基于表达式引擎SPEL的数据权限控制

2023-12-29 10:29:45

本文介绍抽奖系统将菜单权限改造为数据权限时使用的技术方案 - 基于表达式引擎SPEL的数据权限控制方案

什么是表达式引擎，为什么使用表达式引擎，表达式引擎选型调研分析

可参考：Java 表达式引擎选型调研分析

抽奖系统改造过程

现状： 抽奖系统在改造之前，是基于菜单的权限控制，有菜单权限即可操作所有的抽奖活动，可能导致抽奖用户的信息泄露。
需求： 在创建抽奖活动时，允许添加活动负责人，只有活动负责人、创建人、超管有权限查看、操作该抽奖活动。即：放开菜单权限，所有人都允许创建抽奖活动，但是只允许访问自己有权限的活动
改造思路：
- 通过分析现有接口，除了分页查询接口，其他的例如修改，查看详情，删除，兑奖等相关接口，都是传了抽奖活动drawId的，我们很容易就想到可以通过切面的方式来实现。那么剩下的一个问题是，如何从各类接口参数中识别出drawId字段，这里提供2种思路：通过注解标记，通过Spel表达式引擎
  - 注解标记： 在切面中获取到方法的args，遍历args，再遍历每个arg的field，判断field是否被特定的注解标记（eg：@DrawId），如果是的话则读取这个字段的值，这种方式对于简单的对象还比较好解析，但是对于嵌套比较深的对象，解析起来比较复杂。
  - Spel表达式引擎(参考Spring Cache注解的使用方式)： 直接通过编写spel表达式来解析
改造方案：
1. 梳理出所有需要改造的接口，顺着接口往下理，在访问数据库之前，进行权限判断、拼接sql等操作
  - 这种方式对现有代码的改动很大，还有可能漏改，风险比较高
  - 需要的开发时间和测试时间也较长
2. 基于切面+SPEL的改造方式
  - 几乎不改动现有代码，不影响之前的业务逻辑
  - 统一处理，节省开发和测试回归的时间
  - 数据解析很简单
  - 缺点： 在修改了方法参数的排序、字段名之后如果没有及时调整spel表达式可能导致数据解析错误、失败
3. 基于切面+字段注解的改造方式
  - 也是一种比较好的方案，但是想尝试一下表达式引擎的用法
  - 对于嵌套比较深的对象，解析起来比较复杂

着手开发：

定义注解，用于标记需要拦截的API以及相应的spel表达式，@CheckDataRight

/**
 * @author idle fish
 * @since 2023/12/9
 */
@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface CheckDataRight {
    /**
     * 读取drawId的spel表达式
     *
     * @return
     */
    String value();
}

数据权限拦截切面

	/**
 * drawId数据权限拦截器
 *
 * @author idle fish
 * @since 2023/12/9
 */
@Slf4j
@Component
@Aspect
public class DataRightAop {
 
    /**
     * 如果访问的是页面，则返回这个没有权限的提示页面
     */
    public static final String NO_RIGHTS = "/idle/fish/prize/nodatarights.ms";
    @Resource
    private DrawPrizeService drawPrizeService;
 
    @Around("execution(* com.idle.fish.prize.web.controller.*.*(..)) && @annotation(checkDataRight)")
    public Object checkDataRight(ProceedingJoinPoint point, CheckDataRight checkDataRight) {
        // 初始化spel表达式解析器
        SpelExpressionParser spelExpressionParser = new SpelExpressionParser();
        // 读取当前方法的参数列表
        Object[] args = point.getArgs();
        // 初始化上下文
        StandardEvaluationContext standardEvaluationContext = new StandardEvaluationContext(args);
        // 读取spel表达式，并解析args，读取drawId并转为Long类型
        Long drawId = spelExpressionParser.parseExpression(checkDataRight.value()).getValue(standardEvaluationContext, Long.class);
        HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getRequest();
        HttpServletResponse response = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getResponse();
        // 读取当前登录的用户信息
        AdminContext adminContext = (AdminContext) request.getSession().getAttribute(AdminAuthInterceptor.SESSION_CONTEXT_NAME);
        // 校验权限
        Boolean hasRight = adminContext == null || (adminContext.isAdministrator() || drawPrizeService.hasRight(drawId, adminContext.getAdminId()));
        log.info("当前用户id:{}:name:{},超管:{},活动:{},权限:{}", adminContext == null ? "未登录" : adminContext.getAdminId(), adminContext == null ? "未登录" : adminContext.getName(), adminContext == null ? "未登录" : adminContext.isAdministrator(), drawId, hasRight);
        if (Boolean.TRUE.equals(hasRight)) {
            // 有权限，放行
            try {
                return point.proceed();
            } catch (Throwable e) {
                log.error("aop异常", e);
                return null;
            }
        } else {
            if (request.getRequestURI().endsWith(".ms")) {
                MethodSignature signature = (MethodSignature) point.getSignature();
                Method method = signature.getMethod();
                Class<?> returnType = method.getReturnType();
                if (Objects.equals(ModelAndView.class, returnType)) {
                    // 如果返回的是页面，则转发到没有权限的提示页面
                    try {
                        request.getRequestDispatcher(NO_RIGHTS).forward(request, response);
                        return null;
                    } catch (ServletException | IOException e) {
                        log.error("转发失败", e);
                        return null;
                    }
                } else {
                    // 如果返回的不是页面，则返回没权限的json数据
                    try (ServletOutputStream outputStream = response.getOutputStream()) {
                        outputStream.write(JSON.toJSONBytes(ResponseEntity.failed(null, "您没有当前活动的权限")));
                        response.setCharacterEncoding("utf-8");
                        response.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8_VALUE);
                        outputStream.flush();
                    } catch (IOException e) {
                        log.error("无权限响应写入失败", e);
                    }
                }
            } else {
                try {
                    request.getRequestDispatcher(NO_RIGHTS).forward(request, response);
                } catch (ServletException | IOException e) {
                    log.error("转发失败", e);
                }
            }
            return null;
        }
    }
}

标记需要拦截的接口，编写Spel表达式
拿一个接口举例子：

/**
 * 领奖，取消领奖
 *
 * @param claimBody
 * @return
 */
public ResponseEntity claim(@RequestBody ClaimBody claimBody) {...}
 
 
/**
 * @author idle fish
 * @since 2023/12/8
 */
@Getter
@Setter
public class ClaimBody implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    /**
     * 活动id
     */
    private Long drawId;
    /**
     * 中奖人id
     */
    private Long personId;
    /**
     * 奖项id
     */
    private Long awardSettingId;
    /**
     * 领奖状态
     * 0=取消领奖，1=领奖
     */
    private Integer claimStatus;
}

当前接口的drawId是在claim()方法的第一个参数ClaimBody中的drawId字段，那么对应的spel表达式为：#this[0].drawId
- 表达式含义：结合切面的代码，我们传入的对象是args，是个数组，这个数组的第一个参数即为ClaimBody，读取ClaimBody.drawId即可
  - #this对应args
  - [0]对应args数组第一个值ClaimBody
  - .drawId对应ClaimBody.drawId
验证：

扩展：SPEL表达式引擎使用案例

1. 创建对象，调用方法

SpelExpressionParser spelExpressionParser = new SpelExpressionParser();
Expression expression = spelExpressionParser.parseExpression("new String('good').toUpperCase()");
System.out.println("返回的是String:" + expression.getValue(String.class));
System.out.println("返回的是Object" + expression.getValue());

2. 读取传入的对象的属性进行计算

@Getter
@Setter
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
private static class Item {
    private Integer price;
    private Integer count;
}

// 计算规则
String rule = "price+count";
Item item = new Item(10, 20);
StandardEvaluationContext standardEvaluationContext = new StandardEvaluationContext(item);
Object objVal = new SpelExpressionParser().parseExpression(rule).getValue(standardEvaluationContext);
Integer integerVal = new SpelExpressionParser().parseExpression(rule).getValue(standardEvaluationContext, Integer.class);
System.out.println(objVal);
System.out.println(integerVal);


// 也可以直接通过这种方式来设置rootObject
Object value = new SpelExpressionParser().parseExpression("price*count").getValue(item);
System.out.println(value);

3. null引用与下标越界

@Getter
@Setter
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
private static class Item {
    private Integer price;
    private Integer count;
    private List<String> productNameList;
}
  
    
Item item = new Item();
SpelExpressionParser spelExpressionParser = new SpelExpressionParser();
// 报错，因为productNameList是null
System.out.println(spelExpressionParser.parseExpression("productNameList.get(1)").getValue(item));


Item item = new Item();
// 如果list为null，不会自动初始化
item.setProductNameList(new ArrayList<>());
// 打开数组/集合自动增长
SpelExpressionParser spelExpressionParser = new SpelExpressionParser(new SpelParserConfiguration(true, true));
// 报错，因为productNameList是null
System.out.println(spelExpressionParser.parseExpression("productNameList.size()").getValue(item));
// 需要使用[n]这种方式访问，否则还是会报错
System.out.println(spelExpressionParser.parseExpression("productNameList[10]").getValue(item));
System.out.println(spelExpressionParser.parseExpression("productNameList.size()").getValue(item));

4. 读取属性、数组、集合、Map

Item item = new Item();
item.setPrice(999);
item.setProductNameList(Lists.newArrayList("抽烟", "喝酒", "烫头"));

List<Item> items = new ArrayList<>();
items.add(item);

Map<String, Object> map = new HashMap<>();
map.put("username", "idle fish");

// 通过方括号[n]读取数组,集合
// 通过.读取属性，属性可以直接写属性名，不需要写getter方法
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("[0].price").getValue(items, Integer.class));
// 通过方括号[key]读取map
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("[username]").getValue(map, String.class));

5. 构造集合、Map、数组

// 构造集合
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("{1,2,3}").getValue(List.class));
// 构造集合
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("{1,2,3,3}").getValue(Set.class));
// 构造map
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("{'username':'idle fish','age':188}").getValue(Map.class));
// 构造数组
int[] value = (int[]) new SpelExpressionParser().parseExpression("new int[]{1,2,3}").getValue();
System.out.println(value);

6. 运算

Item item = new Item();
item.setPrice(10);
item.setCount(3);
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price + count").getValue(item, Integer.class));
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price - count").getValue(item, Integer.class));
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price * count").getValue(item, Integer.class));
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price / count").getValue(item, Integer.class));
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price % count").getValue(item, Integer.class));
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price == count").getValue(item, Boolean.class));
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price > count").getValue(item, Boolean.class));
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price >= count").getValue(item, Boolean.class));
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("(price*count) >= 50").getValue(item, Boolean.class));
// 逻辑运算 and or not(!)
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price >= 15 and count>=3").getValue(item));
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price >= 15 or count>=3").getValue(item));
// 三元运算
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("price=(price>=10?15:price)").getValue(item));

7. 赋值

Item rootObject = new Item();
new SpelExpressionParser().parseExpression("price").setValue(rootObject, "99999999");
System.out.println(rootObject);
// 也可以通过get来赋值
Object value = new SpelExpressionParser().parseExpression("count=555").getValue(rootObject);
// 555
System.out.println(value);
System.out.println(rootObject);

8. 变量

Item item = new Item();
// 设置rootObject
StandardEvaluationContext standardEvaluationContext = new StandardEvaluationContext(item);
// 增加变量
standardEvaluationContext.setVariables(new JSONObject().fluentPut("username", "idle fish").fluentPut("age", 29));
SpelExpressionParser spelExpressionParser = new SpelExpressionParser(new SpelParserConfiguration(true, true));
spelExpressionParser.parseExpression("productNameList").setValue(standardEvaluationContext, new ArrayList<>());
System.out.println(item);
// 取值与赋值
spelExpressionParser.parseExpression("productNameList[0]=#username").getValue(standardEvaluationContext);
System.out.println(item);
// 赋值
spelExpressionParser.parseExpression("price=#age").getValue(standardEvaluationContext);
System.out.println(item);

9. #this与#root

// create an array of integers
List<Integer> primes = Lists.newArrayList(2, 3, 5, 7, 11, 13, 17);
ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
StandardEvaluationContext context = new StandardEvaluationContext();
context.setVariable("primes", primes);
List<Integer> primesGreaterThanTen = (List<Integer>) parser.parseExpression(
        //.?[] 用来从集合中选择符合特定条件的元素。在这种情况下，它会遍历 #primes 集合中的每一个元素
        "#primes.?[#this>10]").getValue(context);
System.out.println(primesGreaterThanTen);

10. 方法注册与引用

public void registerFunction(String name, Method m)

// 原始数据
String hello = "hello world";
// 标准评估上下文，并将rootObject传入
StandardEvaluationContext standardEvaluationContext = new StandardEvaluationContext(hello);
// 注册方法
standardEvaluationContext.registerFunction("revert", StringUtils.class.getDeclaredMethod("reverse", String.class));
// 调用注册的方法，并通过this将context中的rootObject传进去
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("#revert(#this)").getValue(standardEvaluationContext));

11. bean引用

在StandardEvaluationContext中设置BeanResolver
在Expression中通过@beanName获取bean

StandardEvaluationContext standardEvaluationContext = new StandardEvaluationContext();
// bean解析
standardEvaluationContext.setBeanResolver(new BeanResolver() {
    @Override
    public Object resolve(EvaluationContext context, String beanName) throws AccessException {
        // 模拟bean解析
        return new String("bean@" + beanName);
    }
});
SpelExpressionParser spelExpressionParser = new SpelExpressionParser();
// 通过@拿到bean
Object value = spelExpressionParser.parseExpression("@userService").getValue(standardEvaluationContext);
System.out.println(value);

12. 避免空指针

在访问属性之前，通过?判定，如果为空则直接返回null

@Getter
@Setter
@ToString
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
private static class Item {
    private Integer price;
    private Integer count;
    private List<String> productNameList;
    private Item item;
}
 
    
Item item = new Item();
// 当前item的item字段为null，如果直接调用.priceInt会报错，但是在访问属性之前标记?，那么为空的话程序直接返回null，不会再往下执行
System.out.println(new SpelExpressionParser().parseExpression("item?.price").getValue(item));

13. 集合与map操作

@Getter
@Setter
@ToString
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
private static class Item {
    private Integer price;
    private Integer count;
    private List<String> productNameList;
    private Map<String, Integer> studentScoreMap;
}
    
    
Item item = new Item();
// 这种方式会将整个花括号中的内容当成一个字符串，最终list中只有一个字符串
new SpelExpressionParser().parseExpression("productNameList").setValue(item, "{'抽烟','喝酒','烫头','',null}");
// 先通过表达式将字符串转为list，再setValue
new SpelExpressionParser().parseExpression("productNameList").setValue(item, new SpelExpressionParser().parseExpression("{'抽烟','喝酒','烫头','',null}").getValue(List.class));
// 将字符串转为map，并设值
new SpelExpressionParser().parseExpression("studentScoreMap").setValue(item, new SpelExpressionParser().parseExpression("{'Tim':59,'李四维':69,'青青':99,'juicy':89}").getValue(Map.class));
// 新建计算上下文，并设置rootObject
StandardEvaluationContext standardEvaluationContext = new StandardEvaluationContext(item);
// 注册方法
standardEvaluationContext.registerFunction("StringUtils_isNotBlank", StringUtils.class.getDeclaredMethod("isNotBlank", CharSequence.class));
// 通过.?[表达式]过滤集合，并产生一个新的集合
// 通过#methodName调用上面注册的方法
// 通过#this，引用list当前循环的元素
List filteredList = new SpelExpressionParser().parseExpression("productNameList.?[#StringUtils_isNotBlank(#this)]").getValue(standardEvaluationContext, List.class);
System.out.println(item.getProductNameList());
System.out.println(filteredList);

// 通过value过滤数据
Map value = new SpelExpressionParser().parseExpression("studentScoreMap.?[value<60]").getValue(standardEvaluationContext, Map.class);
// 通过key即可引用当前键值对的key
Map value2 = new SpelExpressionParser().parseExpression("studentScoreMap.?[key=='juicy']").getValue(standardEvaluationContext, Map.class);
// .^[表达式] 获取匹配的第一个元素
Map first = new SpelExpressionParser().parseExpression("studentScoreMap.^[value>60]").getValue(standardEvaluationContext, Map.class);
// .$[表达式] 获取匹配的最后一个元素
Map last = new SpelExpressionParser().parseExpression("studentScoreMap.$[value>60]").getValue(standardEvaluationContext, Map.class);
// .![表达式] 根据表达式生成一个新的集合
Set nameSet = new SpelExpressionParser().parseExpression("studentScoreMap.![key]").getValue(standardEvaluationContext, Set.class);
System.out.println(item.getStudentScoreMap());
System.out.println(value);
System.out.println(value2);
System.out.println(first);
System.out.println(last);
System.out.println(nameSet);

英文教程：https://docs.spring.io/spring-framework/docs/5.3.25/reference/html/core.html#expressions
中文教程：https://itmyhome.com/spring/expressions.html

文章来源:https://blog.csdn.net/futao__/article/details/135283352
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