Spring Security 中如何让上级拥有下级的所有权限？

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。

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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 getReachableGrantedAuthorities(   
  
  
     Collection 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 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 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

好啦，今天就和小伙伴们简简单单聊一下角色继承的问题，感兴趣的小伙伴可以自己试一下～如果觉得有收获，记得点个在看鼓励下松哥哦～

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网页题目：Spring Security 中如何让上级拥有下级的所有权限？
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