java与es8实战之五：SpringBoot应用中操作es8(带安全检查：https、账号密码、API Key)

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本篇概览

本篇是《java与es8实战》系列的第五篇，总体目标明确：实战在SpringBoot应用中操作elasticsearch8，今天的重点是SpringBoot应用连接带有安全检查的elasticsearch8服务端
连接需要安全检查的elasticsearch8是为了更接近真实环境，首先，连接是基于自签证书的https协议，其次，认证方式有两种

第一种是账号密码
第二种是es服务端授权的API Key

以上两种认证方式，在今天的实战中都会尝试，再加上前文《java与es8实战之四：SpringBoot应用中操作es8(无安全检查)》，可以小小的梳理一下SpringBoot应用连接es8的方式了，如下所示，直连、证书+账号密码、证书+API key等三种

今天的实战总体目标可以拆解为两个子任务

在SpringBoot中连接elasticsearch8
在SpringBoot中使用elasticsearch8官方的Java API Client

接下来直接开始

部署elasticsearch集群(需要安全检查)

关于快速部署elasticsearch集群(需要安全检查)，可以参考《docker-compose快速部署elasticsearch-8.x集群+kibana》

创建API Key

除了账号密码，ES还提供了一种安全的访问方式：API Key，java应用持有es签发的API Key也能顺利发送指令到es，接下来咱们先生成API Key，再在应用中使用此API Key
《docker-compose快速部署elasticsearch-8.x集群+kibana》一文中，的咱们将自签证书从容器中复制出来了，现在在证书所在目录执行以下命令，注意参数expiration代表这个ApiKey的有效期，我这里随意设置为10天

curl -X POST "https://localhost:9200/_security/api_key?pretty" \
--cacert es01.crt \
-u elastic:123456 \
-H 'Content-Type: application/json' \
-d'
{"name": "my-api-key-10d","expiration": "10d"
}
'

会收到以下响应，其中的encoded字段就是API Key

{"id" : "eUV1V4EBucGIxpberGuJ","name" : "my-api-key-10d","expiration" : 1655893738633,"api_key" : "YyhSTh9ETz2LKBk3-Iy2ew","encoded" : "ZVVWMVY0RUJ1Y0dJeHBiZXJHdUo6WXloU1RoOUVUejJMS0JrMy1JeTJldw=="
}

Java应用连接elasticsearch的核心套路

不论是直连，还是带安全检查的连接，亦或是与SpringBoot的集成使之更方便易用，都紧紧围绕着一个不变的核心套路，该套路由两部分组成，掌握了它们就能在各种条件下成功连接es

首先，是builder pattern，连接es有关的代码，各种对象都是其builder对象的build方法创建的，建议您提前阅读《java与es8实战之一》一文，看完后，满屏的builder代码可以从丑变成美…
其次，就是java应用能向es发请求的关键：ElasticsearchClient对象，该对象的创建是有套路的，如下图，先创建RestClient，再基于RestClient创建ElasticsearchTransport，最后基于ElasticsearchTransport创建ElasticsearchClient，这是个固定的套路，咱们后面的操作都是基于此的，可能会加一点东西，但不会改变流程和图中的对象

准备完毕，开始写代码

新建子工程

为了便于管理依赖库版本和源码，《java与es8实战》系列的所有代码都以子工程的形式存放在父工程elasticsearch-tutorials中
《java与es8实战之二：实战前的准备工作》一文说明了创建父工程的详细过程
在父工程elasticsearch-tutorials中新建名为crud-with-security的子工程，其pom.xml内容如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><!-- 请改为自己项目的parent坐标 --><parent><artifactId>elasticsearch-tutorials</artifactId><groupId>com.bolingcavalry</groupId><version>1.0-SNAPSHOT</version><relativePath>../pom.xml</relativePath></parent><modelVersion>4.0.0</modelVersion><groupId>com.bolingcavalry</groupId><!-- 请改为自己项目的artifactId --><artifactId>crud-with-security</artifactId><packaging>jar</packaging><!-- 请改为自己项目的name --><name>crud-with-security</name><version>1.0-SNAPSHOT</version><url>https://github.com/zq2599</url><!--不用spring-boot-starter-parent作为parent时的配置--><dependencyManagement><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId><version>${springboot.version}</version><type>pom</type><scope>import</scope></dependency></dependencies></dependencyManagement><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId></dependency><!-- 不加这个，configuration类中，IDEA总会添加一些提示 --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId><optional>true</optional></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId><scope>test</scope><!-- exclude junit 4 --><exclusions><exclusion><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId></exclusion></exclusions></dependency><!-- junit 5 --><dependency><groupId>org.junit.jupiter</groupId><artifactId>junit-jupiter-api</artifactId><scope>test</scope></dependency><dependency><groupId>org.junit.jupiter</groupId><artifactId>junit-jupiter-engine</artifactId><scope>test</scope></dependency><!-- elasticsearch引入依赖  start --><dependency><groupId>co.elastic.clients</groupId><artifactId>elasticsearch-java</artifactId></dependency><dependency><groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId><artifactId>jackson-databind</artifactId></dependency><!-- 使用spring boot Maven插件时需要添加该依赖 --><dependency><groupId>jakarta.json</groupId><artifactId>jakarta.json-api</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency></dependencies><build><plugins><!-- 需要此插件，在执行mvn test命令时才会执行单元测试 --><plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId><version>3.0.0-M4</version><configuration><skipTests>false</skipTests></configuration></plugin><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId><configuration><excludes><exclude><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></exclude></excludes></configuration></plugin></plugins><resources><resource><directory>src/main/resources</directory><includes><include>**/*.*</include></includes></resource></resources></build>
</project>

配置文件

为了成功连接es，需要两个配置文件：SpringBoot常规的配置application.yml和es的自签证书
首先是application.yml，如下所示，因为本篇要验证两种授权方式，所以账号、密码、apiKey全部填写在配置文件中，如下所示

elasticsearch:username: elasticpasswd: 123456apikey: ZVVWMVY0RUJ1Y0dJeHBiZXJHdUo6WXloU1RoOUVUejJMS0JrMy1JeTJldw==# 多个IP逗号隔开hosts: 127.0.0.1:9200

接下来是es的自签证书，这是SpringBoot应用在向es8发起https请求时需要用到的，在《docker-compose快速部署elasticsearch-8.x集群+kibana》一文中已经将其成功从容器中复制出来，现在请将其放在application.yml文件所在位置，如下图

编码：启动类

SpringBoot启动类，平淡无奇的那种

@SpringBootApplication
public class SecurityApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SecurityApplication.class, args);}
}

编码：配置文件

接下来是全文的重点：通过Config类向Spring环境注册服务bean，这里有这两处要注意的地方
第一个要注意的地方：向Spring环境注册的服务bean一共有两个，它们都是ElasticsearchClient类型，一个基于账号密码认证，另一个基于apiKey认证
第二个要注意的地方：SpringBoot向es服务端发起的是https请求，这就要求在建立连接的时候使用正确的证书，也就是刚才咱们从容器中复制出来再放入application.yml所在目录的es01.crt文件，使用证书的操作发生在创建ElasticsearchTransport对象的时候，属于前面总结的套路步骤中的一步，如下图红框所示

配置类的详细代码如下，有几处需要注意的地方稍后会说明

package com.bolingcavalry.security.config;import co.elastic.clients.elasticsearch.ElasticsearchClient;
import co.elastic.clients.json.jackson.JacksonJsonpMapper;
import co.elastic.clients.transport.ElasticsearchTransport;
import co.elastic.clients.transport.rest_client.RestClientTransport;
import lombok.Setter;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.http.Header;
import org.apache.http.HttpHost;
import org.apache.http.auth.AuthScope;
import org.apache.http.auth.UsernamePasswordCredentials;
import org.apache.http.client.CredentialsProvider;
import org.apache.http.conn.ssl.NoopHostnameVerifier;
import org.apache.http.impl.client.BasicCredentialsProvider;
import org.apache.http.impl.nio.client.HttpAsyncClientBuilder;
import org.apache.http.message.BasicHeader;
import org.apache.http.ssl.SSLContextBuilder;
import org.apache.http.ssl.SSLContexts;
import org.elasticsearch.client.RestClient;
import org.elasticsearch.client.RestClientBuilder;
import org.elasticsearch.client.RestClientBuilder.HttpClientConfigCallback;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.util.StringUtils;import javax.net.ssl.SSLContext;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.security.KeyManagementException;
import java.security.KeyStore;
import java.security.KeyStoreException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.cert.Certificate;
import java.security.cert.CertificateException;
import java.security.cert.CertificateFactory;@ConfigurationProperties(prefix = "elasticsearch") //配置的前缀
@Configuration
@Slf4j
public class ClientConfig {@Setterprivate String hosts;@Setterprivate String username;@Setterprivate String passwd;@Setterprivate String apikey;/*** 解析配置的字符串，转为HttpHost对象数组* @return*/private HttpHost[] toHttpHost() {if (!StringUtils.hasLength(hosts)) {throw new RuntimeException("invalid elasticsearch configuration");}String[] hostArray = hosts.split(",");HttpHost[] httpHosts = new HttpHost[hostArray.length];HttpHost httpHost;for (int i = 0; i < hostArray.length; i++) {String[] strings = hostArray[i].split(":");httpHost = new HttpHost(strings[0], Integer.parseInt(strings[1]), "https");httpHosts[i] = httpHost;}return httpHosts;}@Beanpublic ElasticsearchClient clientByPasswd() throws Exception {ElasticsearchTransport transport = getElasticsearchTransport(username, passwd, toHttpHost());return new ElasticsearchClient(transport);}private static SSLContext buildSSLContext() {ClassPathResource resource = new ClassPathResource("es01.crt");SSLContext sslContext = null;try {CertificateFactory factory = CertificateFactory.getInstance("X.509");Certificate trustedCa;try (InputStream is = resource.getInputStream()) {trustedCa = factory.generateCertificate(is);}KeyStore trustStore = KeyStore.getInstance("pkcs12");trustStore.load(null, null);trustStore.setCertificateEntry("ca", trustedCa);SSLContextBuilder sslContextBuilder = SSLContexts.custom().loadTrustMaterial(trustStore, null);sslContext = sslContextBuilder.build();} catch (CertificateException | IOException | KeyStoreException | NoSuchAlgorithmException |KeyManagementException e) {log.error("ES连接认证失败", e);}return sslContext;}private static ElasticsearchTransport getElasticsearchTransport(String username, String passwd, HttpHost...hosts) {// 账号密码的配置final CredentialsProvider credentialsProvider = new BasicCredentialsProvider();credentialsProvider.setCredentials(AuthScope.ANY, new UsernamePasswordCredentials(username, passwd));// 自签证书的设置，并且还包含了账号密码HttpClientConfigCallback callback = httpAsyncClientBuilder -> httpAsyncClientBuilder.setSSLContext(buildSSLContext()).setSSLHostnameVerifier(NoopHostnameVerifier.INSTANCE).setDefaultCredentialsProvider(credentialsProvider);// 用builder创建RestClient对象RestClient client = RestClient.builder(hosts).setHttpClientConfigCallback(callback).build();return new RestClientTransport(client, new JacksonJsonpMapper());}private static ElasticsearchTransport getElasticsearchTransport(String apiKey, HttpHost...hosts) {// 将ApiKey放入header中Header[] headers = new Header[] {new BasicHeader("Authorization", "ApiKey " + apiKey)};// es自签证书的设置HttpClientConfigCallback callback = httpAsyncClientBuilder -> httpAsyncClientBuilder.setSSLContext(buildSSLContext()).setSSLHostnameVerifier(NoopHostnameVerifier.INSTANCE);// 用builder创建RestClient对象RestClient client = RestClient.builder(hosts).setHttpClientConfigCallback(callback).setDefaultHeaders(headers).build();return new RestClientTransport(client, new JacksonJsonpMapper());}@Beanpublic ElasticsearchClient clientByApiKey() throws Exception {ElasticsearchTransport transport = getElasticsearchTransport(apikey, toHttpHost());return new ElasticsearchClient(transport);}
}

上述代码有以下几处需要注意

这个配置类为业务代码提供了两个服务bean，作用是操作es，这两个服务bean分别由clientByPasswd和clientByApiKey两个方法负责提供
名为getElasticsearchTransport的方法有两个，分别负责配置两种鉴权方式：账号密码和apiKey
设置证书的操作被封装在buildSSLContext方法中，在创建ElasticsearchTransport对象的时候会用到

编码：业务类

既然两个ElasticsearchClient对象都已经注册到Spring环境，那么只要在业务类中注入就能用来操作es了
新建业务类ESService.java，如下，可见通过Resource注解选择了账号密码鉴权的ElasticsearchClient对象

package com.bolingcavalry.security.service;import co.elastic.clients.elasticsearch.ElasticsearchClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;import javax.annotation.Resource;
import java.io.IOException;@Service
public class ESService {@Resource(name="clientByPasswd")private ElasticsearchClient elasticsearchClient;public void addIndex(String name) throws IOException {elasticsearchClient.indices().create(c -> c.index(name));}public boolean indexExists(String name) throws IOException {return elasticsearchClient.indices().exists(b -> b.index(name)).value();}public void delIndex(String name) throws IOException {elasticsearchClient.indices().delete(c -> c.index(name));}
}

至此，基本功能算是开发完成了，接下来编写单元测试代码，验证能否成功操作es8

编码：单元测试

新增单元测试类ESServiceTest.java，如下，功能是调用业务类ESService执行创建、删除、查找等索引操作

package com.bolingcavalry.security.service;import org.junit.jupiter.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;@SpringBootTest
class ESServiceTest {@AutowiredESService esService;@Testvoid addIndex() throws Exception {String indexName = "test_index";Assertions.assertFalse(esService.indexExists(indexName));esService.addIndex(indexName);Assertions.assertTrue(esService.indexExists(indexName));esService.delIndex(indexName);Assertions.assertFalse(esService.indexExists(indexName));}
}

编码完成，开始验证

验证：账号密码鉴权

现在ESService中使用的es服务类是账号密码鉴权的，运行单元测试，看看是否可以成功操作ES，如下图，符合预期

验证：ApiKey鉴权

再来试试ApiKey鉴权操作es，修改ESService.java源码，改动如下图红框所示
为了检查创建的索引是否符合预期，注释掉单元测试类中删除索引的代码，如下图，如此一来，单元测试执行完成后，新增的索引还保留在es环境中
再执行一次单元测试，依旧符合预期
用eshead查看，可见索引创建成功
至此，SpringBoot操作带有安全检查的elasticsearch8的实战就完成了，在SpringData提供elasticsearch8操作的库之前，基于es官方原生client库的操作是常见的elasticsearch8访问方式，希望本文能给您一些参考

源码下载

本篇实战的完整源码可在GitHub下载到，地址和链接信息如下表所示(https://github.com/zq2599/blog_demos)

名称	链接	备注
项目主页	https://github.com/zq2599/blog_demos	该项目在GitHub上的主页
git仓库地址(https)	https://github.com/zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，https协议
git仓库地址(ssh)	git@github.com:zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，ssh协议

这个git项目中有多个文件夹，本次实战的源码在elasticsearch-tutorials文件夹下，如下图红框
elasticsearch-tutorials是个父工程，里面有多个module，本篇实战的module是crud-with-security，如下图红框

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