1. 简介
Spring Security提供了许多方法来保护应用程序的安全性，而Redis则是一种高性能的内存数据结构存储。当这两个技术结合在一起时，可以实现更强大和安全的认证过程。本文将介绍如何使用Spring Security和Redis实现安全认证。
2. Spring Security
Spring Security是一个基于Spring框架的安全框架，提供了身份验证、授权、攻击防护等功能。最重要的是，它为开发人员提供了一套易于使用的API，能够方便地将安全性集成到他们的应用程序中。下面我们来看一下Spring Security的主要组件。
2.1 Security Context
Security Context是Spring Security的核心，它代表了当前的安全路径，包括当前用户的身份和所拥有的权限。你可以通过SecurityContextHolder来获取当前的Security Context：
SecurityContext context = SecurityContextHolder.getContext();
Authentication authentication = context.getAuthentication();
SecurityContextHolder和SecurityContext是Spring Security中最基本、最核心的类，用于跟踪和存储认证信息。其中，SecurityContextHolder是一个线程绑定的类，它存储了当前线程对应的SecurityContext。
2.2 Authentication
Authentication代表了应用程序中当前认证的用户和该用户所具有的权限，可以通过它来判断是否允许访问指定的资源。Authentication可以通过Security Context来获取，例如：
SecurityContext context = SecurityContextHolder.getContext();
Authentication authentication = context.getAuthentication();
Authentication接口提供了几个方法，比如获取用户的主体（Principal）对象、获取用户所拥有的所有权限等等。
2.3 Authorization
Authorization是指验证用户是否允许执行某个操作，Spring Security提供了一套授权机制可供使用，如角色授权、基于表达式的授权等。最常用的就是角色授权，下面是一个例子：
<sec:authorize access="hasRole('ROLE_ADMIN')">
您具有管理员权限。
</sec:authorize>
上面的代码只有当用户具有ROLE_ADMIN角色时才会显示“您具有管理员权限”这段文字。
3. Redis
Redis是一款高性能的NoSQL数据库，主要用来存储、缓存数据等。Redis主要功能包括字符串、哈希、列表、集合、有序集合等。
3.1 Redis的优点
高性能：Redis可以在内存中完成读写操作，在数据量不大的情况下非常快。另外，Redis还支持多种不同数据结构，让开发人员能够更加灵活地使用它。
高可用性：Redis支持主从同步、甚至可以实现多主同步，让数据的可用性更高。
丰富的功能：Redis可以用于缓存、队列、计数器等多种应用场景，非常灵活。
3.2 Redis的缺点
存储容量受限：Redis的缓存容量受限于内存大小，对数据量较大的应用不太适用。
数据持久化：Redis默认没有开启数据持久化，需要手动配置，否则可能会发生数据丢失的情况。
可扩展性：Redis扩展性不如其他分布式数据库，需要手动进行数据分片，否则可能会出现性能问题。
4. Spring Security + Redis认证过程
Spring Security提供了一种基于Redis的认证方案，该方案允许Spring Security将用户信息存储在Redis中，从而实现分布式应用程序的认证。Spring Security会使用Redis来存储Authentication和Session信息，而Authentication存储在Authentication表中，Session存储在Session表中，各自的Key会通过Redis整合在一起，形成一个完整的认证系统。
4.1 集成Redis
首先需要添加spring-security-data-redis依赖：
<dependency>
<groupId>org.springframework.security</groupId>
<artifactId>spring-security-data-redis</artifactId>
<version>5.5.0</version>
</dependency>
然后在配置文件中添加Redis配置：
spring.redis.host=127.0.0.1
spring.redis.port=6379
spring.redis.password=
spring.redis.timeout=2000ms
spring.redis.database=0
spring.redis.pool.max-active=8
spring.redis.pool.max-idle=8
spring.redis.pool.min-idle=0
spring.redis.pool.max-wait=-1ms
其中，host表示Redis的主机地址，port表示Redis的端口号，password表示Redis的密码，timeout表示连接Redis的超时时间，database表示Redis的数据库索引号，pool表示连接池配置。
4.2 RedisTokenRepositoryImpl
下面，我们来看一下如何使用Redis来实现认证。
首先，需要创建一个继承AbstractAuthenticationTokenRepository的RedisTokenRepositoryImpl类：
public class RedisTokenRepositoryImpl extends AbstractAuthenticationTokenRepository {
private static final String PREFIX = "spring-security-authentication:";
private static final String SESSION_PREFIX = "spring-session:";
private static final long DEFAULT_TOKEN_EXPIRATION_TIME = 1800;
private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
private long tokenExpirationTime;
public RedisTokenRepositoryImpl(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
this(redisConnectionFactory, DEFAULT_TOKEN_EXPIRATION_TIME);
}
public RedisTokenRepositoryImpl(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory, long tokenExpirationTime) {
this.redisTemplate = new RedisTemplate<>();
this.redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
this.redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
this.redisTemplate.setValueSerializer(new JdkSerializationRedisSerializer());
this.redisTemplate.afterPropertiesSet();
this.tokenExpirationTime = tokenExpirationTime;
}
@Override
protected void storeAuthentication(Token token, Authentication authentication) {
String key = getTokenKey(token.getValue());
redisTemplate.boundValueOps(key).set(authentication, tokenExpirationTime, TimeUnit.SECONDS);
}
@Override
protected Authentication loadAuthentication(Token token) {
String key = getTokenKey(token.getValue());
return (Authentication) redisTemplate.boundValueOps(key).get();
}
@Override
protected void removeAuthentication(Token token) {
String key = getTokenKey(token.getValue());
redisTemplate.delete(key);
}
private String getTokenKey(String tokenValue) {
return PREFIX + tokenValue;
}
}
上面的代码中，storeAuthentication()、loadAuthentication()、removeAuthentication()就是Authentication存储、获取、删除的三个方法。该类提供了RedisTemplate对象，用于处理Redis相关的操作。
4.3 LogoutConfigurer
LogoutConfigurer用于配置用户退出登录的相关信息，它可以配置退出登录的URL，在退出时删除SecurityContext信息等，示例代码如下：
@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
@Autowired
private RedisConnectionFactory redisConnectionFactory;
@Override
protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
http
.csrf().disable()
.authorizeRequests()
.anyRequest().authenticated()
.and()
.formLogin()
.loginProcessingUrl("/login")
.successHandler((request, response, authentication) -> {
response.getWriter().write("login success");
})
.failureHandler((request, response, exception) -> {
response.getWriter().write("login failed");
})
.and()
.logout()
.logoutUrl("/logout")
.logoutSuccessHandler((request, response, authentication) -> {
String token = request.getHeader("Authorization");
if (StringUtils.isNotEmpty(token)) {
token = token.replace("Bearer ", "");
RedisTokenRepositoryImpl redisTokenRepository = new RedisTokenRepositoryImpl(redisConnectionFactory);
redisTokenRepository.removeToken(new Token(token));
}
response.getWriter().write("logout success");
})
.and()
.httpBasic();
}
}
上面的代码，我们配置了退出登录的URL为/logout，退出成功后通过RedisTokenRepositoryImpl来删除用户的Token。
5. 总结
在本文中，我们介绍了如何使用Spring Security和Redis来实现分布式应用程序的认证。我们创建了一个继承AbstractAuthenticationTokenRepository的RedisTokenRepositoryImpl类，用于存储Authentication和Session信息，同时我们还使用LogoutConfigurer来进行配置，实现用户退出登录后删除Authentication信息。在实际应用中，可以根据具体需求来进行配置，实现更加灵活、高效的认证方案。