shiro
1.shiro的简介：
简介
Apache Shiro 是 Java 的一个安全框架。目前，使用 Apache Shiro 的人越来越多，因为它相当简单，对比 Spring Security，可能没有 Spring Security 做的功能强大，但是在实际工作时可能并不需要那么复杂的东西，所以使用小而简单的 Shiro 就足够了。对于它俩到底哪个好，这个不必纠结，能更简单的解决项目问题就好了。
本教程只介绍基本的 Shiro 使用，不会过多分析源码等，重在使用。
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：
image
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：
image
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：
应用代码通过 Subject 来进行认证和授权，而 Subject 又委托给 SecurityManager；
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：
image
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。
2. Shiro实例详细说明
本实例环境：eclipse + jdk8
本实例采用的主要技术：spring + springmvc + shiro
假设已经配置好了spring和springmvc的情况下，还需要引入shiro以及shiro集成到spring的包，
web.xml的配置：
<context-param>
<param-name>contextConfigLocation</param-name>
<param-value>classpath:applicationContext.xml</param-value>
</context-param>
<!-- Bootstraps the root web application context before servlet initialization -->
<listener>
<listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
</listener>
<!-- The front controller of this Spring Web application, responsible for handling all application requests -->
<servlet>
<servlet-name>spring</servlet-name>
<servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
<load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
<!-- Map all requests to the DispatcherServlet for handling -->
<servlet-mapping>
<servlet-name>spring</servlet-name>
<url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>
<!-- Shiro Filter is defined in the spring application context: -->
<!--
1. 配置 Shiro 的 shiroFilter.
2. DelegatingFilterProxy 实际上是 Filter 的一个代理对象. 默认情况下, Spring 会到 IOC 容器中查找和
<filter-name> 对应的 filter bean. 也可以通过 targetBeanName 的初始化参数来配置 filter bean 的 id.
-->
<filter>
<filter-name>shiroFilter</filter-name>
<filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxy</filter-class>
<init-param>
<param-name>targetFilterLifecycle</param-name>
<param-value>true</param-value>
</init-param>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>shiroFilter</filter-name>
<url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>
springmvc.xml的配置：
<context:component-scan base-package="com.wuruan.shiro"></context:component-scan>
<bean class="org.springframework.web.servlet.view.InternalResourceViewResolver">
<property name="prefix" value="/"></property>
<property name="suffix" value=".jsp"></property>
</bean>
<mvc:annotation-driven></mvc:annotation-driven>
<mvc:default-servlet-handler/>
application-shiro.xml的配置：
<!--
1. 配置 SecurityManager!
-->
<bean id="securityManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager">
<property name="cacheManager" ref="cacheManager"/>
<property name="authenticator" ref="authenticator"></property>
<property name="realms">
<list>
<ref bean="jdbcRealm"/>
<ref bean="secondRealm"/>
</list>
</property>
<property name="rememberMeManager.cookie.maxAge" value="10"></property>
</bean>
<!-- Let's use some enterprise caching support for better performance. You can replace this with any enterprise
caching framework implementation that you like (Terracotta+Ehcache, Coherence, GigaSpaces, etc -->
<!--
2. 配置 CacheManager.
2.1 需要加入 ehcache 的 jar 包及配置文件.
-->
<bean id="cacheManager" class="org.apache.shiro.cache.ehcache.EhCacheManager">
<!-- Set a net.sf.ehcache.CacheManager instance here if you already have one. If not, a new one
will be creaed with a default config:
<property name="cacheManager" ref="ehCacheManager"/> -->
<!-- If you don't have a pre-built net.sf.ehcache.CacheManager instance to inject, but you want
a specific Ehcache configuration to be used, specify that here. If you don't, a default
will be used.: -->
<property name="cacheManagerConfigFile" value="classpath:ehcache.xml"/>
</bean>
<bean id="authenticator"
class="org.apache.shiro.authc.pam.ModularRealmAuthenticator">
<property name="authenticationStrategy">
<bean class="org.apache.shiro.authc.pam.AtLeastOneSuccessfulStrategy"></bean>
</property>
</bean>
<!-- Used by the SecurityManager to access security data (users, roles, etc).
Many other realm implementations can be used too (PropertiesRealm,
LdapRealm, etc. -->
<!--
3. 配置 Realm
3.1 直接配置实现了 org.apache.shiro.realm.Realm 接口的 bean
-->
<bean id="jdbcRealm" class="com.wuruan.shiro.realms.ShiroRealm">
<property name="credentialsMatcher">
<bean class="org.apache.shiro.authc.credential.HashedCredentialsMatcher">
<property name="hashAlgorithmName" value="MD5"></property>
<property name="hashIterations" value="1024"></property>
</bean>
</property>
</bean>
<bean id="secondRealm" class="com.wuruan.shiro.realms.SecondRealm">
<property name="credentialsMatcher">
<bean class="org.apache.shiro.authc.credential.HashedCredentialsMatcher">
<property name="hashAlgorithmName" value="SHA1"></property>
<property name="hashIterations" value="1024"></property>
</bean>
</property>
</bean>
<!--
4. 配置 LifecycleBeanPostProcessor. 可以自定的来调用配置在 Spring IOC 容器中 shiro bean 的生命周期方法.
-->
<bean id="lifecycleBeanPostProcessor" class="org.apache.shiro.spring.LifecycleBeanPostProcessor"/>
<!-- Enable Shiro Annotations for Spring-configured beans. Only run after
the lifecycleBeanProcessor has run: -->
<!--
5. 启用 IOC 容器中使用 shiro 的注解. 但必须在配置了 LifecycleBeanPostProcessor 之后才可以使用.
-->
<bean class="org.springframework.aop.framework.autoproxy.DefaultAdvisorAutoProxyCreator"
depends-on="lifecycleBeanPostProcessor"/>
<bean class="org.apache.shiro.spring.security.interceptor.AuthorizationAttributeSourceAdvisor">
<property name="securityManager" ref="securityManager"/>
</bean>
<!-- Define the Shiro Filter here (as a FactoryBean) instead of directly in web.xml -
web.xml uses the DelegatingFilterProxy to access this bean. This allows us
to wire things with more control as well utilize nice Spring things such as
PropertiesPlaceholderConfigurer and abstract beans or anything else we might need: -->
<!--
6. 配置 ShiroFilter.
6.1 id 必须和 web.xml 文件中配置的 DelegatingFilterProxy 的 <filter-name> 一致.
若不一致, 则会抛出: NoSuchBeanDefinitionException. 因为 Shiro 会来 IOC 容器中查找和 <filter-name> 名字对应的 filter bean.
-->
<bean id="shiroFilter" class="org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean">
<property name="securityManager" ref="securityManager"/>
<property name="loginUrl" value="/login.jsp"/>
<property name="successUrl" value="/list.jsp"/>
<property name="unauthorizedUrl" value="/unauthorized.jsp"/>
<property name="filterChainDefinitionMap" ref="filterChainDefinitionMap"></property>
<!--
配置哪些页面需要受保护.
以及访问这些页面需要的权限.
1). anon 可以被匿名访问
2). authc 必须认证(即登录)后才可能访问的页面.
3). logout 登出.
4). roles 角色过滤器
-->
<property name="filterChainDefinitions">
<value>
/login.jsp = anon
/shiro/login = anon
/shiro/logout = logout
/user.jsp = roles[user]
/admin.jsp = roles[admin]
# everything else requires authentication:
/** = authc
</value>
</property>
</bean>
<!-- 配置一个 bean, 该 bean 实际上是一个 Map. 通过实例工厂方法的方式 -->
<bean id="filterChainDefinitionMap"
factory-bean="filterChainDefinitionMapBuilder" factory-method="buildFilterChainDefinitionMap"></bean>
<bean id="filterChainDefinitionMapBuilder"
class="com.wuruan.shiro.factory.FilterChainDefinitionMapBuilder"></bean>
<bean id="shiroService"
class="com.wuruan.shiro.services.ShiroService"></bean>
</beans>
ehcache.xml的配置：
<diskStore path="java.io.tmpdir"/>
<cache name="authorizationCache"
eternal="false"
timeToIdleSeconds="3600"
timeToLiveSeconds="0"
overflowToDisk="false"
statistics="true">
</cache>
<cache name="authenticationCache"
eternal="false"
timeToIdleSeconds="3600"
timeToLiveSeconds="0"
overflowToDisk="false"
statistics="true">
</cache>
<cache name="shiro-activeSessionCache"
eternal="false"
timeToIdleSeconds="3600"
timeToLiveSeconds="0"
overflowToDisk="false"
statistics="true">
</cache>
<defaultCache
maxElementsInMemory="10000"
eternal="false"
timeToIdleSeconds="120"
timeToLiveSeconds="120"
overflowToDisk="true"
/>
<cache name="sampleCache1"
maxElementsInMemory="10000"
eternal="false"
timeToIdleSeconds="300"
timeToLiveSeconds="600"
overflowToDisk="true"
/>
<cache name="sampleCache2"
maxElementsInMemory="1000"
eternal="true"
timeToIdleSeconds="0"
timeToLiveSeconds="0"
overflowToDisk="false"
/> -->
</ehcache>
自定的的Realm对象：
public class ShiroRealm extends AuthorizingRealm {
@Override
protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(
AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
System.out.println("[FirstRealm] doGetAuthenticationInfo");
//1. 把 AuthenticationToken 转换为 UsernamePasswordToken
UsernamePasswordToken upToken = (UsernamePasswordToken) token;
//2. 从 UsernamePasswordToken 中来获取 username
String username = upToken.getUsername();
//3. 调用数据库的方法, 从数据库中查询 username 对应的用户记录
System.out.println("从数据库中获取 username: " + username + " 所对应的用户信息.");
//4. 若用户不存在, 则可以抛出 UnknownAccountException 异常
if("unknown".equals(username)){
throw new UnknownAccountException("用户不存在!");
}
//5. 根据用户信息的情况, 决定是否需要抛出其他的 AuthenticationException 异常.
if("monster".equals(username)){
throw new LockedAccountException("用户被锁定");
}
//6. 根据用户的情况, 来构建 AuthenticationInfo 对象并返回. 通常使用的实现类为: SimpleAuthenticationInfo
//以下信息是从数据库中获取的.
//1). principal: 认证的实体信息. 可以是 username, 也可以是数据表对应的用户的实体类对象.
Object principal = username;
//2). credentials: 密码.
Object credentials = null; //"fc1709d0a95a6be30bc5926fdb7f22f4";
if("admin".equals(username)){
credentials = "038bdaf98f2037b31f1e75b5b4c9b26e";
}else if("user".equals(username)){
credentials = "098d2c478e9c11555ce2823231e02ec1";
}
//3). realmName: 当前 realm 对象的 name. 调用父类的 getName() 方法即可
String realmName = getName();
//4). 盐值.
ByteSource credentialsSalt = ByteSource.Util.bytes(username);
SimpleAuthenticationInfo info = null; //new SimpleAuthenticationInfo(principal, credentials, realmName);
info = new SimpleAuthenticationInfo(principal, credentials, credentialsSalt, realmName);
return info;
}
public static void main(String[] args) {
String hashAlgorithmName = "MD5";
Object credentials = "123456";
Object salt = ByteSource.Util.bytes("user");;
int hashIterations = 1024;
Object result = new SimpleHash(hashAlgorithmName, credentials, salt, hashIterations);
System.out.println(result);
}
//授权会被 shiro 回调的方法
@Override
protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(
PrincipalCollection principals) {
//1. 从 PrincipalCollection 中来获取登录用户的信息
Object principal = principals.getPrimaryPrincipal();
//2. 利用登录的用户的信息来用户当前用户的角色或权限(可能需要查询数据库)
Set<String> roles = new HashSet<>();
roles.add("user");
if("admin".equals(principal)){
roles.add("admin");
}
//3. 创建 SimpleAuthorizationInfo, 并设置其 reles 属性.
SimpleAuthorizationInfo info = new SimpleAuthorizationInfo(roles);
//4. 返回 SimpleAuthorizationInfo 对象.
return info;
}
个人笔记总结：
-
授权需要继承 AuthorizingRealm 类, 并实现其 doGetAuthorizationInfo 方法
-
AuthorizingRealm 类继承自 AuthenticatingRealm, 但没有实现 AuthenticatingRealm 中的
doGetAuthenticationInfo, 所以认证和授权只需要继承 AuthorizingRealm 就可以了. 同时实现他的两个抽象方法. -
为什么使用 MD5 盐值加密:
-
如何做到:
1). 在 doGetAuthenticationInfo 方法返回值创建 SimpleAuthenticationInfo 对象的时候, 需要使用
SimpleAuthenticationInfo(principal, credentials, credentialsSalt, realmName) 构造器
2). 使用 ByteSource.Util.bytes() 来计算盐值.
3). 盐值需要唯一: 一般使用随机字符串或 user id
4). 使用 new SimpleHash(hashAlgorithmName, credentials, salt, hashIterations); 来计算盐值加密后的密码的值. -
如何把一个字符串加密为 MD5
-
替换当前 Realm 的 credentialsMatcher 属性. 直接使用 HashedCredentialsMatcher 对象, 并设置加密算法即可.
密码的比对:
通过 AuthenticatingRealm 的 credentialsMatcher 属性来进行的密码的比对!
- 获取当前的 Subject. 调用 SecurityUtils.getSubject();
- 测试当前的用户是否已经被认证. 即是否已经登录. 调用 Subject 的 isAuthenticated()
- 若没有被认证, 则把用户名和密码封装为 UsernamePasswordToken 对象
1). 创建一个表单页面
2). 把请求提交到 SpringMVC 的 Handler
3). 获取用户名和密码. - 执行登录: 调用 Subject 的 login(AuthenticationToken) 方法.
- 自定义 Realm 的方法, 从数据库中获取对应的记录, 返回给 Shiro.
1). 实际上需要继承 org.apache.shiro.realm.AuthenticatingRealm 类
2). 实现 doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken) 方法. - 由 shiro 完成对密码的比对.
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