Spring Security 中如何让上级拥有下级的所有权限(案例分析)

Spring Security 中如何让上级拥有下级的所有权限(案例分析)

答案是能！

松哥之前写过类似的文章，但是主要是讲了用法，今天我们来看看原理！

本文基于当前 Spring Security 5.3.4 来分析，为什么要强调最新版呢？因为在在 5.0.11 版中，角色继承配置和现在不一样。旧版的方案我们现在不讨论了，直接来看当前最新版是怎么处理的。

1.角色继承案例

我们先来一个简单的权限案例。

创建一个 Spring Boot 项目，添加 Spring Security 依赖，并创建两个测试用户，如下：

@Override

protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {

auth.inMemoryAuthentication()

.withUser("javaboy")

.password("{noop}123").roles("admin")

.and()

.withUser("江南一点雨")

.password("{noop}123")

.roles("user");

}

然后准备三个测试接口，如下：

@RestController

public class HelloController {

@GetMapping("/hello")

public String hello() {

return "hello";

}

@GetMapping("/admin/hello")

public String admin() {

return "admin";

}

@GetMapping("/user/hello")

public String user() {

return "user";

}

}

这三个测试接口，我们的规划是这样的：

/hello 是任何人都可以访问的接口

/admin/hello 是具有 admin 身份的人才能访问的接口

/user/hello 是具有 user 身份的人才能访问的接口

所有 user 能够访问的资源，admin 都能够访问

注意第四条规范意味着所有具备 admin 身份的人自动具备 user 身份。

接下来我们来配置权限的拦截规则，在 Spring Security 的 configure(HttpSecurity http) 方法中，代码如下：

http.authorizeRequests()

.antMatchers("/admin/**").hasRole("admin")

.antMatchers("/user/**").hasRole("user")

.anyRequest().authenticated()

.and()

...

...

这里的匹配规则我们采用了 Ant 风格的路径匹配符，Ant 风格的路径匹配符在 Spring 家族中使用非常广泛，它的匹配规则也非常简单：

通配符

含义

**

匹配多层路径

*

匹配一层路径

?

匹配任意单个字符

上面配置的含义是：

如果请求路径满足 /admin/** 格式，则用户需要具备 admin 角色。

如果请求路径满足 /user/** 格式，则用户需要具备 user 角色。

剩余的其他格式的请求路径，只需要认证（登录）后就可以访问。

注意代码中配置的三条规则的顺序非常重要，和 Shiro 类似，Spring Security 在匹配的时候也是按照从上往下的顺序来匹配，一旦匹配到了就不继续匹配了，所以拦截规则的顺序不能写错。

如果使用角色继承，这个功能很好实现，我们只需要在 SecurityConfig 中添加如下代码来配置角色继承关系即可：

@Bean

RoleHierarchy roleHierarchy() {

RoleHierarchyImpl hierarchy = new RoleHierarchyImpl();

hierarchy.setHierarchy("ROLE_admin > ROLE_user");

return hierarchy;

}

注意，在配置时，需要给角色手动加上 ROLE_ 前缀。上面的配置表示 ROLE_admin 自动具备 ROLE_user 的权限。

接下来，我们启动项目进行测试。

项目启动成功后，我们首先以 江南一点雨的身份进行登录：

登录成功后，分别访问 /hello，/admin/hello 以及 /user/hello 三个接口，其中：

/hello 因为登录后就可以访问，这个接口访问成功。

/admin/hello 需要 admin 身份，所以访问失败。

/user/hello 需要 user 身份，所以访问成功。

再以 javaboy 身份登录，登录成功后，我们发现 javaboy 也能访问 /user/hello 这个接口了，说明我们的角色继承配置没问题！

2.原理分析

这里配置的核心在于我们提供了一个 RoleHierarchy 实例，所以我们的分析就从该类入手。

RoleHierarchy 是一个接口，该接口中只有一个方法：

public interface RoleHierarchy {

Collection extends GrantedAuthority> getReachableGrantedAuthorities(

Collection extends GrantedAuthority> authorities);

}

这个方法参数 authorities 是一个权限集合，从方法名上看方法的返回值是一个可访问的权限集合。

举个简单的例子，假设角色层次结构是 ROLE_A > ROLE_B > ROLE_C，现在直接给用户分配的权限是 ROLE_A，但实际上用户拥有的权限有 ROLE_A、ROLE_B 以及 ROLE_C。

getReachableGrantedAuthorities 方法的目的就是是根据角色层次定义，将用户真正可以触达的角色解析出来。

RoleHierarchy 接口有两个实现类，如下图：

NullRoleHierarchy 这是一个空的实现，将传入的参数原封不动返回。

RoleHierarchyImpl 这是我们上文所使用的实现，这个会完成一些解析操作。

我们来重点看下 RoleHierarchyImpl 类。

这个类中实际上就四个方法 setHierarchy、getReachableGrantedAuthorities、buildRolesReachableInOneStepMap 以及 buildRolesReachableInOneOrMoreStepsMap，我们来逐个进行分析。

首先是我们一开始调用的 setHierarchy 方法，这个方法用来设置角色层级关系：

public void setHierarchy(String roleHierarchyStringRepresentation) {

this.roleHierarchyStringRepresentation = roleHierarchyStringRepresentation;

if (logger.isDebugEnabled()) {

logger.debug("setHierarchy() - The following role hierarchy was set: "

+ roleHierarchyStringRepresentation);

}

buildRolesReachableInOneStepMap();

buildRolesReachableInOneOrMoreStepsMap();

}

用户传入的字符串变量设置给 roleHierarchyStringRepresentation 属性，然后通过 buildRolesReachableInOneStepMap 和 buildRolesReachableInOneOrMoreStepsMap 方法完成对角色层级的解析。

buildRolesReachableInOneStepMap 方法用来将角色关系解析成一层一层的形式。我们来看下它的源码：

private void buildRolesReachableInOneStepMap() {

this.rolesReachableInOneStepMap = new HashMap<>();

for (String line : this.roleHierarchyStringRepresentation.split("\n")) {

String[] roles = line.trim().split("\\s+>\\s+");

for (int i = 1; i < roles.length; i++) {

String higherRole = roles[i - 1];

GrantedAuthority lowerRole = new SimpleGrantedAuthority(roles[i]);

Set rolesReachableInOneStepSet;

if (!this.rolesReachableInOneStepMap.containsKey(higherRole)) {

rolesReachableInOneStepSet = new HashSet<>();

this.rolesReachableInOneStepMap.put(higherRole, rolesReachableInOneStepSet);

} else {

rolesReachableInOneStepSet = this.rolesReachableInOneStepMap.get(higherRole);

}

rolesReachableInOneStepSet.add(lowerRole);

}

}

}

首先大家看到，按照换行符来解析用户配置的多个角色层级，这是什么意思呢？

我们前面案例中只是配置了 ROLE_admin > ROLE_user，如果你需要配置多个继承关系，怎么配置呢？多个继承关系用 \n 隔开即可，如下 ROLE_A > ROLE_B \n ROLE_C > ROLE_D。还有一种情况，如果角色层级关系是连续的，也可以这样配置 ROLE_A > ROLE_B > ROLE_C > ROLE_D。

所以这里先用 \n 将多层继承关系拆分开形成一个数组，然后对数组进行遍历。

在具体遍历中，通过 > 将角色关系拆分成一个数组，然后对数组进行解析，高一级的角色作为 key，低一级的角色作为 value。

代码比较简单，最终的解析出来存入 rolesReachableInOneStepMap 中的层级关系是这样的：

假设角色继承关系是 ROLE_A > ROLE_B \n ROLE_C > ROLE_D \n ROLE_C > ROLE_E，Map 中的数据是这样：

A–>B

C–>[D,E]

假设角色继承关系是 ROLE_A > ROLE_B > ROLE_C > ROLE_D，Map 中的数据是这样：

A–>B

B–>C

C–>D

这是 buildRolesReachableInOneStepMap 方法解析出来的 rolesReachableInOneStepMap 集合。

接下来的 buildRolesReachableInOneOrMoreStepsMap 方法则是对 rolesReachableInOneStepMap 集合进行再次解析，将角色的继承关系拉平。

例如 rolesReachableInOneStepMap 中保存的角色继承关系如下：

A–>B

B–>C

C–>D

经过 buildRolesReachableInOneOrMoreStepsMap 方法解析之后，新的 Map 中保存的数据如下：

A–>[B、C、D]

B–>[C、D]

C–>D

这样解析完成后，每一个角色可以触达到的角色就一目了然了。

我们来看下 buildRolesReachableInOneOrMoreStepsMap 方法的实现逻辑：

private void buildRolesReachableInOneOrMoreStepsMap() {

this.rolesReachableInOneOrMoreStepsMap = new HashMap<>();

for (String roleName : this.rolesReachableInOneStepMap.keySet()) {

Set rolesToVisitSet = new HashSet<>(this.rolesReachableInOneStepMap.get(roleName));

Set visitedRolesSet = new HashSet<>();

while (!rolesToVisitSet.isEmpty()) {

GrantedAuthority lowerRole = rolesToVisitSet.iterator().next();

rolesToVisitSet.remove(lowerRole);

if (!visitedRolesSet.add(lowerRole) ||

!this.rolesReachableInOneStepMap.containsKey(lowerRole.getAuthority())) {

continue;

} else if (roleName.equals(lowerRole.getAuthority())) {

throw new CycleInRoleHierarchyException();

}

rolesToVisitSet.addAll(this.rolesReachableInOneStepMap.get(lowerRole.getAuthority()));

}

this.rolesReachableInOneOrMoreStepsMap.put(roleName, visitedRolesSet);

}

}

这个方法还比较巧妙。首先根据 roleName 从 rolesReachableInOneStepMap 中获取对应的 rolesToVisitSet，这个 rolesToVisitSet 是一个 Set 集合，对其进行遍历，将遍历结果添加到 visitedRolesSet 集合中，如果 rolesReachableInOneStepMap 集合的 key 不包含当前读取出来的 lowerRole，说明这个 lowerRole 就是整个角色体系中的最底层，直接 continue。否则就把 lowerRole 在 rolesReachableInOneStepMap 中对应的 value 拿出来继续遍历。

最后将遍历结果存入 rolesReachableInOneOrMoreStepsMap 集合中即可。

这个方法有点绕，小伙伴们可以自己打个断点品一下。

看了上面的分析，小伙伴们可能发现了，其实角色继承，最终还是拉平了去对比。

我们定义的角色有层级，但是代码中又将这种层级拉平了，方便后续的比对。

最后还有一个 getReachableGrantedAuthorities 方法，根据传入的角色分析出其可能潜在包含的一些角色：

public Collection getReachableGrantedAuthorities(

Collection extends GrantedAuthority> authorities) {

if (authorities == null || authorities.isEmpty()) {

return AuthorityUtils.NO_AUTHORITIES;

}

Set reachableRoles = new HashSet<>();

Set processedNames = new HashSet<>();

for (GrantedAuthority authority : authorities) {

if (authority.getAuthority() == null) {

reachableRoles.add(authority);

continue;

}

if (!processedNames.add(authority.getAuthority())) {

continue;

}

reachableRoles.add(authority);

Set lowerRoles = this.rolesReachableInOneOrMoreStepsMap.get(authority.getAuthority());

if (lowerRoles == null) {

continue;

}

for (GrantedAuthority role : lowerRoles) {

if (processedNames.add(role.getAuthority())) {

reachableRoles.add(role);

}

}

}

List reachableRoleList = new ArrayList<>(reachableRoles.size());

reachableRoleList.addAll(reachableRoles);

return reachableRoleList;

}

这个方法的逻辑比较直白，就是从 rolesReachableInOneOrMoreStepsMap 集合中查询出当前角色真正可访问的角色信息。

3.RoleHierarchyVoter

getReachableGrantedAuthorities 方法将在 RoleHierarchyVoter 投票器中被调用。

public class RoleHierarchyVoter extends RoleVoter {

private RoleHierarchy roleHierarchy = null;

public RoleHierarchyVoter(RoleHierarchy roleHierarchy) {

Assert.notNull(roleHierarchy, "RoleHierarchy must not be null");

this.roleHierarchy = roleHierarchy;

}

@Override

Collection extends GrantedAuthority> extractAuthorities(

Authentication authentication) {

return roleHierarchy.getReachableGrantedAuthorities(authentication

.getAuthorities());

}

}

关于 Spring Security 投票器，将是另外一个故事，松哥将在下篇文章中和小伙伴们分享投票器和决策器～

4.小结

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