面试题：Java认证与授权机制深度优化

1. 缓存机制优化

在认证与授权流程中，很多信息是重复使用的，比如用户的权限信息等。可以使用缓存来存储这些信息，避免每次都从数据库或其他持久化存储中查询。

使用Guava Cache：

import com.google.common.cache.Cache;
import com.google.common.cache.CacheBuilder;

public class AuthCache {
    private static final Cache<String, Object> cache = CacheBuilder.newBuilder()
           .maximumSize(1000)
           .build();

    public static void put(String key, Object value) {
        cache.put(key, value);
    }

    public static Object get(String key) {
        return cache.getIfPresent(key);
    }
}

在认证授权方法中，可以先从缓存中获取用户权限等信息：

public boolean hasPermission(String userId, String permission) {
    String cacheKey = userId + ":" + permission;
    Object result = AuthCache.get(cacheKey);
    if (result != null) {
        return (boolean) result;
    }
    // 如果缓存中没有，查询数据库等持久化存储
    boolean hasPermission = queryFromDB(userId, permission);
    AuthCache.put(cacheKey, hasPermission);
    return hasPermission;
}

使用Redis缓存：

import redis.clients.jedis.Jedis;

public class RedisAuthCache {
    private static final Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);

    public static void put(String key, String value) {
        jedis.set(key, value);
    }

    public static String get(String key) {
        return jedis.get(key);
    }
}

类似地，在认证授权逻辑中：

public boolean hasPermission(String userId, String permission) {
    String cacheKey = userId + ":" + permission;
    String result = RedisAuthCache.get(cacheKey);
    if (result != null) {
        return Boolean.parseBoolean(result);
    }
    boolean hasPermission = queryFromDB(userId, permission);
    RedisAuthCache.put(cacheKey, String.valueOf(hasPermission));
    return hasPermission;
}

2. 分布式认证服务

在高并发场景下，单点的认证服务可能成为性能瓶颈。可以采用分布式认证服务，例如使用OAuth 2.0的一些框架（如Spring Security OAuth2）搭建分布式认证中心。

Spring Security OAuth2 分布式认证示例：在认证服务器配置类中：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.authentication.AuthenticationManager;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.configurers.ClientDetailsServiceConfigurer;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configuration.AuthorizationServerConfigurerAdapter;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configuration.EnableAuthorizationServer;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configurers.AuthorizationServerEndpointsConfigurer;
import org.springframework.security.oauth2.provider.token.TokenStore;
import org.springframework.security.oauth2.provider.token.store.JwtTokenStore;

@Configuration
@EnableAuthorizationServer
public class AuthorizationServerConfig extends AuthorizationServerConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private AuthenticationManager authenticationManager;

    @Override
    public void configure(ClientDetailsServiceConfigurer clients) throws Exception {
        clients.inMemory()
               .withClient("clientId")
               .secret("{noop}secret")
               .authorizedGrantTypes("authorization_code", "refresh_token")
               .scopes("read", "write")
               .redirectUris("http://localhost:8080/login");
    }

    @Override
    public void configure(AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpoints) throws Exception {
        endpoints.authenticationManager(authenticationManager)
               .tokenStore(tokenStore());
    }

    private TokenStore tokenStore() {
        return new JwtTokenStore(jwtAccessTokenConverter());
    }

    // 省略JwtAccessTokenConverter等配置
}

资源服务器配置类：

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configuration.EnableResourceServer;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configuration.ResourceServerConfigurerAdapter;

@Configuration
@EnableResourceServer
public class ResourceServerConfig extends ResourceServerConfigurerAdapter {
    @Override
    public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
               .antMatchers("/api/**").authenticated()
               .anyRequest().permitAll();
    }
}

通过这种方式，不同的服务可以通过统一的认证中心进行认证和授权，减轻单个服务的认证压力。

3. 权限预加载

在系统启动时，将常用的权限信息预加载到内存中，避免在运行时频繁查询数据库。

基于Spring的权限预加载：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.List;

@Component
public class PermissionPreloader implements CommandLineRunner {

    @Autowired
    private PermissionService permissionService;

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        List<String> allPermissions = permissionService.getAllPermissions();
        // 这里可以将allPermissions存储到缓存或者全局变量中
        // 例如 AuthCache.put("allPermissions", allPermissions);
    }
}

在权限校验方法中：

public boolean hasPermission(String userId, String permission) {
    // 从预加载的权限信息中获取用户权限
    List<String> allPermissions = (List<String>) AuthCache.get("allPermissions");
    if (allPermissions != null) {
        // 这里简单示例，实际可能需要更复杂的逻辑
        return allPermissions.contains(permission);
    }
    // 如果预加载信息没有，再查询数据库
    return queryFromDB(userId, permission);
}

通过以上缓存机制、分布式认证服务和权限预加载等优化措施，可以有效减少认证与授权流程中的资源消耗和响应延迟，提升高并发企业级Java应用的性能。

面试题：Java认证与授权机制深度优化

知识考点

面试题答案

1. 缓存机制优化

2. 分布式认证服务

3. 权限预加载