Spring Boot用Spring Security + JWT + MySQL实现基于Token的身份认证

在现代Web应用中，安全是一个至关重要的议题。随着微服务架构和分布式系统的普及，传统的会话管理方式已经无法满足需求。JSON Web Tokens（JWT）作为一种无状态的、基于Token的认证机制，提供了一种安全、高效且易于扩展的解决方案。本文将介绍如何在Spring Boot应用中，结合Spring Security和MySQL数据库，实现基于JWT的身份认证。

JWT简介

JWT是一种紧凑、自包含的方式，用于在双方之间以JSON对象的形式安全地传输信息。它广泛应用于身份认证和授权。一个JWT由三部分组成：头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。

头部通常包含两部分：令牌的类型（即JWT）和所使用的签名算法，如HMAC SHA256或RSA。
载荷包含所要传递的信息。标准中注册的声明和公共的声明可以在此部分添加，例如用户ID（user_id）或角色（role）。
签名用于验证消息在传输过程中没有被更改，并且，对于使用私钥签名的Token，还可以验证发送者的身份。

Spring Security与JWT

Spring Security是一个功能强大且高度可定制的认证和访问控制框架。它为Spring应用程序提供全面的安全服务，包括保护Web应用程序、REST API和微服务。

结合JWT和Spring Security，可以实现无状态的认证机制，其中JWT在客户端和服务器之间传递，用于验证用户的身份。

实现步骤

添加依赖：在Spring Boot项目的pom.xml文件中添加必要的依赖，包括Spring Security、Spring Data JPA和JWT库。
配置MySQL数据库：设置数据库并创建相应的用户表和角色表，以及用户角色关联表。
创建JPA实体：定义用户（User）和角色（Role）的JPA实体，并建立多对多的关系映射。
创建Spring Data JPA仓库：为用户和角色创建相应的仓库接口。
JWT工具类：实现一个JWT工具类，提供生成和解析JWT的方法。
Spring Security配置：配置Spring Security，定义认证管理器、用户详情服务和安全过滤器链。
创建DTO类：创建登录DTO和JWT认证响应DTO。
服务层：实现认证服务，用于处理登录请求和生成JWT。
控制器层：创建认证控制器，提供登录接口并返回JWT。
SQL脚本：编写SQL脚本，初始化数据库数据。
测试：使用Postman或其他API测试工具测试登录接口和JWT认证。

示例代码

以下是一些关键组件的示例代码：

JwtTokenProvider.java

java

import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.security.core.Authentication;
import org.springframework.stereotype.Component;import java.util.Date;@Component
public class JwtTokenProvider {@Value("${app.jwt-secret}")private String jwtSecret;@Value("${app.jwt-expiration-milliseconds}")private long jwtExpirationDate;public String generateToken(Authentication authentication) {String username = authentication.getName();Date currentDate = new Date();Date expireDate = new Date(currentDate.getTime() + jwtExpirationDate);return Jwts.builder().setSubject(username).setIssuedAt(new Date()).setExpiration(expireDate).signWith(SignatureAlgorithm.HS512, jwtSecret).compact();}public String getUsername(String token) {return Jwts.parser().setSigningKey(jwtSecret).parseClaimsJws(token).getBody().getSubject();}public boolean validateToken(String token) {try {Jwts.parser().setSigningKey(jwtSecret).parse(token);return true;} catch (Exception e) {return false;}}
}

JwtAuthenticationFilter.java

java

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.security.authentication.UsernamePasswordAuthenticationToken;
import org.springframework.security.core.context.SecurityContextHolder;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.web.authentication.WebAuthenticationDetailsSource;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter;import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;@Component
public class JwtAuthenticationFilter extends OncePerRequestFilter {@Autowiredprivate UserDetailsService userDetailsService;@Autowiredprivate JwtTokenProvider jwtTokenProvider;@Overrideprotected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {final String authorizationHeader = request.getHeader("Authorization");String username = null;String jwt = null;if (authorizationHeader != null && authorizationHeader.startsWith("Bearer ")) {jwt = authorizationHeader.substring(7);username = jwtTokenProvider.getUsername(jwt);}if (username != null && SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication() == null) {UserDetails userDetails = userDetailsService.loadUserByUsername(username);if (jwtTokenProvider.validateToken(jwt)) {UsernamePasswordAuthenticationToken authToken = new UsernamePasswordAuthenticationToken(userDetails, null, userDetails.getAuthorities());authToken.setDetails(new WebAuthenticationDetailsSource().buildDetails(request));SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authToken);}}filterChain.doFilter(request, response);}
}

SpringSecurityConfig.java

java

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SpringSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {@Autowiredprivate JwtAuthenticationEntryPoint jwtAuthenticationEntryPoint;@Autowiredprivate JwtAuthenticationFilter jwtAuthenticationFilter;@Beanpublic BCryptPasswordEncoder passwordEncoder() {return new BCryptPasswordEncoder();}@Overrideprotected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {auth.userDetailsService(userDetailsService()).passwordEncoder(passwordEncoder());}@Overrideprotected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {http.csrf().disable().authorizeRequests().antMatchers("/api/auth/**").permitAll().anyRequest().authenticated().and().exceptionHandling().authenticationEntryPoint(jwtAuthenticationEntryPoint).and().addFilterBefore(jwtAuthenticationFilter, UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);}
}