Spring Security基于自定义的认证提供器实现图形验证码流程解析

前言

在上一个章节中，一一哥 带大家实现了如何在Spring Security中添加执行自定义的过滤器，进而实现验证码校验功能。这种实现方式，只是实现验证码功能的方式之一，接下来我们再学习另一种实现方式，就是利用AuthenticationProver来实现验证码功能，通过这个案例，我们学习如何进行自定义AuthenticationProver。

 

一. 认证提供器简介

在上一章节中，我带各位利用自定义的过滤器实现了图形验证码效果，接下来我们利用另一种方式，基于自定义的认证提供器来实现图形验证码。

1. 认证提供器AuthenticationProver

在第11章节中，壹哥 给大家讲过Spring Security的认证授权实现流程，其中就给大家讲解过AuthenticationProver的作用，接下来我们看一下AuthenticationProver接口的类关系图：

从上图中可知，AuthenticationProver是一个接口，该接口有一个直接的子类AbstractUserDetailsAuthenticationProver，该类有2个抽象的方法：additionalAuthenticationChecks() 和 retrieveUser()，如下图：

我们可以通过编写一个子类继承AbstractUserDetailsAuthenticationProver，复写这2个抽象方法，进行满足自己需求的扩展实现。Spring Security中的DaoAuthenticationProver子类就是通过复写这2个抽象方法，实现了基于数据库模型的认证授权。

我们今天会通过继承DaoAuthenticationProver，来实现图形验证码的校验功能。

2. WebAuthenticationDetails类介绍

了解完上面的AuthenticationProver类之后，我们还需要了解另一个类WebAuthenticationDetails。

我们知道在Spring Security中有一个UsernamePasswordAuthenticationToken类，封装了用户的principal、credentials信息，该类还从它的父类AbstractAuthenticationToken中继承了details信息。其中这个details信息表示认证用户的额外信息，比如请求用户的remoteAddress和sessionId等信息，这两个信息都是在另一个WebAuthenticationDetails类中定义的，所以我们可以利用WebAuthenticationDetails来封装用户的额外信息。

了解完上面的这些必要的API，我们就可以实现今天的需求了。

 

二. 实现图形验证码

1. 添加依赖包

我们还是和之前的案例一样，可以先创建一个新的module，创建过程略。

在本案例中我们依然采用github上的开源验证码解决方案kaptcha，所以需要在原有项目的基础上添加kaptcha的依赖包。

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

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

      <dependency>
          <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
          <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
          <version>1.3.1</version>
      </dependency>

      <dependency>
          <groupId>mysql</groupId>
          <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
          <scope>runtime</scope>
      </dependency>

      <dependency>
          <groupId>com.github.penggle</groupId>
          <artifactId>kaptcha</artifactId>
          <version>2.3.2</version>
      </dependency>

      <dependency>
          <groupId>org.springframework.security</groupId>
          <artifactId>spring-security-test</artifactId>
          <scope>test</scope>
      </dependency>
  </dependencies>

2. 创建Producer对象

跟上一个案例一样，创建CaptchaConfig配置类，在该类中创建一个Producer对象，对验证码对象进行必要的配置。

@Configuration
public class CaptchaConfig {

  @Bean
  public Producer captcha() {
      // 配置图形验证码的基本参数
      Properties properties = new Properties();
      // 图片宽度
      properties.setProperty("kaptcha.image.wth", "150");
      // 图片长度
      properties.setProperty("kaptcha.image.height", "50");
      // 字符集
      properties.setProperty("kaptcha.textproducer.char.string", "0123456789");
      // 字符长度
      properties.setProperty("kaptcha.textproducer.char.length", "4");
      Config config = new Config(properties);
      // 使用默认的图形验证码实现，当然也可以自定义实现
      DefaultKaptcha defaultKaptcha = new DefaultKaptcha();
      defaultKaptcha.setConfig(config);
      return defaultKaptcha;
  }

}

3. 创建生成验证码的接口

在上面创建了Producer对象后，接着创建一个生成验证码的接口，该接口中负责生成验证码图片，并将验证码存储到session中。

@Controller
public class CaptchaController {

  @Autowired
  private Producer captchaProducer;

  @GetMapping("/captcha.jpg")
  public vo getCaptcha(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
      // 设置内容类型
      response.setContentType("image/jpeg");
      // 创建验证码文本
      String capText = captchaProducer.createText();
      
      // 将验证码文本设置到session
      request.getSession().setAttribute("captcha", capText);
      
      // 创建验证码图片
      BufferedImage bi = captchaProducer.createImage(capText);
      // 获取响应输出流
      ServletOutputStream out = response.getOutputStream();
      // 将图片验证码数据写到响应输出流
      ImageIO.write(bi, "jpg", out);
      
      // 推送并关闭响应输出流
      try {
          out.flush();
      } finally {
          out.close();
      }
  }

}

4. 自定义异常

接下来自定义一个运行时异常，用于处理验证码校验失败时抛出异常提示信息。

public class VerificationCodeException extends AuthenticationException {

  public VerificationCodeException() {
      super("图形验证码校验失败");
  }

}

5. 自定义WebAuthenticationDetails

我在上面给大家介绍过WebAuthenticationDetails这个类，知道该类中可以封装用户的额外信息，所以在这里我们自定义一个WebAuthenticationDetails类，封装验证码信息，并把用户传递过来的验证码与session中保存的验证码进行对比。

/**
* 添加额外的用户认证信息
*/  
public class MyWebAuthenticationDetails extends WebAuthenticationDetails {

  private String imageCode;

  private String savedImageCode;

  public String getImageCode() {
      return imageCode;
  }

  public String getSavedImageCode() {
      return savedImageCode;
  }

  /**
   * 补充用户提交的验证码和session保存的验证码
   */  
  public MyWebAuthenticationDetails(HttpServletRequest request) {
      super(request);
      this.imageCode = request.getParameter("captcha");
      //获取session对象
      HttpSession session = request.getSession();
      
      this.savedImageCode = (String) session.getAttribute("captcha");
      if (!StringUtils.isEmpty(this.savedImageCode)) {
          // 随手清除验证码，不管是失败还是成功，所以客户端应在登录失败时刷新验证码
          session.removeAttribute("captcha");
      }
  }

}

6. 自定义AuthenticationDetailsSource

AuthenticationDetailsSource是一个接口，该接口带有一个buildDetails方法，该方法会在创建一个新的authentication的details对象时被调用，而且可以在这里传递给details对象一个request参数，如下图所示：

所以这里我们定义一个AuthenticationDetailsSource类，通过该类构建出上面定义的WebAuthenticationDetails对象，并且给WebAuthenticationDetails传递进去HttpServletRequest对象。

@Component
public class MyWebAuthenticationDetailsSource implements AuthenticationDetailsSource<HttpServletRequest,WebAuthenticationDetails> {

  /**
   * 创建一个WebAuthenticationDetails对象
   */  
  @Overre
  public WebAuthenticationDetails buildDetails(HttpServletRequest request) {

      return new MyWebAuthenticationDetails(request);
  }

}

7. 自定义DaoAuthenticationProver

接下来通过继承DaoAuthenticationProver父类，来引入对图形验证码的验证操作。

/**
* 在常规的数据库认证之上,添加图形验证码功能
*/
@Component
public class MyAuthenticationProver extends DaoAuthenticationProver {

  /**
   * 构造方法注入UserDetailService和PasswordEncoder
   */
  public MyAuthenticationProver(UserDetailsService userDetailsService, PasswordEncoder passwordEncoder) {
      this.setUserDetailsService(userDetailsService);
      this.setPasswordEncoder(passwordEncoder);
  }

  /**
   * 在常规的认证之上,添加额外的图形验证码功能
   */
  @Overre
  protected vo additionalAuthenticationChecks(UserDetails userDetails, UsernamePasswordAuthenticationToken usernamePasswordAuthenticationToken) throws AuthenticationException {
      //获取token令牌中关联的details对象，并将其转换为我们自定义的MyWebAuthenticationDetails
      MyWebAuthenticationDetails details = (MyWebAuthenticationDetails) usernamePasswordAuthenticationToken.getDetails();
      String imageCode = details.getImageCode();
      String savedImageCode = details.getSavedImageCode();
      
      // 检验图形验证码
      if (StringUtils.isEmpty(imageCode) || StringUtils.isEmpty(savedImageCode) || !imageCode.equals(savedImageCode)) {
          throw new VerificationCodeException();
      }

      //在正常的认证检查之前，添加额外的关于图形验证码的校验
      super.additionalAuthenticationChecks(userDetails, usernamePasswordAuthenticationToken);
  }

}

8. 添加SecurityConfig

然后创建编写SecurityConfig类，关联配置我们前面编写的AuthenticationDetailsSource和AuthenticationProver类。

@SuppressWarnings("all")
@EnableWebSecurity(debug = true)
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

  @Autowired
  private AuthenticationDetailsSource<HttpServletRequest, WebAuthenticationDetails> myWebAuthenticationDetailsSource;

  @Autowired
  private AuthenticationProver authenticationProver;

  @Overre
  protected vo configure(HttpSecurity http) throws Exception {
      http.authorizeRequests()
              .antMatchers("/admin/api/**")
              .hasRole("ADMIN")
              .antMatchers("/user/api/**")
              .hasRole("USER")
              .antMatchers("/app/api/**", "/captcha.jpg")
              .permitAll()
              .anyRequest()
              .authenticated()
              .and()
              .formLogin()
          	//这里关联配置自定义的AuthenticationDetailsSource
              .authenticationDetailsSource(myWebAuthenticationDetailsSource)
              .failureHandler(new SecurityAuthenticationFailureHandler())
              .successHandler(new SecurityAuthenticationSuccessHandler())
              .loginPage("/myLogin.html")
              .loginProcessingUrl("/login")
              .permitAll()
              .and()
              .csrf()
              .disable();
  }

  //在这里关联我们自定义的AuthenticationProver
  @Overre
  protected vo configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
      auth.authenticationProver(authenticationProver);
  }

  @Bean
  public PasswordEncoder passwordEncoder() {

      return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
  }

}

9. 编写测试页面

最后编写一个自定义的登录页面，在这里添加对验证码接口的引用，我这里列出html的核心代码。

<body>
      <div class="login">
          <h2>Access Form</h2>
          <div class="login-top">
              <h1>登录验证</h1>
              <form action="/login" method="post">
                  <input type="text" name="username" placeholder="username" />
                  <input type="password" name="password" placeholder="password" />
                  <div style="display: flex;">
                      <!-- 新增图形验证码的输入框 -->
                      <input type="text" name="captcha" placeholder="captcha" />
                      <!-- 图片指向图形验证码API -->
                      <img src="/captcha.jpg"                  </div>
                  <div class="forgot">
                      <a href="#" rel="external nofollow"  rel="external nofollow" >忘记密码</a>
                      <input type="submit" value="登录" >
                  </div>
              </form>
          </div>
          <div class="login-bottom">
              <h3>新用户&nbsp;<a href="#" rel="external nofollow"  rel="external nofollow" >注&nbsp;册</a></h3>
          </div>
      </div>
  </body>

10. 代码结构

本案例的主要代码结构如下图所示，各位可以参考创建。

11. 启动项目测试

接下来我们启动项目，跳转到登录页面后，我们就可以看到验证码已经被创建出来了。

此时我们可以看到生成的数字验证码，在我们输入正确的用户名、密码、验证码后，就可以成功的登录进去访问web接口了。

至此，我们就实现了基于自定义的认证提供器来实现图形验证码功能了，这种实现方式要比第一种实现方式更复杂一些，其实都能满足我们的开发需求。有的小伙伴会问，开发时到底选择哪一种方式呢？壹哥觉得都无所谓的！你有什么更好的见解吗？可以在评论区留言哦！

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