加了一个特殊的过滤器来处理认证或授权请求 。

DelegatingFilterProxy

Spring 提供一个javax.servlet.Filter的实现类 DelegatingFilterProxy ,它的主要功能跟它的名称一样,通过代理模式委托给一个Spring管理的Bean来完成相应的功能。

DelegatingFilterProxy

在上图中,DelegatingFilterProxy 会在 ApplicationContext 中查找 Filter0 并执行Filter0doFilter方法:

public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) {
    // Lazily get Filter that was registered as a Spring Bean
    // For the example in DelegatingFilterProxy delegate is an instance of Bean Filter0
    Filter delegate = getFilterBean(someBeanName);
    // delegate work to the Spring Bean
    delegate.doFilter(request, response);
}

FilterChainProxy

前面说过DelegatingFilterProxy只是一个代理 Filter,并没有真正的功能。
在 Spring Security 中还有一个 FilterChainProxy 类,它是 Spring Security 中非常重要的入口(断点打在这准没错),它负责匹配请求、执行 Filter 等功能。

FilterChainProxy

你可能发现了上图中在FilterChainProxy部分还有个 SecurityFilterChain,它是一个接口只有两个方法:

  • matches用于匹配请求
  • getFilters是获取针对匹配请求的所有的 Filters

SecurityFilterChain 接口:

 public interface SecurityFilterChain {

    boolean matches(HttpServletRequest request);

    List getFilters();
}

SecurityFilterChain

SecurityFilterChain 里面包含很多个 Filter ,不同的 Filter 完成不同的功能,如登陆认证、退出登陆、设置SecurityContext等,在Spring Security 中可以有多个 SecurityFilterChain 每个 SecurityFilterChain 负责不同的请求地址,如可以针对`/app/api/`与`/web/api/`设置不同的认证规则。

SecurityFilterChain

总结

前面提到了四个重要的概念:

  • Servlet Filter Chain:Serverl过滤器链
  • DelegatingFilterProxy:Spring Filter代理类,将功能委托给 FilterChainProxy
  • FilterChainProxy:匹配请求,执行 SecurityFilterChain 中的过滤器
  • SecurityFilterChain:包含一组Filter

总结下来可以用一张图表示:

Spring Security  是如何在  Servlet 应用中执行的?

根据上面图如`Client`访问`/web/api/login`就会匹配到`SecurityFilterChain 0`并执行其中的 Filters。

匹配过程我看了下`FilterChainProxy`的源码,大致流程和我理解的差不多,我把代码精简了一下以下:

public class FilterChainProxy extends GenericFilterBean {

    private List filterChains;

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,
            FilterChain chain) throws IOException, ServletException {

        ...
        doFilterInternal(request, response, chain);
        ...
    }

    private void doFilterInternal(ServletRequest request, ServletResponse response,
            FilterChain chain) throws IOException, ServletException {

        ...

        List filters = getFilters(fwRequest);

        ...

        VirtualFilterChain vfc = new VirtualFilterChain(fwRequest, chain, filters);
        vfc.doFilter(fwRequest, fwResponse);
    }

    private List getFilters(HttpServletRequest request) {
        for (SecurityFilterChain chain : filterChains) {
            if (chain.matches(request)) {
                return chain.getFilters();
            }
        }

        return null;
    }

    private static class VirtualFilterChain implements FilterChain {

        @Override
        public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response)
                throws IOException, ServletException {

        ...
    }

}
  • 首先在`FilterChainProxy`的doFilter方法会执行`doFilterInternal`方法
  • doFilterInternal 方法中调用 `getFilters` 获取过滤器列表
    private List getFilters(HttpServletRequest request) {
        for (SecurityFilterChain chain : filterChains) {
            if (chain.matches(request)) {
                return chain.getFilters();
            }
        }

        return null;
    }
  • 在 getFilters 会调用SecurityFilterChain.matches匹配请求
  • 最后将得到的filters放在 VirtualFilterChain 中执行

最后

正常学习Spring Securty中,如有不对之处,谢谢指正。之篇文章主要讲述了 Spring SecurtyServlet Applications 集成部分,个人在学习的时候觉得 Spring Security 中配置是非常难懂,看了几遍还是没有完全理解,有很多 Builder、Configurer 转的头都晕了。。。,准备准备下一篇文章理一理 Spring Security 的配置。

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