Vert.x(vertx) 认证和授权

每个线上系统几乎都是离不开认证和授权的，Vert.x提供了灵活、简单、便捷的认证和授权的支持。Vert.x抽象出了两个核心的认证和授权的接口，一个是 AuthProvider，另一个是User。通过这两个接口，我们可以非常灵活的实现我们自定义的认证和授权方法。当然，Vert.x也给我们提供了使用 JDBC、Shiro、MongoDB、JWT等授权的实现，我们可以直接使用。

Vert.x提供的认证和授权都非常简单，多种授权方式都有一定的规律性。一般来讲不需要刻意的学习，在使用的过程中，多读下Vert.x的源码就能够非常清楚的了解到Vert.x认证和授权底层的逻辑。但不是每一位开发者都有时间或者心情去读源码的，所以，这里我简单列出关于Vert.x的认证和授权的应用。

使用Vert.x认证和授权，需要经历三个阶段

1. 自己实现AuthProvider和User接口实现一个简单的认证和授权。

2. 使用Vert.x提供的授权方式，如JDBC

3. 在Web中使用认证和授权来管理访问权限

1. 自定义授权实现
自定义授权就是自己实现AuthProvider和User这两个接口，重写这两个接口中定义的认证和授权方法，这是Vert.x认证和授权最核心的也是最为底层的，把这两个接口弄明白了，后面使用JDBC授权，jwt等等都非常简单。当然了，如果你仅仅是为了使用，那么你可以直接关注第三个阶段，认证和授权在Web中的应用。

比如我们要实现一个最简单的根据用户名和密码的认证，只要认证通过了，就可以访问系统的所有资源这么一个需求，代码如下：

（0） pom中需要引入依赖

<dependency>
　　<groupId>io.vertx</groupId>
　　<artifactId>vertx-auth-common</artifactId>
　　<version>3.6.2</version>
</dependency>

（1）应用代码

/**
* 认证与授权测试
* 
* @author lenovo
*
*/
public class AuthTest extends AbstractVerticle {

@Override
public void start() throws Exception {

// 创建认证的Provider
AuthProvider provider = new UserNameAndPasswordProvider();
JsonObject authInfo = new JsonObject().put("username", "admin").put("password", "admin");

// 调用认证方法，将认证的数据传入
provider.authenticate(authInfo, res -> {
if (res.succeeded()) {
// 认证通过，可以获取到User对象，通过User对象可以进行权限校验
User user = res.result();

// 授权
user.isAuthorized("save:user", auth -> {
if (auth.succeeded()) {
System.out.println("授权成功");
} else {
System.out.println("授权失败");
}
});
} else {
System.out.println("认证失败！");
}
});

}

public static void main(String[] args) {
Vertx.vertx().deployVerticle(new AuthTest());
}

}

用法非常简单，首先创建一个AuthProvider，这里我们使用了

UserNameAndPasswordProvider
这个类是我们自己定义的一个使用用户名和密码进行认证的一个Provider，这个类需要username和password，所以我们将这两个参数放到authInfo中，传递给

authenticate
这个方法，这个方法会异步返回认证的结果。如果认证成功，会返回授权的对象User，调用User对象的

isAuthorized
可以进行验证是否授权。下面是UserNameAndPasswordProvider的一个简单实现

（2） UserNameAndPasswordProvider 代码如下

/**
* 自定义认证
*
* @author lenovo
*/
public class UserNameAndPasswordProvider implements AuthProvider {

@Override
public void authenticate(JsonObject authInfo, Handler<AsyncResult<User>> resultHandler) {

// authInfo中存储了认证需要的相关信息，由调用者传入
String username = authInfo.getString("username");
String password = authInfo.getString("password");

// 判断用户名和密码是否正确
if ("admin".equals(username) && "admin".equals(password)) {
// 密码验证通过，需要实例化授权对象，并在Future中响应给调用者

// 实例化授权对象，可以将认证信息传入
User user = new MyUser(authInfo);
// 所有情况均成功返回，并将授权对象响应回去
resultHandler.handle(Future.succeededFuture(user));
} else {
// 密码验证不通过，响应认证失败
resultHandler.handle(Future.failedFuture("用户名或者密码错误"));
}

}

}

看到上面的代码，AuthTest中的逻辑就更加清晰了，代码非常简单，就不多描述了。

（3）User接口实现

/**
* 授权
* 
* @author lenovo
*
*/
public class MyUser implements User {

private JsonObject authInfo;

public MyUser(JsonObject authInfo) {
this.authInfo = authInfo;
}

/**
* 这里依然是通过resultHandle响应授权信息，返回值为当前对象是为了Fluent调用模式
*/
@Override
public User isAuthorized(String authority, Handler<AsyncResult<Boolean>> resultHandler) {
// 一直返回成功
resultHandler.handle(Future.succeededFuture(true));
return this;
}

@Override
public User clearCache() {
return null;
}

@Override
public JsonObject principal() {
return authInfo;
}

@Override
public void setAuthProvider(AuthProvider authProvider) {

}

}

这里只是重写了

isAuthorized
这个方法，这个方法里，一直异步响应授权成功，并同步返回当前类的实例，是为了级联调用起来比较方便。这里也非常简单，不多说。

2. 使用Vert.x提供的授权方式
（1）JDBC授权实现
通过Vert.x提供的接口我们可以自己实现认证和授权，但一般的情况下，我们可能都会选择使用数据库来保存认证和授权信息，如果每次我们都要自己实现JDBCAuthProvider会非常麻烦，重复造轮子，因此Vert.x给我们提供了JDBC授权的实现。用法非常简单。对自定义授权熟悉之后，JDBC授权就非常好理解了。

① 引入pom依赖

<dependency>
<groupId>io.vertx</groupId>
<artifactId>vertx-auth-jdbc</artifactId>
<version>3.6.2</version>
</dependency>

②创建数据表，为了简单，我们使用5张表

-- 用户表
create table t_user (
id int primary key auto_increment,
username varchar(40) not null,
password varchar(255) not null
);

-- 角色表
create table t_role(
id int primary key auto_increment,
role_name varchar(40) not null
);

-- 权限表
create table t_permission(
id int primary key auto_increment,
prefix varchar(40) not null
);

-- 用户角色对应关系表
create table t_user_role (
id int primary key auto_increment,
user_id int not null,
role_id int not null
);

-- 角色权限对应关系表
create table t_role_permission(
id int primary key auto_increment,
role_id int not null,
per_id int not null
);
③编写测试类


public class JDBCAuthTest extends AbstractVerticle {

private JDBCClient jdbcClient;

@Override
public void start() throws Exception {
// 获取到数据库的客户端
jdbcClient = new JdbcUtils(vertx).getDbClient();

// 这个就是实现了AuthProvider接口的认证的类
JDBCAuth auth = JDBCAuth.create(vertx, jdbcClient);

// 创建用于认证的参数
JsonObject authInfo = new JsonObject();
auth.authenticate(authInfo, res -> {
if (res.succeeded()) {
// 获取到授权接口
User user = res.result();
System.out.println("认证成功");
} else {
// 认证失败
System.out.println("认证失败");
}
});

}

public static void main(String[] args) {
Vertx.vertx().deployVerticle(new JDBCAuthTest());
}
}

运行之后发现，表也找不到，字段也找不到，为啥呢，因为我们创建的表和Vert.x创建的表的表名和字段名都不一样。那么如果我们想要使用我们自己的表结构，就要给JDBCAuth设置要执行的SQL有下面的几个方法

auth.setAuthenticationQuery(""); // 指定认证的SQL
auth.setPermissionsQuery(""); // 指定获取用户权限的SQL
auth.setRolesQuery(""); // 指定获取用户角色的SQL

好了，到这里，JDBC的认证就完成了，是不是用起来还是比较简单的。不再需要我们来实现Provider和User接口了。

（2）JWT授权实现
JWT 是 JSON Web Token 的简称，通过名字就可以知道，JWT一般是用在web开发中，一种token的认证方式。在开发中用的还是比较多的。Web开发认证的实现主要有两种方式，第一种是Session的方式，第二种是Token方式，这两种认证方式的优劣我们这里不进行比较。

JWT认证和上面提到的基于JDBC的认证以及自定义实现的认证不同，JWT认证可以认为是在JDBC认证、手机短信认证或者自定义的认证证实身份之后，给认证者的一个唯一标识，以后认证只需要带着这个标识就可以了，而不需要再带着用户名或者密码进行认证。以此来保证用户信息安全。 对于带着用户名或者密码的这种认证方式，在上送用户名和密码这些敏感信息的时候，要使用https来保证传输信息的安全。

JWT认证核心两个，一个是生成token，第二个是验证客户端上送的token是否正确。下面是具体的开发步骤

①引入pom

<dependency>
<groupId>io.vertx</groupId>
<artifactId>vertx-auth-jwt</artifactId>
<version>3.6.2</version>
</dependency>

②JDBC认证，并生成token，返回给客户端

JWTAuthOptions config = new JWTAuthOptions()
.addPubSecKey(new PubSecKeyOptions()
.setAlgorithm("HS256")
.setPublicKey("keyboard cat")
.setSymmetric(true));

JWTAuth provider = JWTAuth.create(vertx, config);

// 模拟认证通过
if("admin".equals("username") ) {
String token = provider.generateToken(new JsonObject(), new JWTOptions());
System.out.println(token);
}
③第二次客户端带着token来，服务端进行校验

JWTAuthOptions config = new JWTAuthOptions()
.addPubSecKey(
new PubSecKeyOptions().setAlgorithm("HS256")
.setPublicKey("keyboard cat")
.setSymmetric(true)
);

JWTAuth provider = JWTAuth.create(vertx, config);

provider.authenticate(new JsonObject().put("jwt", "dfasdfsadfsadfsdfs"), res -> {
System.out.println(res.result());
});

在token中带数据

jwt中可以附带一些非敏感的数据，比如用户的ID，再或者时间戳等。那么该怎么带数据呢，非常简单。注意上面生成token的代码中，传入了两个参数，一个是JsonObject，另一个是JWTOptions。其中，JsonObject就是在token中附带的数据。

JsonObject data = new JsonObject()
.put("userId","admin");

String token = provider.generateToken(data, new JWTOptions());

如上代码，就可以在token中带上userId，那么当我们解析token的时候，就可以取出userId的值了，代码如下。

// 使用jwt进行认证
provider.authenticate(new JsonObject().put("jwt", jwt), auth -> {
if (auth.succeeded()) {
JWTUser user = (JWTUser) auth.result();
JsonObject authData = user.principal(); // 这里就是token中解析的数据
String userId = authData.getString("userId");
System.out.println(userId);
request.response().end("认证成功！");
} else {
System.out.println("认证失败");
request.response().end("token无效");
}
});

使用jwt的整个认证过程如下：

package stu.vertx.auth.jwt;

import io.vertx.core.AbstractVerticle;
import io.vertx.core.Vertx;
import io.vertx.core.http.HttpServer;
import io.vertx.core.json.JsonObject;
import io.vertx.ext.auth.PubSecKeyOptions;
import io.vertx.ext.auth.jwt.JWTAuth;
import io.vertx.ext.auth.jwt.JWTAuthOptions;
import io.vertx.ext.auth.jwt.impl.JWTUser;
import io.vertx.ext.jwt.JWTOptions;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import stu.vertx.auth.basic.UserNameAndPasswordProvider;

public class JwtAuthVerticle extends AbstractVerticle {

private JWTAuthOptions config = new JWTAuthOptions()
.addPubSecKey(new PubSecKeyOptions()
.setAlgorithm("HS256")
.setPublicKey("keyboard cat")
.setSymmetric(true));

private JWTAuth provider = JWTAuth.create(vertx, config);

@Override
public void start() throws Exception {

HttpServer server = vertx.createHttpServer();

// 处理客户端请求
server.requestHandler(request -> {
JsonObject req = JwtAuthVerticle.parseQuery(request.query());

// 判断用户是否带token来认证，如果带token，就直接通过token来认证，否则认为是第一次认证，通过用户名和密码的方式进行认证
String jwt = req.getString("jwt");
if (StringUtils.isBlank(jwt)) {

// 先使用默认的用户名密码进行认证
UserNameAndPasswordProvider p = new UserNameAndPasswordProvider();
p.authenticate(req, auth -> {
if (auth.succeeded()) {
// 认证通过之后，再生成token，以后就使用token进行认证
JsonObject data = new JsonObject()
.put("userId", "admin");

String token = provider.generateToken(data, new JWTOptions());

request.response().end(token);
} else {
System.out.println("认证失败");
request.response().end("认证失败，请输出正确的用户名和密码");
}
});
} else {

// 使用jwt进行认证
provider.authenticate(new JsonObject().put("jwt", jwt), auth -> {
if (auth.succeeded()) {
JWTUser user = (JWTUser) auth.result();
JsonObject authData = user.principal();
String userId = authData.getString("");
System.out.println(userId);
request.response().end("认证成功！");
} else {
System.out.println("认证失败");
request.response().end("token无效");
}
});
}

});
server.listen(8080);
}


/**
* 把URL后跟的查询字符串转成json对象
*
* @param query
* @return
*/
public static JsonObject parseQuery(String query) {
JsonObject data = new JsonObject();
String[] params = query.split("&");
for (String param : params) {
String[] k = param.split("=");
data.put(k[0], k[1]);
}
return data;
}

public static void main(String[] args) {
Vertx.vertx().deployVerticle(new JwtAuthVerticle());
}
}

（3）Shiro授权
在应用开发中，很多的应用场景都使用shiro来进行认证和授权。在Vert.x中，也提供了对Shiro的支持。对于shiro的用法这里不再详细的介绍，大家可以参考网络上关于shiro的文章，我们这里仅仅介绍shiro在Vert.x中的应用。

在Vert.x中使用shiro，首先要导入shiro的依赖，以及Vert.x-shiro的依赖包，如下

<dependency>
<groupId>io.vertx</groupId>
<artifactId>vertx-auth-shiro</artifactId>
<version>3.5.6</version>
</dependency>
下面创建shiro的配置文件auth.properties

user.tim=sausages,morris_dancer,developer,vtoons
role.developer=do_actual_work
role.vtoons=place_order
user.admin=admin,manager
在配置文件中，配置了一个admin用户，他的密码也是admin，他具有manager角色，下面是认证和授权的案例代码

/**
* 使用shiro实现认证和授权的演示案例
*
* @author lenovo
*/
public class ShiroAuthVerticle extends AbstractVerticle {

@Override
public void start() throws Exception {
JsonObject config = new JsonObject().put("properties_path", "classpath:auth.properties");
ShiroAuth provider = ShiroAuth.create(vertx, new ShiroAuthOptions().setType(ShiroAuthRealmType.PROPERTIES).setConfig(config));

JsonObject data = new JsonObject()
.put("username", "admin")
.put("password", "admin");
provider.authenticate(data, auth -> {
if (auth.succeeded()) {
System.out.println("认证成功");
User user = auth.result();
user.isAuthorized("role:manager",res->{
if(res.result()) {
System.out.println("授权成功");
} else {
System.out.println("没有权限");
}
});
} else {
System.out.println("认证失败");
}
});
}

@Override
public void stop() throws Exception {
super.stop();
}

public static void main(String[] args) {
Vertx.vertx().deployVerticle(new ShiroAuthVerticle());
}
}

关于Vert.x提供的认证和授权还有 MongoDB认证，OAuth2认证等等，这里就不再多说了，大家感兴趣的话，可以参考https://vertx.io/docs/vertx-auth-oauth2/java/这里有对oauth2的介绍，关于认证和授权，就说到这里了，下面是认证和授权在Web应用中的使用。

3. 认证和授权在Web中的应用
有了AuthProvider和User之后，再来看认证和授权在Web中的应用就非常简单了。这里我们在Web应用中使用JDBC授权的实现，这也是Web开发中最为常用的。既然使用JDBC授权，那么首先就要创建数据库，创建表，这里我们就使用Vert.x定义的表，如果你的需求比较复杂，可以定义更复杂的模型，这里为了简单，就不再扩展了。

① 建表语句如下：

CREATE TABLE `user` (
`username` VARCHAR(255) NOT NULL,
`password` VARCHAR(255) NOT NULL,
`password_salt` VARCHAR(255) NOT NULL
);

CREATE TABLE `user_roles` (
`username` VARCHAR(255) NOT NULL,
`role` VARCHAR(255) NOT NULL
);

CREATE TABLE `roles_perms` (
`role` VARCHAR(255) NOT NULL,
`perm` VARCHAR(255) NOT NULL
);

注意：MySQL8 默认对表名区分大小写，JDBCAuth的实现类中，对表名是大写的，这就会导致提示找不到表的问题。

② 在路由中使用授权

比如我们想对 /private/* 的请求需要进行认证，其他的请求不需要授权都可以访问，那么我们就可以只针对/private/*实现拦截，然后进行权限的过滤。

router.route("/private/*").handler(authHandler);
路由后跟一个处理器，也就是拦截到/private/*的请求之后该如何处理，这里不需要再重复造轮子了，可以使用Vert.x提供的处理器RedirectAuthHandler，如下

AuthHandler authHandler = RedirectAuthHandler.create(authProvider,"/login.html");
create方法有两个参数，第一个就是我们上面花了大量篇幅所描述的authProvider，第二个参数很明显是一个url，表示如果认证失败，要跳转的页面。当然认证失败之后要跳转到登录页面，让用户进行登录了。下面是authProvider是如何创建的呢？

AuthProvider authProvider = JDBCAuth.create(vertx, jdbcClient);
到这里，在web应用中使用JDBC认证就完成了，是不是非常简单。但到这里，我们只是实现了一个认证的处理器，是不是还需要提供一个登录的处理器呢，不提供登录的入口，不管如何访问，都永远会跳转到登录页。对于登录的实现也非常简单，Vert.x也给我们提供了登录的处理器。

FormLoginHandler formLoginHandler = FormLoginHandler.create(authProvider)
.setDirectLoggedInOKURL("/index.html");

router.route("/login").handler(formLoginHandler);

当用户访问/login时，会使用FormLoginHandler，这个handle会读取到表单提交上来的用户名和密码，然后传递给authProvider进行认证，如果认证通过，则会跳转到setDirectLoggedInOKURL所指定的地址。当认证通过之后，再访问/private下的资源就可以了。

router.route("/private/hello").handler(re -> {
re.user().isAuthorized("role:manager", a -> {
System.out.println(a.succeeded());
re.response().end("Over");
});
});

比如有上面的私有路径，在登录之前，访问会跳转到登录页面，当登录成功之后，就可以进入到handle中。通过routeContext对象可以获取到user对象，通过user对象的isAuthorized方法可以判断是否有权限。这就完成了认证和授权的整个过程。