基于 Struts 2 拦截器实现细粒度的基于角色的存取控制【转】

本文介绍如何利用 Struts 2 拦截器来为 Java Web 应用添加应用管理的基于角色的存取控制（Role-Based Access Control，RBAC）的设计和实现方法。相对于容器提供的存取控制，它能够更细粒度地控制资源，处理更加复杂的情况。

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引言

Apache Struts 作为最成功的 MVC Web 框架早已得到了广泛的应用，但是其自身也暴露出不少缺点，从而引出了 Struts 2 。 Struts 2 摒弃了原来 Struts 1 的设计, 而是转向了 webwork2，并结合 Struts 已有的优点，试图打造出一个集众家所长的完美 Web 框架。 Struts 2 因此也具备 webwork2 中的一个非常重要的特性 - 拦截器 (Interceptor) 。拦截器会在 Action 执行之前和之后被执行（如下图），是一种典型 AOP 实现。

图 1. Struts 2 的体系结构

Struts 2 本身提供了一个 org.apache.struts2.interceptor.RolesInterceptor 拦截器以方便开发人员来实现存取控制。但该拦截器的实现是建立在 J2EE 容器提供的存取控制机制之上的。容器提供的存取控制实现粒度较粗，往往无法满足多数应用的需求。在许多项目中，用户所应该具有的权限是由多种因素而决定， 往往在不同的上下文中拥有不同的角色。例如在一个社交项目中，一个用户会在不同的社团里拥有不同的角色，如成员，管理员，来宾等。他的具体角色取决于当前 所处社团的标识符。另外，用户的角色还和他所要操作的资源类型有关。比如，在这个社交站点中，用户可以创建自己的日程表，把这个日程表共享给其他用户或者 委托给其他人管理。这样对日程表这种类型资源，就会有创建者，阅览者和管理者三种角色。在更复杂应用中，用户的角色可能还会受更多因素决定，这就要求存取 控制要有更细的粒度，能够处理更加复杂的逻辑。

为了满足这个需求，在基于 Struts 2 的 Web 应用开发中，我们也可以利用拦截器来实现一个应用托管的基于角色的存取控制（RBAC, Role-Based Access Control）系统， 让其能够管理更细粒度的资源。该系统在 Struts 2 的配置文件中定义 Action 可以由那些角色来调用，即对角色进行授权。拦截器在 Action 调用之前，对当前用户进行权限认证来决定 Action 是否应该被执行。

下面我们就基于 Hibernate+Spring+Struts2 框架来完成这个系统的实现。为了使系统结构更加清晰易于维护，我们将这个系统分为域模型层、持久层和服务层来实现。这种分层结构是目前 Web 开发广为使用的一种模式。

模型层实现

这系统中我们只需要一个实体 UserRole, 用来定义用户在不同的上下文中所具有的角色。在清单中，我们使用了 Java Persistence API （Hibernate 从 3.2 开始已经开始支持 JPA）中提供的 JDK 5.0 注解来对模型到数据库表之间的映射进行定义。

清单 1.

				
 @Entity 
 public class UserRole { 
  private Long id; 
  private User user; 
  private String objectType; 
  private Long objectId; 
  private String role; 
  public UserRole(Long userId, String role, String objectType, Long objectId) { 
    User user = new User(); 
    user.setId(userId); 
    this.user = user; 
    this.role = role; 
    this.objectType = objectType; 
    this.objectId = objectId; 
  } 
  @Id 
  @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO) 
  public Long getId() { 
    return id; 
  } 
  public void setId(Long id) { 
    this.id = id; 
  } 
  @ManyToOne 
  @JoinColumn(name = "userId", nullable = false) 
  public User getUser() { 
    return user; 
  } 
  public void setUser(User user) { 
    this.user = user; 
  } 
  public String getObjectType() { 
    return objectType; 
  } 
  public void setObjectType(String objectType) { 
    this.objectType = objectType; 
  } 
  public Long getObjectId() { 
    return objectId; 
  } 
  public void setObjectId(Long objectId) { 
    this.objectId = objectId; 
  } 
  public String getRole() { 
    return role; 
  } 
  public void setRole(String role) { 
    this.role = role; 
  } 
 }

 

注意这里边有两个比较特殊的字段 objectType 和 objectId ，它们 用来表明用户在具体哪个资源上拥有的角色。 objectType 指资源的类型，objectId 指资源的标识。比如我们要将用户 Mike 加为某个日程表的管理员，则表中新增记录的 user 字段为 Mike 在 user 表中的 ID，objectType 为“calendar”，objectID 为这个日程表 ID，role 为角色的名字“admin”。当然，如果您的应用中不同类型资源都使用唯一的全局 ID，objectType 这个字段也可以省略。

DAO 层实现

代码清单 2 定义了对 UserRole 进行 CRUD 的 DAO 接口，代码清单 3 则是它的实现。通过 @PersistenceContext 注解来让容器注入 JPA 中的实体管理器 EntityManager 。 UserRoleDaoImpl 调用 EntityManager 来对 UserRole 进行持久化到数据库中。

清单 2

				
public interface UserRoleDao { 
 public void create(UserRole userRole); 
 public void update(UserRole userRole); 
 public UserRole find(Long userId, String objectType, Long objectId); 
 }

清单 3

				
public class UserRoleDaoImpl implements UserRoleDao { 
  private EntityManager entityManager; 
  public EntityManager getEntityManager() { 
    return entityManager; 
  } 

  @PersistenceContext 
  public void setEntityManager(EntityManager entityManager) { 
    this.entityManager = entityManager; 
  } 

  public void create(UserRole userRole) { 
    entityManager.persist(userRole); 
  } 

  public UserRole find(Long userId, String objectType, Long objectId) { 
    Query query = entityManager.createQuery(
      "FROM UserRole ur WHERE ur.user.id=" + 
      userId + 
      " AND ur.objectType='" + 
      objectType + 
      "' AND ur.objectId=" + 
      objectId); 
    List result = query.getResultList(); 
    if (result.size() == 0) 
      return null; 
    return (UserRole)result.get(0); 
  } 

  public void update(UserRole userRole) { 
    entityManager.merge(userRole); 
  } 
 }

 

服务层实现

创建一个 RoleService 接口 (清单 4) 作为 façade， 清单 5 是具体实现。 RoleServiceImpl 的实现很简单，主要是封装了为用户分配角色和查询用户角色。注解 Transactional 用来将方法放置在一个事务中进行。在类声明上的 @Transactional(readOnly = true) 表示默认的事务为只读。 setUserRole 方法需要写入数据到数据库中，因此我们将其 readOnly 属性设置成 false.

清单 4

				
public interface RoleService { 
    public void setUserRole(Long userId, String role, String objectType, Long objectId); 
    public String findRole(Long userId, String objectType, Long objectId); 
 }

清单 5

				
@Transactional(readOnly = true) 
 public class RoleServiceImpl implements RoleService { 

 private UserRoleDao userRoleDao; 

 public void setUserRoleDao(UserRoleDao userRoleDao) { 
    this.userRoleDao = userRoleDao; 
 } 

  @Transactional(readOnly = false) 
  public void setUserRole(Long userId, String role, String objectType, Long objectId) { 
    UserRole userRole = new UserRole(userId, role, objectType, objectId); 
    UserRole userRoleInDB = userRoleDao.find(userId, objectType, objectId); 
    if (null == userRoleInDB) { 
      userRoleDao.create(userRole); 
    } else { 
      userRole.setId(userRoleInDB.getId()); 
      userRoleDao.update(userRole); 
    } 
  } 

  public String findRole(Long userId, String objectType, Long objectId) { 
    UserRole userRole = userRoleDao.find(userId, objectType, objectId); 
    if (userRole == null) { 
      return null; 
    } 
    return userRole.getRole(); 
  } 
 }

 

拦截器的实现

拦截器会在 Action 被执行之前被 Struts 2 框架所调用，我们利用这个特性来完成对用户身份的认证，只有用户具有正确角色方能执行 Action 。具体哪些角色可以执行 Action，需要在 Struts 2 的配置文件中指定，将在下一小节中详细阐述。这一点和 Struts 2 内置的 RolesInterceptor 类似，但我们的拦截器可以通过 objectType 和 objectId 来实现更加细粒度的认证。

要创建一个用于用户角色认证的拦截器。需要让其实现 com.opensymphony.xwork2.interceptor.Interceptor 接口并对 String intercept(ActionInvocation actionInvocation) throws Exception 方法进行实现。 如清单 6 。成员变量 roleService 是通过 Spring 的依赖注入被赋予 RoleServiceImpl 。 allowedRoles 和 disallowedRoles 分别存储了允许和不允许执行 Action 的角色，两者不能同时存在。 objectType 和 objectIdKey 分别表示资源的类型和资源 ID 在 HTTP 请求中的参数名。它们是做为 Interceptor 的参数在 Struts 2 配置文件中进行设置，会自动由 Struts 2 框架填充进来。

清单 6

				
public class RBACInterceptor implements Interceptor { 
   public static final String FORBIDDEN = "forbidden"; 
   private List<String> allowedRoles = new ArrayList<String>(); 
   private List<String> disallowedRoles = new ArrayList<String>(); 
   private RoleService roleService; 
   private String objectType; 
   private String objectIdKey;   
    
   public void setRoleService(RoleService roleService) { 
  this.roleService = roleService; 
   } 

   public void setObjectType(String objectType) { 
    this.objectType = objectType; 
  } 
  public void setObjectIdKey(String objectIdKey) { 
    this.objectIdKey = objectIdKey; 
  } 

  public void setAllowedRoles(String roles) { 
    if (roles != null) 
      allowedRoles = Arrays.asList(roles.split("[ ]*,[ ]*")); 
  } 

  public void setDisallowedRoles(String roles) { 
    if (roles != null) 
      disallowedRoles = Arrays.asList(roles.split("[ ]*,[ ]*")); 
  } 

  public void init() { 
  } 
    
  public void destroy() { 
  } 
    
  public String intercept(ActionInvocation actionInvocation) throws Exception { 
    HttpServletRequest request = ServletActionContext.getRequest(); 
    // Get object id 
    Long objectId = Long.valueOf(request.getParameter(objectIdKey)); 
    Map session = actionInvocation.getInvocationContext().getSession(); 
    // Get current user id 
    Long userId = (Long) session.get(Constant.KEY_CURRENT_USER); 
    // Get the user role 
    String userRole = roleService.findRole(userId, objectType, objectId); 

    if (!isAllowed(userRole)) { 
      // forbid invoking the action 
      return FORBIDDEN; 
    } else { 
      // allow invoking the action 
      return actionInvocation.invoke(); 
    } 
  } 

  // Check if the current user has correct role to invoke the action 
  protected boolean isAllowed(String userRole) { 
    if (allowedRoles.size() > 0) { 
      if (userRole == null) 
        return false; 
      return allowedRoles.contains(userRole); 
    } else if (disallowedRoles.size() > 0) { 
      if (userRole == null) 
        return true; 
      return !disallowedRoles.contains(userRole); 
    } 
    return true; 
  } 
 }

 

在 intercept 方法中我们根据当前用户的 ID，HTTP 请求参数中获得资源的 ID，所存取的资源类型来调用 RoleService 获得用户的角色。 然后再判断该角色是否在 allowedRoles 和 disallowedRoles 中来确定用户是否有权限调用 Action 。如果用户没权限，则将请求发送到名为“forbidden”的 result 。从这里可以看出，用户的角色验证与身份验证的作用完全不同。身份验证是验证用户是否网站注册用户，而角色认证是在用户为注册用户的前提下对用户相对于站 内各种资源扮演的角色的辨别。

上面代码中用到了判断用户是否具有运行 Action 所要求的角色的函数 isAllowed() 。它首先根据 用户 ID 和 Action 作用于的对象的类型和 ID 从数据库查询到用户对应的角色，然后将用户角色与允许角色的列表逐个比较。如果允许角色列表包含用户实际角色则返回真，否则返回假；如果允许角色列表为 空，则将用户角色与禁止角色的列表比较，如果用户的角色被禁止，则返回假，否则返回真。如果两个列表都为空，也返回真。这样既可以对某个 Action 配置允许访问角色列表，也可以配置拒绝访问列表。

使用

首先我需要在 Spring 的配置文件中添加系统中所涉及到各个 POJO，如清单 7 。

清单 7

				
<!-- Data Access Objects --> 
  <bean id="userRoleDao" class="com.sample.security.dao.impl.UserRoleDaoImpl"/> 
   
  <!-- Service Objects --> 
  <bean id="roleService" 
    class="com. sample.security.service.impl.RoleServiceImpl" > 
    <property name="userRoleDao" ref="userRoleDao" /> 
  </bean> 
  
  <!-- Interceptor Objects --> 
  <bean id="RBACInterceptor" scope="prototype" 
    class="com. sample.security.interceptor. RBACInterceptor "> 
    <property name="roleService"  ref="roleService" /> 
  </bean>

 

然后需要在 Struts 配置文件中对需要进行存取控制的 Action 进行配置。首先定义我们实现的拦截器，并把其加到拦截器栈中。在 <interceptors> …… </interceptors> 中添加下面的代码。

<interceptor name="RBAC ” class="RBACInterceptor" />

 

现在我们可以将 RBAC 拦截器添加到任意的 interceptor-stack 中，或者直接配置到任意的 Action 。添加下面清单中的内容到 Struts 2 配置文件中，将能够对在一个日程表中删除会议进行控制。

清单 8

				
<action name="deleteMeeting" class="com.demo.action.DeleteMeetingAction"> 
 <result>/WEB-INF/jsp/deleteMeetingResult.jsp</result> 
 <result name="forbidden">/WEB-INF/jsp/forbidden.jsp</result> 
    <interceptor-ref name="RBAC"> 
        <param name="allowedRoles">admin, owner</param> 
        <param name="objectType">calendar</param> 
 <param name="objectIdKey">id</param> 
 </interceptor-ref> 
 <interceptor-ref name="defaultStack" /> 
 </action>

 

至于用户角色的分配，我们可以定义一个 Action 通过 RoleService 来创建。如下面清单 9 的配置和清单 10 的代码实现了一个 Action 允许日程表的创建者来分配角色给其它人。

清单 9

				
<action name="assignCalendarRole" class="com.demo.action.AssignCalendarRoleAction"> 
 <result>/WEB-INF/jsp/deleteMeetingResult.jsp</result> 
 <result name="forbidden">/WEB-INF/jsp/forbidden.jsp</result> 
    <interceptor-ref name="RBAC"> 
        <param name="allowedRoles">owner</param> 
        <param name="objectType">calendar</param> 
 <param name="objectIdKey">id</param> 
 </interceptor-ref> 
 <interceptor-ref name="defaultStack" /> 
 </action>

清单 10

				
public class AssignCalendarRoleAction extends ActionSupport { 
  private RoleService roleService; 
  private Long userId = 0; 
  private String userRole = "reader"; 
 private Long id = 0; 

  public AssignCalendarRoleAction (RoleService roleService) { 
    this.roleService = roleService; 
  } 

 public String execute() { 
 roleService.setUserRole(userId, userRole, "calendar", id); 
 return SUCCESS; 
  } 
 }

 

结束语

本文介绍了如何在 Spring+Hibernate+Struts2 框架中实现一个应用托管的 RBAC 系统，不同于容器提供的 RBAC，它能够更加细粒度地对各种资源进行存取控制。这里的实现非常简单，还需要许多地方可以进行扩展和完善（比如对用户组的支持），希望能对读者起到 抛砖引玉的作用。