李大宝

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shiro shiro入门

Apache Shiro 是一个强大易用的 Java 安全框架，提供了认证、授权、加密和会话管理等功能，对于任何一个应用程序，Shiro 都可以提供全面的安全管理服务。并且相对于其他安全框架，Shiro 要简单的多。

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。

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；

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 ，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 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：

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。

身份验证

身份验证，即在应用中谁能证明他就是他本人。一般提供如他们的身份 ID 一些标识信息来表明他就是他本人，如提供身份证，用户名 / 密码来证明。

在 shiro 中，用户需要提供 principals （身份）和 credentials（证明）给 shiro，从而应用能验证用户身份：

principals：身份，即主体的标识属性，可以是任何东西，如用户名、邮箱等，唯一即可。一个主体可以有多个 principals，但只有一个 Primary principals，一般是用户名 / 密码 / 手机号。

credentials：证明 / 凭证，即只有主体知道的安全值，如密码 / 数字证书等。

最常见的 principals 和 credentials 组合就是用户名 / 密码了。接下来先进行一个基本的身份认证。

另外两个相关的概念是之前提到的 Subject 及 Realm，分别是主体及验证主体的数据源。

登录 / 退出

1、首先准备一些用户身份 / 凭据（shiro.ini）

[users]
zhang=123
wang=123

此处使用 ini 配置文件，通过 [users] 指定了两个主体：zhang/123、wang/123。

2、测试用例

@Test
public void testHelloworld() {
    //1、获取SecurityManager工厂，此处使用Ini配置文件初始化SecurityManager  
      Factory<org.apache.shiro.mgt.SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
    //2、得到SecurityManager实例 并绑定给SecurityUtils   
    org.apache.shiro.mgt.SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
    SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
    //3、得到Subject及创建用户名/密码身份验证Token（即用户身份/凭证）
    Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
    UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("zhang", "123");
    try {
        //4、登录，即身份验证
        subject.login(token);
    } catch (AuthenticationException e) {
        //5、身份验证失败
    }
    Assert.assertEquals(true, subject.isAuthenticated()); //断言用户已经登录
    //6、退出
    subject.logout();
}

首先通过 new IniSecurityManagerFactory 并指定一个 ini 配置文件来创建一个 SecurityManager 工厂；
接着获取 SecurityManager 并绑定到 SecurityUtils，这是一个全局设置，设置一次即可；
通过 SecurityUtils 得到 Subject，其会自动绑定到当前线程；如果在 web 环境在请求结束时需要解除绑定；然后获取身份验证的 Token，如用户名 / 密码；
调用 subject.login 方法进行登录，其会自动委托给 SecurityManager.login 方法进行登录；
如果身份验证失败请捕获 AuthenticationException 或其子类，常见的如： DisabledAccountException（禁用的帐号）、LockedAccountException（锁定的帐号）、UnknownAccountException（错误的帐号）、ExcessiveAttemptsException（登录失败次数过多）、IncorrectCredentialsException （错误的凭证）、ExpiredCredentialsException（过期的凭证）等，具体请查看其继承关系；对于页面的错误消息展示，最好使用如 “用户名 / 密码错误” 而不是 “用户名错误”/“密码错误”，防止一些恶意用户非法扫描帐号库；
最后可以调用 subject.logout 退出，其会自动委托给 SecurityManager.logout 方法退出。

从如上代码可总结出身份验证的步骤：

收集用户身份 / 凭证，即如用户名 / 密码；
调用 Subject.login 进行登录，如果失败将得到相应的 AuthenticationException 异常，根据异常提示用户错误信息；否则登录成功；
最后调用 Subject.logout 进行退出操作。

如上测试的几个问题：

用户名 / 密码硬编码在 ini 配置文件，以后需要改成如数据库存储，且密码需要加密存储；
用户身份 Token 可能不仅仅是用户名 / 密码，也可能还有其他的，如登录时允许用户名 / 邮箱 / 手机号同时登录。

身份认证流程

流程如下：

首先调用 Subject.login(token) 进行登录，其会自动委托给 SecurityManager，调用之前必须通过 SecurityUtils.setSecurityManager() 设置；
SecurityManager 负责真正的身份验证逻辑；它会委托给 Authenticator 进行身份验证；
Authenticator 才是真正的身份验证者，Shiro API 中核心的身份认证入口点，此处可以自定义插入自己的实现；
Authenticator 可能会委托给相应的 AuthenticationStrategy(验证策略) 进行多 Realm 身份验证，默认 ModularRealmAuthenticator 会调用 AuthenticationStrategy 进行多 Realm 身份验证；
Authenticator 会把相应的 token 传入 Realm，从 Realm 获取身份验证信息，如果没有返回 / 抛出异常表示身份验证失败了。此处可以配置多个 Realm，将按照相应的顺序及策略进行访问。

Realm

org.apache.shiro.realm.Realm 接口如下：

String getName(); //返回一个唯一的Realm名字
boolean supports(AuthenticationToken token); //判断此Realm是否支持此Token
AuthenticationInfo getAuthenticationInfo(AuthenticationToken token)
 throws AuthenticationException;  //根据Token获取认证信息

单 Realm 配置

1、自定义 Realm 实现

public class MyRealm1 implements Realm {
    @Override
    public String getName() {
        return "myrealm1";
    }
    @Override
    public boolean supports(AuthenticationToken token) {
        //仅支持UsernamePasswordToken类型的Token
        return token instanceof UsernamePasswordToken; 
    }
    @Override
    public AuthenticationInfo getAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
        String username = (String)token.getPrincipal();  //得到用户名
        String password = new String((char[])token.getCredentials()); //得到密码
        if(!"zhang".equals(username)) {
            throw new UnknownAccountException(); //如果用户名错误
        }
        if(!"123".equals(password)) {
            throw new IncorrectCredentialsException(); //如果密码错误
        }
        //如果身份认证验证成功，返回一个AuthenticationInfo实现；
        return new SimpleAuthenticationInfo(username, password, getName());
    }
}

2、ini 配置文件指定自定义 Realm 实现 (shiro-realm.ini)

\#声明一个realm
myRealm1=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm1
\#指定securityManager的realms实现
securityManager.realms=$myRealm1

通过 $name 来引入之前的 realm 定义

Shiro 默认提供的 Realm

以后一般继承 AuthorizingRealm（授权）即可；其继承了 AuthenticatingRealm（即身份验证），而且也间接继承了 CachingRealm（带有缓存实现）。

授权

授权，也叫访问控制，即在应用中控制谁能访问哪些资源（如访问页面/编辑数据/页面操作等）。在授权中需了解的几个关键对象：主体（Subject）、资源（Resource）、权限（Permission）、角色（Role）。

主体
主体，即访问应用的用户，在 Shiro 中使用 Subject 代表该用户。用户只有授权后才允许访问相应的资源。

资源
在应用中用户可以访问的任何东西，比如访问 JSP 页面、查看/编辑某些数据、访问某个业务方法、打印文本等等都是资源。用户只要授权后才能访问。

权限
安全策略中的原子授权单位，通过权限我们可以表示在应用中用户有没有操作某个资源的权力。即权限表示在应用中用户能不能访问某个资源，如：访问用户列表页面
查看/新增/修改/删除用户数据（即很多时候都是 CRUD（增查改删）式权限控制）
打印文档等等。。。

如上可以看出，权限代表了用户有没有操作某个资源的权利，即反映在某个资源上的操作允不允许，不反映谁去执行这个操作。所以后续还需要把权限赋予给用户，即定义哪个用户允许在某个资源上做什么操作（权限），Shiro 不会去做这件事情，而是由实现人员提供。

授权

基于角色的访问控制（隐式角色）

1、在 ini 配置文件配置用户拥有的角色（shiro-role.ini）

[users]
zhang=123,role1,role2
wang=123,role1

规则即：“用户名=密码,角色1，角色2”，如果需要在应用中判断用户是否有相应角色，就需要在相应的 Realm 中返回角色信息，也就是说 Shiro 不负责维护用户-角色信息，需要应用提供，Shiro 只是提供相应的接口方便验证.

2、测试用例

    @Test
    public void testHasRole() {
        login("classpath:shiro-role.ini", "zhang", "123");
        //判断拥有角色：role1
        Assert.assertTrue(subject().hasRole("role1"));
        //判断拥有角色：role1 and role2
        Assert.assertTrue(subject().hasAllRoles(Arrays.asList("role1", "role2")));
        //判断拥有角色：role1 and role2 and !role3
        boolean[] result = subject().hasRoles(Arrays.asList("role1", "role2", "role3"));
        Assert.assertEquals(true, result[0]);
        Assert.assertEquals(true, result[1]);
        Assert.assertEquals(false, result[2]);
    }&nbsp;

Shiro 提供了 hasRole/hasRole 用于判断用户是否拥有某个角色/某些权限；但是没有提供如 hashAnyRole 用于判断是否有某些权限中的某一个。

    @Test(expected = UnauthorizedException.class)
    public void testCheckRole() {
        login("classpath:shiro-role.ini", "zhang", "123");
        //断言拥有角色：role1
        subject().checkRole("role1");
        //断言拥有角色：role1 and role3 失败抛出异常
        subject().checkRoles("role1", "role3");
    }&nbsp;

Shiro 提供的 checkRole/checkRoles 和 hasRole/hasAllRoles 不同的地方是它在判断为假的情况下会抛出 UnauthorizedException 异常。

到此基于角色的访问控制（即隐式角色）就完成了，这种方式的缺点就是如果很多地方进行了角色判断，但是有一天不需要了那么就需要修改相应代码把所有相关的地方进行删除；这就是粗粒度造成的问题。

基于资源的访问控制（显示角色）

1、在 ini 配置文件配置用户拥有的角色及角色-权限关系（shiro-permission.ini）

[users]
zhang=123,role1,role2
wang=123,role1
[roles]
role1=user:create,user:update
role2=user:create,user:delete

规则：“用户名=密码，角色 1，角色 2”“角色=权限 1，权限 2”，即首先根据用户名找到角色，然后根据角色再找到权限；即角色是权限集合；Shiro 同样不进行权限的维护，需要我们通过 Realm 返回相应的权限信息。只需要维护“用户——角色”之间的关系即可。

2、测试用例

    @Test
    public void testIsPermitted() {
        login("classpath:shiro-permission.ini", "zhang", "123");
        //判断拥有权限：user:create
        Assert.assertTrue(subject().isPermitted("user:create"));
        //判断拥有权限：user:update and user:delete
        Assert.assertTrue(subject().isPermittedAll("user:update", "user:delete"));
        //判断没有权限：user:view
        Assert.assertFalse(subject().isPermitted("user:view"));
    }&nbsp;

Shiro 提供了 isPermitted 和 isPermittedAll 用于判断用户是否拥有某个权限或所有权限，也没有提供如 isPermittedAny 用于判断拥有某一个权限的接口。

    @Test(expected = UnauthorizedException.class)
    public void testCheckPermission () {
        login("classpath:shiro-permission.ini", "zhang", "123");
        //断言拥有权限：user:create
        subject().checkPermission("user:create");
        //断言拥有权限：user:delete and user:update
        subject().checkPermissions("user:delete", "user:update");
        //断言拥有权限：user:view 失败抛出异常
        subject().checkPermissions("user:view");
    }

但是失败的情况下会抛出 UnauthorizedException 异常。

到此基于资源的访问控制（显示角色）就完成了，也可以叫基于权限的访问控制，这种方式的一般规则是“资源标识符：操作”，即是资源级别的粒度；这种方式的好处就是如果要修改基本都是一个资源级别的修改，不会对其他模块代码产生影响，粒度小。但是实现起来可能稍微复杂点，需要维护“用户——角色，角色——权限（资源：操作）”之间的关系。

Permission

字符串通配符权限

规则：“资源标识符：操作：对象实例 ID” 即对哪个资源的哪个实例可以进行什么操作。其默认支持通配符权限字符串，“:”表示资源/操作/实例的分割；“,”表示操作的分割；“*”表示任意资源/操作/实例。

1、单个资源单个权限

subject().checkPermissions("system:user:update");

用户拥有资源“system:user”的“update”权限。

2、单个资源多个权限

role41=system:user:update,system:user:delete

然后通过如下代码判断

subject().checkPermissions("system:user:update", "system:user:delete");

用户拥有资源“system:user”的“update”和“delete”权限。如上可以简写成：

ini 配置（表示角色4拥有 system:user 资源的 update 和 delete 权限）

role42="system:user:update,delete"

接着可以通过如下代码判断

subject().checkPermissions("system:user:update,delete");

通过“system:user:update,delete”验证“system:user:update, system:user:delete”是没问题的，但是反过来是规则不成立。

3、单个资源全部权限

ini 配置

role51="system:user:create,update,delete,view"

然后通过如下代码判断

subject().checkPermissions("system:user:create,delete,update:view");

用户拥有资源“system:user”的“create”、“update”、“delete”和“view”所有权限。如上可以简写成：

ini 配置文件（表示角色 5 拥有 system:user 的所有权限）

role52=system:user:*

也可以简写为（推荐上边的写法）：

role53=system:user

然后通过如下代码判断

subject().checkPermissions("system:user:*");
subject().checkPermissions("system:user");

通过“system:user:*”验证“system:user:create,delete,update:view”可以，但是反过来是不成立的。

4、所有资源全部权限

ini 配置

role61=*:view

然后通过如下代码判断

subject().checkPermissions("user:view");

用户拥有所有资源的“view”所有权限。假设判断的权限是“"system:user:view”，那么需要“role5=::view”这样写才行

5、实例级别的权限

单个实例单个权限

ini 配置

role71=user:view:1

对资源 user 的 1 实例拥有 view 权限。

然后通过如下代码判断

subject().checkPermissions("user:view:1");

单个实例多个权限

ini 配置

role72="user:update,delete:1"

对资源 user 的 1 实例拥有 update、delete 权限。

然后通过如下代码判断

subject().checkPermissions("user:delete,update:1");
subject().checkPermissions("user:update:1", "user:delete:1");&nbsp;

单个实例所有权限

ini 配置

role73=user:*:1

对资源 user 的 1 实例拥有所有权限。

然后通过如下代码判断

subject().checkPermissions("user:update:1", "user:delete:1", "user:view:1");

所有实例单个权限

ini 配置

role74=user:auth:*

对资源 user 的 1 实例拥有所有权限。

然后通过如下代码判断

subject().checkPermissions("user:auth:1", "user:auth:2");

所有实例所有权限

ini 配置

role75=user:*:*

对资源 user 的 1 实例拥有所有权限。

然后通过如下代码判断

subject().checkPermissions("user:view:1", "user:auth:2");

6、Shiro 对权限字符串缺失部分的处理

如“user:view”等价于“user:view:*”；而“organization”等价于“organization:*”或者“organization:*:*”。可以这么理解，这种方式实现了前缀匹配。

另外如“user:*”可以匹配如“user:delete”、“user:delete”可以匹配如“user:delete:1”、“user:*:1”可以匹配如“user:view:1”、“user”可以匹配“user:view”或“user:view:1”等。即*可以匹配所有，不加*可以进行前缀匹配；但是如“*:view”不能匹配“system:user:view”，需要使用“*:*:view”，即后缀匹配必须指定前缀（多个冒号就需要多个*来匹配）。