Shiro安全框架入门篇

Posted 2020-10-20 薄荷加冰1

一、Shiro框架介绍

Apache Shiro是Java的一个安全框架，旨在简化身份验证和授权。Shiro在JavaSE和JavaEE项目中都可以使用。它主要用来处理身份认证，授权，企业会话管理和加密等。Shiro的具体功能点如下：

（1）身份认证/登录，验证用户是不是拥有相应的身份； 
（2）授权，即权限验证，验证某个已认证的用户是否拥有某个权限；即判断用户是否能做事情，常见的如：验证某个用户是否拥有某个角色。或者细粒度的验证某个用户对某个资源是否具有某个权限； 
（3）会话管理，即用户登录后就是一次会话，在没有退出之前，它的所有信息都在会话中；会话可以是普通JavaSE环境的，也可以是如Web环境的； 
（4）加密，保护数据的安全性，如密码加密存储到数据库，而不是明文存储； 
（5）Web支持，可以非常容易的集成到Web环境； 
Caching：缓存，比如用户登录后，其用户信息、拥有的角色/权限不必每次去查，这样可以提高效率； 
（6）shiro支持多线程应用的并发验证，即如在一个线程中开启另一个线程，能把权限自动传播过去； 
（7）提供测试支持； 
（8）允许一个用户假装为另一个用户（如果他们允许）的身份进行访问； 
（9）记住我，这个是非常常见的功能，即一次登录后，下次再来的话不用登录了。

Shiro可以非常容易的开发出足够好的应用，其不仅可以用在JavaSE环境，也可以用在JavaEE环境。Shiro可以帮助我们完成：认证、授权、加密、会话管理、与Web集成、缓存等。这不就是我们想要的嘛，而且Shiro的API也是非常简单；其基本功能点如下图所示：

 

Authentication：身份认证/登录，验证用户是不是拥有相应的身份；

Authorization：授权，即权限验证，验证某个已认证的用户是否拥有某个权限；即判断用户是否能做事情，常见的如：验证某个用户是否拥有某个角色。或者细粒度的验证某个用户对某个资源是否具有某个权限；

Session Manager：会话管理，即用户登录后就是一次会话，在没有退出之前，它的所有信息都在会话中；会话可以是普通JavaSE环境的，也可以是如Web环境的；

Cryptography：加密，保护数据的安全性，如密码加密存储到数据库，而不是明文存储；

Web Support：Web支持，可以非常容易的集成到Web环境；

Caching：缓存，比如用户登录后，其用户信息、拥有的角色/权限不必每次去查，这样可以提高效率；

Concurrency：shiro支持多线程应用的并发验证，即如在一个线程中开启另一个线程，能把权限自动传播过去；

Testing：提供测试支持；

Run As：允许一个用户假装为另一个用户（如果他们允许）的身份进行访问；

Remember Me：记住我，这个是非常常见的功能，即一次登录后，下次再来的话不用登录了。

记住一点，Shiro不会去维护用户、维护权限；这些需要我们自己去设计/提供；然后通过相应的接口注入给Shiro即可。

接下来我们分别从外部和内部来看看Shiro的架构，对于一个好的框架，从外部来看应该具有非常简单易于使用的API，且API契约明确；从内部来看的话，其应该有一个可扩展的架构，即非常容易插入用户自定义实现，因为任何框架都不能满足所有需求。

首先，我们从外部来看Shiro吧，即从应用程序角度的来观察如何使用Shiro完成工作。如下图：

 

可以看到：应用代码直接交互的对象是Subject，也就是说Shiro的对外API核心就是Subject；其每个API的含义：

Subject：主体，代表了当前“用户”，这个用户不一定是一个具体的人，与当前应用交互的任何东西都是Subject，如网络爬虫，机器人等；即一个抽象概念；所有Subject都绑定到SecurityManager，与Subject的所有交互都会委托给SecurityManager；可以把Subject认为是一个门面；SecurityManager才是实际的执行者；

SecurityManager：安全管理器；即所有与安全有关的操作都会与SecurityManager交互；且它管理着所有Subject；可以看出它是Shiro的核心，它负责与后边介绍的其他组件进行交互，如果学习过SpringMVC，你可以把它看成DispatcherServlet前端控制器；

Realm：域，Shiro从从Realm获取安全数据（如用户、角色、权限），就是说SecurityManager要验证用户身份，那么它需要从Realm获取相应的用户进行比较以确定用户身份是否合法；也需要从Realm得到用户相应的角色/权限进行验证用户是否能进行操作；可以把Realm看成DataSource，即安全数据源。

也就是说对于我们而言，最简单的一个Shiro应用：

1、应用代码通过Subject来进行认证和授权，而Subject又委托给SecurityManager；

2、我们需要给Shiro的SecurityManager注入Realm，从而让SecurityManager能得到合法的用户及其权限进行判断。

从以上也可以看出，Shiro不提供维护用户/权限，而是通过Realm让开发人员自己注入。

接下来我们来从Shiro内部来看下Shiro的架构，如下图所示：

Subject：主体，可以看到主体可以是任何可以与应用交互的“用户”；

SecurityManager：相当于SpringMVC中的DispatcherServlet或者Struts2中的FilterDispatcher；是Shiro的心脏；所有具体的交互都通过SecurityManager进行控制；它管理着所有Subject、且负责进行认证和授权、及会话、缓存的管理。

Authenticator：认证器，负责主体认证的，这是一个扩展点，如果用户觉得Shiro默认的不好，可以自定义实现；其需要认证策略（Authentication Strategy），即什么情况下算用户认证通过了；

Authrizer：授权器，或者访问控制器，用来决定主体是否有权限进行相应的操作；即控制着用户能访问应用中的哪些功能；

Realm：可以有1个或多个Realm，可以认为是安全实体数据源，即用于获取安全实体的；可以是JDBC实现，也可以是LDAP实现，或者内存实现等等；由用户提供；注意：Shiro不知道你的用户/权限存储在哪及以何种格式存储；所以我们一般在应用中都需要实现自己的Realm；

SessionManager：如果写过Servlet就应该知道Session的概念，Session呢需要有人去管理它的生命周期，这个组件就是SessionManager；而Shiro并不仅仅可以用在Web环境，也可以用在如普通的JavaSE环境、EJB等环境；所有呢，Shiro就抽象了一个自己的Session来管理主体与应用之间交互的数据；这样的话，比如我们在Web环境用，刚开始是一台Web服务器；接着又上了台EJB服务器；这时想把两台服务器的会话数据放到一个地方，这个时候就可以实现自己的分布式会话（如把数据放到Memcached服务器）；

SessionDAO：DAO大家都用过，数据访问对象，用于会话的CRUD，比如我们想把Session保存到数据库，那么可以实现自己的SessionDAO，通过如JDBC写到数据库；比如想把Session放到Memcached中，可以实现自己的Memcached SessionDAO；另外SessionDAO中可以使用Cache进行缓存，以提高性能；

CacheManager：缓存控制器，来管理如用户、角色、权限等的缓存的；因为这些数据基本上很少去改变，放到缓存中后可以提高访问的性能

Cryptography：密码模块，Shiro提高了一些常见的加密组件用于如密码加密/解密的。

二、Shiro实例详细说明

这里有必要说清楚”shiroFilter” 这个bean里面的各个属性property的含义：

（1）securityManager：这个属性是必须的，没什么好说的，就这样配置就好。 
（2）loginUrl：没有登录的用户请求需要登录的页面时自动跳转到登录页面，可配置也可不配置。 
（3）successUrl：登录成功默认跳转页面，不配置则跳转至”/”，一般可以不配置，直接通过代码进行处理。 
（4）unauthorizedUrl：没有权限默认跳转的页面。 
（5）filterChainDefinitions，对于过滤器就有必要详细说明一下：

1）Shiro验证URL时,URL匹配成功便不再继续匹配查找(所以要注意配置文件中的URL顺序,尤其在使用通配符时)，故filterChainDefinitions的配置顺序为自上而下,以最上面的为准

2）当运行一个Web应用程序时,Shiro将会创建一些有用的默认Filter实例,并自动地在[main]项中将它们置为可用自动地可用的默认的Filter实例是被DefaultFilter枚举类定义的,枚举的名称字段就是可供配置的名称

3）通常可将这些过滤器分为两组：

anon,authc,authcBasic,user是第一组认证过滤器

perms,port,rest,roles,ssl是第二组授权过滤器

注意user和authc不同：当应用开启了rememberMe时,用户下次访问时可以是一个user,但绝不会是authc,因为authc是需要重新认证的 
user表示用户不一定已通过认证,只要曾被Shiro记住过登录状态的用户就可以正常发起请求,比如rememberMe

说白了,以前的一个用户登录时开启了rememberMe,然后他关闭浏览器,下次再访问时他就是一个user,而不会authc

4)举几个例子 
/admin=authc,roles[admin] 表示用户必需已通过认证,并拥有admin角色才可以正常发起’/admin’请求 
/edit=authc,perms[admin:edit] 表示用户必需已通过认证,并拥有admin:edit权限才可以正常发起’/edit’请求 
/home=user 表示用户不一定需要已经通过认证,只需要曾经被Shiro记住过登录状态就可以正常发起’/home’请求

5)各默认过滤器常用如下(注意URL Pattern里用到的是两颗星,这样才能实现任意层次的全匹配) 
/admins/**=anon 无参,表示可匿名使用,可以理解为匿名用户或游客 
/admins/user/**=authc 无参,表示需认证才能使用 
/admins/user/**=authcBasic 无参,表示httpBasic认证 
/admins/user/**=user 无参,表示必须存在用户,当登入操作时不做检查 
/admins/user/**=ssl 无参,表示安全的URL请求,协议为https 
/admins/user/*=perms[user:add:] 
参数可写多个,多参时必须加上引号,且参数之间用逗号分割,如/admins/user/*=perms[“user:add:,user:modify:*”] 
当有多个参数时必须每个参数都通过才算通过,相当于isPermitedAll()方法 
/admins/user/**=port[8081] 
当请求的URL端口不是8081时,跳转到schemal://serverName:8081?queryString 
其中schmal是协议http或https等,serverName是你访问的Host,8081是Port端口,queryString是你访问的URL里的?后面的参数 
/admins/user/**=rest[user] 
根据请求的方法,相当于/admins/user/**=perms[user:method],其中method为post,get,delete等 
/admins/user/**=roles[admin] 
参数可写多个,多个时必须加上引号,且参数之间用逗号分割,如/admins/user/**=roles[“admin,guest”] 
当有多个参数时必须每个参数都通过才算通过,相当于hasAllRoles()方法

获取用户信息

protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authcToken)
            throws AuthenticationException {

        UsernamePasswordToken token = (UsernamePasswordToken) authcToken;
        User user = userDAO.findUser(token.getUsername());
        if (user != null) {
            return new SimpleAuthenticationInfo(user.getId(), user.getPassword(), getName());
        } else {
            return null;
        }
    }

获取相关权限

protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
        Long userId = (Long) principals.fromRealm(getName()).iterator().next();
        User user = userDAO.getUser(userId);
        
        if(user!=null){
            SimpleAuthorizationInfo info= new SimpleAuthorizationInfo();
            for(Role role :user.getRoles()){
                info.addRole(role.getName());
                info.addStringPermissions(role.getPermissions());
            }
            return info;
        } else{
            return null;
        }
    }