java使用shiro小记

1、架构

hiro是一个强大的简单易用的Java安全框架，主要用来更便捷的认证，授权，加密，会话管理。Shiro首要的和最重要的目标就是容易使用并且容易理解。

Shiro是一个有许多特性的全面的安全框架，下面这幅图可以了解Shiro的特性：

可以看出shiro除了基本的认证，授权，会话管理，加密之外，还有许多额外的特性。

从大的角度来看，Shiro有三个主要的概念：Subject，SecurityManager，Realms，下面这幅图可以看到这些原件之间的交互。

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。

2、名词解释：

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。

3、主要代码

public class ShiroDbRealm extends AuthorizingRealm {
    private static final Logger LOGGER = LogManager.getLogger(ShiroDbRealm.class);

    @Autowired
    private UserService userService;
    @Autowired
    private IRoleService roleService;
    
    public ShiroDbRealm(CacheManager cacheManager, CredentialsMatcher matcher) {
        super(cacheManager, matcher);
    }
    
    /**
     * Shiro登录认证
     * 用户登陆时执行
     */
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authcToken) throws AuthenticationException {
        LOGGER.info("Shiro开始登录认证");
        UsernamePasswordToken token = (UsernamePasswordToken) authcToken;
        UserVO user = userService.queryByLoginName(token.getUsername());
        // 账号不存在
        if (user == null) {
            return null;
        }
        // 账号未启用
        if (user.getStatus() == 1) {
            return null;
        }
        // 读取用户的url和角色
        Map<String, Set<String>> resourceMap = roleService.selectResourceMapByUserId(user.getId());
        Set<String> urls = resourceMap.get("urls");
        Set<String> roles = resourceMap.get("roles");
        ShiroUser shiroUser = new ShiroUser(user.getId(), user.getLoginName(), user.getName(), urls);
        shiroUser.setRoles(roles);
        // 认证缓存信息
        return new SimpleAuthenticationInfo(shiroUser, user.getPassword().toCharArray(), getName());
    }

    /**
     * Shiro权限认证
     */
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
        ShiroUser shiroUser = (ShiroUser) principals.getPrimaryPrincipal();
        
        SimpleAuthorizationInfo info = new SimpleAuthorizationInfo();
        info.setRoles(shiroUser.getRoles());
        info.addStringPermissions(shiroUser.getUrlSet());
        
        return info;
    }
    
    @Override
    public void onLogout(PrincipalCollection principals) {
        super.clearCachedAuthorizationInfo(principals);
        ShiroUser shiroUser = (ShiroUser) principals.getPrimaryPrincipal();
        removeUserCache(shiroUser);
    }

    /**
     * 清除用户缓存
     * @param shiroUser
     */
    public void removeUserCache(ShiroUser shiroUser){
        removeUserCache(shiroUser.getLoginName());
    }

    /**
     * 清除用户缓存
     * @param loginName
     */
    public void removeUserCache(String loginName){
        SimplePrincipalCollection principals = new SimplePrincipalCollection();
        principals.add(loginName, super.getName());
        super.clearCachedAuthenticationInfo(principals);
    }
}

　　登陆的代码为：

@PostMapping("/login")
    @ResponseBody
    public Object loginPost(String loginName, String password) throws IOException {
        if (StringUtils.isBlank(loginName)) {
            throw new RuntimeException("用户名不能为空");
        }
        if (StringUtils.isBlank(password)) {
            throw new RuntimeException("密码不能为空");
        }
        Subject user = SecurityUtils.getSubject();
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(loginName, password);
        
        try {
            logger.info("开始登录");
            user.login(token);
            return renderSuccess("登陆成功");
        } catch (UnknownAccountException e) {
            throw new RuntimeException("账号不存在！", e);
        } catch (DisabledAccountException e) {
            throw new RuntimeException("账号未启用！", e);
        } catch (IncorrectCredentialsException e) {
            throw new RuntimeException("密码错误！", e);
        } catch (Throwable e) {
            throw new RuntimeException(e.getMessage(), e);
        }

    }

　

4、执行流程

用户提交用户名和密码 --> shiro 封装令牌 --> realm 通过用户名将密码查询返回 --> shiro 自动去比较查询出密码和用户输入密码是否一致--> 进行登陆控制。
login方法中调用user.login(token)后就会触发protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authcToken)方法的执行。
代码中使用SecurityUtils.getSubject().isPermitted("/public/getdatalist")时，会触发protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals)
方法进行权限认证。

5、缓存

shiro.xml代码：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
    http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"
    default-lazy-init="true">

    <description>Shiro安全配置</description>

    <!--安全管理器-->
    <bean id="securityManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager">
        <!--设置自定义Realm-->
        <property name="realm" ref="shiroDbRealm"/>
        <!--将缓存管理器，交给安全管理器-->
        <property name="cacheManager" ref="shiroSpringCacheManager"/>
        <!-- 记住密码管理 -->
        <property name="rememberMeManager" ref="rememberMeManager"/>
        <property name="sessionManager" ref="sessionManager"/>
    </bean>

    <!-- 項目自定义的Realm -->
    <bean id="shiroDbRealm" class="com.mingwork.commons.shiro.ShiroDbRealm">
        <constructor-arg index="0" name="cacheManager" ref="shiroSpringCacheManager"/>
        <constructor-arg index="1" name="matcher" ref="credentialsMatcher"/>
        <!-- 启用身份验证缓存，即缓存AuthenticationInfo信息，默认false -->
        <property name="authenticationCachingEnabled" value="true"/>
        <!-- 缓存AuthenticationInfo信息的缓存名称 -->
        <property name="authenticationCacheName" value="authenticationCache"/>
        <!-- 缓存AuthorizationInfo信息的缓存名称 -->
        <property name="authorizationCacheName" value="authorizationCache"/>
    </bean>

    <!-- 记住密码Cookie -->
    <bean id="rememberMeCookie" class="org.apache.shiro.web.servlet.SimpleCookie">
        <constructor-arg value="rememberMe"/>
        <property name="httpOnly" value="true"/>
        <!-- 7天,采用spring el计算方便修改[细节决定成败]！ -->
        <property name="maxAge" value="#{7 * 24 * 60 * 60}"/>
    </bean>

    <!-- rememberMe管理器,cipherKey生成见{@code Base64Test.java} -->
    <bean id="rememberMeManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.CookieRememberMeManager">
        <property name="cipherKey" value="#{T(org.apache.shiro.codec.Base64).decode('5aaC5qKm5oqA5pyvAAAAAA==')}"/>
        <property name="cookie" ref="rememberMeCookie"/>
    </bean>

    <!-- Shiro Filter -->
    <bean id="shiroFilter" class="org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean">
        <!-- 安全管理器 -->
        <property name="securityManager" ref="securityManager"/>
        <!-- 默认的登陆访问url -->
        <property name="loginUrl" value="/public/login"/>
        <!-- 登陆成功后跳转的url -->
        <property name="successUrl" value="/index"/>
        <!-- 没有权限跳转的url -->
        <property name="unauthorizedUrl" value="/unauth"/>
        <property name="filterChainDefinitions">
            <value>
                <!--
                    anon  不需要认证
                    authc 需要认证
                    user  验证通过或RememberMe登录的都可以
                -->
                /captcha.jpg = anon
                /commons/** = anon
                /static/** = anon
                /webhooks = anon
                /login = anon
                /device/** = anon <!-- 设备控制器不校验 -->
                /public/login = anon
                /** = user
            </value>
        </property>
    </bean>

    <!-- 用户授权信息Cache, 采用spring-cache, 具体请查看spring-ehcache.xml、spring-redis.xml -->
    <bean id="shiroSpringCacheManager" class="com.mingwork.commons.shiro.cache.ShiroSpringCacheManager">
        <property name="cacheManager" ref="cacheManager"/>
    </bean>

    <!-- 会话管理器 -->
    <bean id="sessionManager" class="org.apache.shiro.web.session.mgt.DefaultWebSessionManager">
        <!-- 设置全局会话超时时间 半小时 -->
        <!--<property name="globalSessionTimeout" value="#{30 * 60 * 1000}"/>-->
        <property name="globalSessionTimeout" value="#{1 * 60 * 1000}"/>
        <!-- url上带sessionId 默认为true -->
        <property name="sessionIdUrlRewritingEnabled" value="false"/>
        <property name="sessionDAO" ref="sessionDAO"/>
    </bean>

    <!-- 会话DAO 用于会话的CRUD -->
    <bean id="sessionDAO" class="org.apache.shiro.session.mgt.eis.EnterpriseCacheSessionDAO">
        <!-- Session缓存名字，默认就是shiro-activeSessionCache -->
        <property name="activeSessionsCacheName" value="activeSessionCache"/>
        <property name="cacheManager" ref="shiroSpringCacheManager"/>
    </bean>

    <!-- 在方法中 注入  securityManager ，进行代理控制 -->
    <bean class="org.springframework.beans.factory.config.MethodInvokingFactoryBean">
        <property name="staticMethod" value="org.apache.shiro.SecurityUtils.setSecurityManager"/>
        <property name="arguments" ref="securityManager"/>
    </bean>

    <!-- 密码错误5次锁定半小时 -->
    <bean id="credentialsMatcher" class="com.mingwork.commons.shiro.RetryLimitCredentialsMatcher">
        <constructor-arg ref="shiroSpringCacheManager"/>
        <property name="retryLimitCacheName" value="halfHour"/>
        <!-- 密码加密 1次md5,增强密码可修改此处 -->
        <property name="hashAlgorithmName" value="md5"/>
        <property name="hashIterations" value="1"/>
    </bean>
</beans>

　

每一次给用户授权时，都是通过realm从数据库中查询权限，为了避免频繁的查询数据库，shiro给我们提供了缓存的能力

用户认证通过后： 
第一次授权：通过realm从数据库中查询 
第二次授权：直接从缓存中查询

sessionManager中的globalSessionTimeout会话超时时间假如设置为1分钟，则第一次调用登陆接口时，会执行doGetAuthenticationInfo方法，然后超过一分钟后，则会话失效。authenticationCache如果设置为2分钟，则第一次调用登陆接口时，会执行doGetAuthenticationInfo方法，2分钟内再次调用登陆方法，因为缓存还在，所以不会触发doGetAuthenticationInfo方法。

一般情况下，用户正常退出和非正常退出（如关闭浏览器）都会自动清空缓存，但是有时候我们需要手动清空缓存。 
例如：修改了一个用户的权限，需要手动清空缓存，否则这个用户只要不退出，权限就一直不改变。