Spring Boot如何使用過濾器和攔截器分別實現(xiàn)REST接口簡易安全認(rèn)證

這篇文章主要介紹Spring Boot如何使用過濾器和攔截器分別實現(xiàn)REST接口簡易安全認(rèn)證，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

很多文章都將過濾器（Filter）、攔截器（Interceptor）和監(jiān)聽器（Listener）這三者和Spring關(guān)聯(lián)起來講解，并認(rèn)為過濾器（Filter）、攔截器（Interceptor）和監(jiān)聽器（Listener）是Spring提供的應(yīng)用廣泛的組件功能。

但是嚴(yán)格來說，過濾器和監(jiān)聽器屬于Servlet范疇的API，和Spring沒什么關(guān)系。

因為過濾器繼承自javax.servlet.Filter接口，監(jiān)聽器繼承自javax.servlet.ServletContextListener接口，只有攔截器繼承的是org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor接口。

上面的流程圖參考自網(wǎng)上資料，一圖勝千言?？赐瓯疚囊院?，將對過濾器和攔截器的調(diào)用過程會有更深刻理解。

一、安全認(rèn)證設(shè)計思路

有時候內(nèi)外網(wǎng)調(diào)用API，對安全性的要求不一樣，很多情況下外網(wǎng)調(diào)用API的種種限制在內(nèi)網(wǎng)根本沒有必要，但是網(wǎng)關(guān)部署的時候，可能因為成本和復(fù)雜度等問題，內(nèi)外網(wǎng)要調(diào)用的API會部署在一起。

實現(xiàn)REST接口的安全性，可以通過成熟框架如Spring Security或者 shiro 搞定。

但是因為安全框架往往實現(xiàn)復(fù)雜（我數(shù)了下Spring Security，洋洋灑灑大概有11個核心模塊，shiro的源碼代碼量也比較驚人）同時可能要引入復(fù)雜配置（能不能讓人痛快一點），不利于中小團隊的靈活快速開發(fā)、部署及問題排查。

很多團隊自己造輪子實現(xiàn)安全認(rèn)證，本文這個簡易認(rèn)證示例參考自我所在的前廠開發(fā)團隊，可以認(rèn)為是個基于token的安全認(rèn)證服務(wù)。

大致設(shè)計思路如下：

1、自定義http請求頭，每次調(diào)用API都在請求頭里傳人一個token值

2、token放在緩存（如redis）中，根據(jù)業(yè)務(wù)和API的不同設(shè)置不同策略的過期時間

3、token可以設(shè)置白名單和黑名單，可以限制API調(diào)用頻率，便于開發(fā)和測試，便于緊急處理異狀，甚至臨時關(guān)閉API

4、外網(wǎng)調(diào)用必須傳人token，token可以和用戶有關(guān)系，比如每次打開頁面或者登錄生成token寫入請求頭，頁面驗證cookie和token有效性等

在Spring Security框架里有兩個概念，即 認(rèn)證 和 授權(quán) ，認(rèn)證指可以訪問系統(tǒng)的用戶，而授權(quán)則是用戶可以訪問的資源。

實現(xiàn)上述簡易安全認(rèn)證需求，你可能需要獨立出一個token服務(wù)，保證生成token全局唯一，可能包含的模塊有自定義流水生成器、CRM、加解密、日志、API統(tǒng)計、緩存等，但是和用戶（CRM）其實是弱綁定關(guān)系。某些和用戶有關(guān)系的公共服務(wù)，比如我們經(jīng)常用到的發(fā)送短信SMS和郵件服務(wù)，也可以通過token機制解決安全調(diào)用問題。

綜上，本文的簡易安全認(rèn)證其實和Spring Security框架提供的認(rèn)證和授權(quán)有點不一樣，當(dāng)然，這種“安全”處理方式對專業(yè)人士沒什么新意，但是可以對外擋掉很大一部分小白用戶。

二、自定義Filter

和Spring MVC類似，Spring Boot提供了很多servlet過濾器（Filter）可使用，并且它自動添加了一些常用過濾器，比如CharacterEncodingFilter（用于處理編碼問題）、HiddenHttpMethodFilter（隱藏HTTP函數(shù)）、HttpPutFormContentFilter（form表單處理）、RequestContextFilter（請求上下文）等。通常我們還會自定義Filter實現(xiàn)一些通用功能，比如記錄日志、判斷是否登錄、權(quán)限驗證等。

1、自定義請求頭

很簡單，在request header添加自定義請求頭authtoken：

@RequestMapping(value = "/getinfobyid", method = RequestMethod.POST)
 @ApiOperation("根據(jù)商品Id查詢商品信息")
 @ApiImplicitParams({
   @ApiImplicitParam(paramType = "header", name = "authtoken", required = true, value = "authtoken", dataType =
     "String"),
 })
 public GetGoodsByGoodsIdResponse getGoodsByGoodsId(@RequestHeader String authtoken, @RequestBody GetGoodsByGoodsIdRequest request) {
  return _goodsApiService.getGoodsByGoodsId(request);
 }
getGoodsByGoodsId

加了@RequestHeader修飾的authtoken字段就可以在swagger這樣的框架下顯示出來。

調(diào)用后，可以根據(jù)http工具看到請求頭，本文示例是authtoken（和某些框架的token區(qū)分開）：

備注：很多httpclient工具都支持動態(tài)傳人請求頭，比如RestTemplate。

2、實現(xiàn)Filter

Filter接口共有三個方法，即init，doFilter和destory，看到名稱就大概知道它們主要用途了，通常我們只要在doFilter這個方法內(nèi)，對Http請求進(jìn)行處理：

package com.power.demo.controller.filter;
import com.power.demo.common.AppConst;
import com.power.demo.common.BizResult;
import com.power.demo.service.contract.AuthTokenService;
import com.power.demo.util.PowerLogger;
import com.power.demo.util.SerializeUtil;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.io.IOException;
@Component
public class AuthTokenFilter implements Filter {
 @Autowired
 private AuthTokenService authTokenService;
 @Override
 public void init(FilterConfig var1) throws ServletException {
 }
 @Override
 public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
   throws IOException, ServletException {
  HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
  String token = req.getHeader(AppConst.AUTH_TOKEN);
  BizResult<String> bizResult = authTokenService.powerCheck(token);
  System.out.println(SerializeUtil.Serialize(bizResult));
  if (bizResult.getIsOK() == true) {
   PowerLogger.info("auth token filter passed");
   chain.doFilter(request, response);
  } else {
   throw new ServletException(bizResult.getMessage());
  }
 }
 @Override
 public void destroy() {
 }
}
AuthTokenFilter

注意，F(xiàn)ilter這樣的東西，我認(rèn)為從實際分層角度，多數(shù)處理的還是表現(xiàn)層偏多，不建議直接在Filter中直接使用數(shù)據(jù)訪問層Dao，雖然這樣的代碼一兩年前我在很多老古董項目中看到過很多次，而且<<Spring實戰(zhàn)>>的書里也有這樣寫的先例。

3、認(rèn)證服務(wù)

這里就是主要業(yè)務(wù)邏輯了，示例代碼只是簡單寫下思路，不要輕易就用于生產(chǎn)環(huán)境：

package com.power.demo.service.impl;
import com.power.demo.cache.PowerCacheBuilder;
import com.power.demo.common.BizResult;
import com.power.demo.service.contract.AuthTokenService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.StringUtils;
@Component
public class AuthTokenServiceImpl implements AuthTokenService {
  @Autowired
  private PowerCacheBuilder cacheBuilder;
  /*
   * 驗證請求頭token是否合法
   * */
  @Override
  public BizResult<String> powerCheck(String token) {
    BizResult<String> bizResult = new BizResult<>(true, "驗證通過");
    System.out.println("token的值為:" + token);
    if (StringUtils.isEmpty(token) == true) {
      bizResult.setFail("authtoken為空");
      return bizResult;
    }
    //處理黑名單
    bizResult = checkForbidList(token);
    if (bizResult.getIsOK() == false) {
      return bizResult;
    }
    //處理白名單
    bizResult = checkAllowList(token);
    if (bizResult.getIsOK() == false) {
      return bizResult;
    }
    String key = String.format("Power.AuthTokenService.%s", token);
    //cacheBuilder.set(key, token);
    //cacheBuilder.set(key, token.toUpperCase());
    //從緩存中取
    String existToken = cacheBuilder.get(key);
    if (StringUtils.isEmpty(existToken) == true) {
      bizResult.setFail(String.format("不存在此authtoken：%s", token));
      return bizResult;
    }
    //比較token是否相同
    Boolean isEqual = token.equals(existToken);
    if (isEqual == false) {
      bizResult.setFail(String.format("不合法的authtoken:%s", token));
      return bizResult;
    }
    //do something
    return bizResult;
  }
}
AuthTokenServiceImpl

用到的緩存服務(wù)可以參考這里，這個也是我在前廠的經(jīng)驗總結(jié)。

4、注冊Filter

常見的有兩種寫法：

（1）、使用@WebFilter注解來標(biāo)識Filter

@Order(1)
@WebFilter(urlPatterns = {"/api/v1/goods/*", "/api/v1/userinfo/*"})
public class AuthTokenFilter implements Filter {

使用@WebFilter注解，還可以配合使用@Order注解，@Order注解表示執(zhí)行過濾順序，值越小，越先執(zhí)行，這個Order大小在我們編程過程中就像處理HTTP請求的生命周期一樣大有用處。當(dāng)然，如果沒有指定Order，則過濾器的調(diào)用順序跟添加的過濾器順序相反，過濾器的實現(xiàn)是責(zé)任鏈模式。

最后，在啟動類上添加@ServletComponentScan 注解即可正常使用自定義過濾器了。

（2）、使用FilterRegistrationBean對Filter進(jìn)行自定義注冊

本文以第二種實現(xiàn)自定義Filter注冊：

package com.power.demo.controller.filter;
import com.google.common.collect.Lists;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.web.servlet.FilterRegistrationBean;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.List;
@Configuration
@Component
public class RestFilterConfig {
  @Autowired
  private AuthTokenFilter filter;
  @Bean
  public FilterRegistrationBean filterRegistrationBean() {
    FilterRegistrationBean registrationBean = new FilterRegistrationBean();
    registrationBean.setFilter(filter);
    //設(shè)置（模糊）匹配的url
    List<String> urlPatterns = Lists.newArrayList();
    urlPatterns.add("/api/v1/goods/*");
    urlPatterns.add("/api/v1/userinfo/*");
    registrationBean.setUrlPatterns(urlPatterns);
    registrationBean.setOrder(1);
    registrationBean.setEnabled(true);
    return registrationBean;
  }
}
RestFilterConfig

請大家特別注意urlPatterns，屬性urlPatterns指定要過濾的URL模式。對于Filter的作用區(qū)域，這個參數(shù)居功至偉。

注冊好Filter，當(dāng)Spring Boot啟動時監(jiān)測到有javax.servlet.Filter的bean時就會自動加入過濾器調(diào)用鏈ApplicationFilterChain。

調(diào)用一個API試試效果：

通常情況下，我們在Spring Boot下都會自定義一個全局統(tǒng)一的異常管理增強 GlobalExceptionHandler （和上面這個顯示會略有不同）。

根據(jù)我的實踐，過濾器里拋出異常，不會被全局唯一的異常管理增強捕獲到并進(jìn)行處理，這個和攔截器Inteceptor以及下一篇文章介紹的自定義AOP攔截不同。

到這里，一個通過自定義Filter實現(xiàn)的簡易安全認(rèn)證服務(wù)就搞定了。

三、自定義攔截器

1、實現(xiàn)攔截器

繼承接口HandlerInterceptor，實現(xiàn)攔截器，接口方法有下面三個：

preHandle是請求執(zhí)行前執(zhí)行

postHandle是請求結(jié)束執(zhí)行

afterCompletion是視圖渲染完成后執(zhí)行

package com.power.demo.controller.interceptor;
import com.power.demo.common.AppConst;
import com.power.demo.common.BizResult;
import com.power.demo.service.contract.AuthTokenService;
import com.power.demo.util.PowerLogger;
import com.power.demo.util.SerializeUtil;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
/*
 * 認(rèn)證token攔截器
 * */
@Component
public class AuthTokenInterceptor implements HandlerInterceptor {
  @Autowired
  private AuthTokenService authTokenService;
  /*
   * 請求執(zhí)行前執(zhí)行
   * */
  @Override
  public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
    boolean handleResult = false;
    String token = request.getHeader(AppConst.AUTH_TOKEN);
    BizResult<String> bizResult = authTokenService.powerCheck(token);
    System.out.println(SerializeUtil.Serialize(bizResult));
    handleResult = bizResult.getIsOK();
    PowerLogger.info("auth token interceptor攔截結(jié)果：" + handleResult);
    if (bizResult.getIsOK() == true) {
      PowerLogger.info("auth token interceptor passed");
    } else {
      throw new Exception(bizResult.getMessage());
    }
    return handleResult;
  }
  /*
   * 請求結(jié)束執(zhí)行
   * */
  @Override
  public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {
  }
  /*
   * 視圖渲染完成后執(zhí)行
   * */
  @Override
  public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
  }
}
AuthTokenInterceptor

示例中，我們選擇在請求執(zhí)行前進(jìn)行token安全認(rèn)證。

認(rèn)證服務(wù)就是過濾器里介紹的AuthTokenService，業(yè)務(wù)邏輯層實現(xiàn)復(fù)用。

2、注冊攔截器

定義一個InterceptorConfig類，繼承自WebMvcConfigurationSupport，WebMvcConfigurerAdapter已經(jīng)過時。

將AuthTokenInterceptor作為bean注入，其他設(shè)置攔截器攔截的URL和過濾器非常相似：

package com.power.demo.controller.interceptor;
import com.google.common.collect.Lists;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.DefaultServletHandlerConfigurer;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.ResourceHandlerRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurationSupport;
import java.util.List;
@Configuration
@Component
public class InterceptorConfig extends WebMvcConfigurationSupport { //WebMvcConfigurerAdapter已經(jīng)過時
  private static final String FAVICON_URL = "/favicon.ico";
  /**
   * 發(fā)現(xiàn)如果繼承了WebMvcConfigurationSupport，則在yml中配置的相關(guān)內(nèi)容會失效。
   *
   * @param registry
   */
  @Override
  public void addResourceHandlers(ResourceHandlerRegistry registry) {
    registry.addResourceHandler("/").addResourceLocations("/**");
    registry.addResourceHandler("/static/**").addResourceLocations("classpath:/static/");
  }
  /**
   * 配置servlet處理
   */
  @Override
  public void configureDefaultServletHandling(DefaultServletHandlerConfigurer configurer) {
    configurer.enable();
  }
  @Override
  public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
    //設(shè)置（模糊）匹配的url
    List<String> urlPatterns = Lists.newArrayList();
    urlPatterns.add("/api/v1/goods/*");
    urlPatterns.add("/api/v1/userinfo/*");
    registry.addInterceptor(authTokenInterceptor()).addPathPatterns(urlPatterns).excludePathPatterns(FAVICON_URL);
    super.addInterceptors(registry);
  }
  //將攔截器作為bean寫入配置中
  @Bean
  public AuthTokenInterceptor authTokenInterceptor() {
    return new AuthTokenInterceptor();
  }
}
InterceptorConfig

啟動應(yīng)用后，調(diào)用接口就可以看到攔截器攔截的效果了。全局統(tǒng)一的異常管理 GlobalExceptionHandler 捕獲異常后處理如下：

和過濾器顯示的主要錯誤提示信息幾乎一樣，但是堆棧信息更加豐富。

四、過濾器和攔截器區(qū)別

主要區(qū)別如下：

1、攔截器主要是基于java的反射機制的，而過濾器是基于函數(shù)回調(diào)

2、攔截器不依賴于servlet容器，過濾器依賴于servlet容器

3、攔截器只能對action請求起作用，而過濾器則可以對幾乎所有的請求起作用

4、攔截器可以訪問action上下文、值棧里的對象，而過濾器不能訪問

5、在action的生命周期中，攔截器可以多次被調(diào)用，而過濾器只能在容器初始化時被調(diào)用一次

參考過的一些文章，有的說“攔截器可以獲取IOC容器中的各個bean，而過濾器就不行，這點很重要，在攔截器里注入一個service，可以調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯”，經(jīng)過實際驗證，這是不對的。

注意：過濾器的觸發(fā)時機是容器后，servlet之前，所以過濾器的 doFilter (ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)的入?yún)⑹荢ervletRequest，而不是HttpServletRequest，因為過濾器是在HttpServlet之前。下面這個圖，可以讓你對Filter和Interceptor的執(zhí)行時機有更加直觀的認(rèn)識：

只有經(jīng)過DispatcherServlet 的請求，才會走攔截器鏈，自定義的Servlet請求是不會被攔截的，比如我們自定義的Servlet地址http://localhost:9090/testServlet是不會被攔截器攔截的。但不管是屬于哪個Servlet，只要符合過濾器的過濾規(guī)則，過濾器都會執(zhí)行。

根據(jù)上述分析，理解原理，實際操作就簡單了，哪怕是ASP.NET過濾器亦然。

問題：實現(xiàn)更加靈活的安全認(rèn)證

在Java Web下通過自定義過濾器Filter或者攔截器Interceptor通過urlPatterns，可以實現(xiàn)對特定匹配的API進(jìn)行安全認(rèn)證，比如匹配所有API、匹配某個或某幾個API等，但是有時候這種匹配模式對開發(fā)人員相對不夠友好。

我們可以參考Spring Security那樣，通過注解+SpEL實現(xiàn)強大功能。

又比如在ASP.NET中，我們經(jīng)常用到Authorized特性，這個特性可以加在類上，也可以作用于方法上，可以更加動態(tài)靈活地控制安全認(rèn)證。

我們沒有選擇Spring Security，那就自己實現(xiàn)類似Authorized的靈活的安全認(rèn)證，主要實現(xiàn)技術(shù)就是我們所熟知的AOP。

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