Java Apache Shiro安全框架快速開發(fā)詳解流程

更新時間：2021年10月27日 10:12:09 作者：龍弟-idea

Apache Shiro是一個強大且易用的Java安全框架,執(zhí)行身份驗證、授權(quán)、密碼和會話管理。使用Shiro的易于理解的API,您可以快速、輕松地獲得任何應用程序,從最小的移動應用程序到最大的網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)應用程序

一、Shiro簡介：

Apache Shiro是一個Java的安全（權(quán)限）框架。
Shiro 可以非常容易的開發(fā)出足夠好的應用，其不僅可以用在JavaSE環(huán)境，也可以用在JavaEE環(huán)境。Shiro可以完成，認證，授權(quán)，加密，會話管理，Web集成，緩存等。
官網(wǎng)地址：Apache Shiro | Simple. Java. Security.

shiro功能：

Authentication:身份認證、登錄，驗證用戶是不是擁有相應的身份;
Authorization:授權(quán)，即權(quán)限驗證，驗證某個已認證的用戶是否擁有某個權(quán)限，即判斷用戶能否進行什么操作，如:驗證某個用戶是否擁有某個角色，或者細粒度的驗證某個用戶對某個資源是否具有某個權(quán)限!
Session Manager:會話管理，即用戶登錄后就是第一次會話，在沒有退出之前，它的所有信息都在會話中;會話可以是普通的JavaSE環(huán)境，也可以是Web環(huán)境;
Cryptography:加密，保護數(shù)據(jù)的安全性，如密碼加密存儲到數(shù)據(jù)庫中，而不是明文存儲;Web Support: Web支持，可以非常容易的集成到Web環(huán)境;
Caching:緩存，比如用戶登錄后，其用戶信息，擁有的角色、權(quán)限不必每次去查，這樣可以提高效率
Concurrency: Shiro支持多線程應用的并發(fā)驗證，即，如在一個線程中開啟另一個線程，能把權(quán)限自動的傳播過去
Testing:提供測試支持;
Run As:允許一個用戶假裝為另一個用戶(如果他們允許)的身份進行訪問;
Remember Me:記住我，這個是非常常見的功能，即一次登錄后，下次再來的話不用登錄了

Shiro架構(gòu)（外部）

從外部來看Shiro，即從應用程序角度來觀察如何使用shiro完成工作:

subject:應用代碼直接交互的對象是Subject，也就是說Shiro的對外API核心就是Subject，Subject代表了當前的用戶，這個用戶不一定是一個具體的人，與當前應用交互的任何東西都是Subject，如網(wǎng)絡(luò)爬蟲，機器人等，與Subject的所有交互都會委托給SecurityManager; Subject其實是一個門面，SecurityManageer才是實際的執(zhí)行者
SecurityManager: 安全管理器，即所有與安全有關(guān)的操作都會與SercurityManager交互，并且它管理著所有的Subject，可以看出它是Shiro的核心，它負責與Shiro的其他組件進行交互，它相當于SpringMVC的
DispatcherServlet的角色
Realm: Shiro從Realm獲取安全數(shù)據(jù)（(如用戶，角色，權(quán)限)，就是說SecurityManager要驗證用戶身份，那么它需要從Realm 獲取相應的用戶進行比較，來確定用戶的身份是否合法;也需要從Realm得到用戶相應的角色、權(quán)限，進行驗證用戶的操作是否能夠進行，可以把Realm看成DataSource;

Shiro架構(gòu)（內(nèi)部）

subject:任何可以與應用交互的'用戶';
Security Manager:相當于SpringMVC中的DispatcherServlet;是Shiro的心臟，所有具體的交互都通過Security Manager進行控制，它管理者所有的Subject，且負責進行認證，授權(quán)，會話，及緩存的管理.

Authenticator:負責Subject認證，是一個擴展點，可以自定義實現(xiàn);可以使用認證策略(AuthenticationStrategy)，即什么情況下算用戶認證通過了;
Authorizer: 授權(quán)器，即訪問控制器，用來決定主體是否有權(quán)限進行相應的操作;即控制著用戶能訪問應用中的那些功能;
Realm:可以有一個或者多個的realm，可以認為是安全實體數(shù)據(jù)源，即用于獲取安全實體的，可以用DBC實現(xiàn)，也可以是內(nèi)存實現(xiàn)等等，由用戶提供;所以一般在應用中都需要實現(xiàn)自己的realm
SessionManager: 管理Session生命周期的組件，而Shiro并不僅僅可以用在Web環(huán)境，也可以用在普通的JavaSE環(huán)境中
CacheManager:緩存控制器，來管理如用戶，角色，權(quán)限等緩存的;因為這些數(shù)據(jù)基本上很少以受，成到緩存中后可以提高訪問的性能;
Cryptography:密碼模塊，Shiro提高了一些常見的加密組件用于密碼加密，解密等

二、快速入門

1.拷貝案例

1.按照官網(wǎng)提示找到快速入門案例 GitHub地址：shiro/samples/quickstart/

2.新建一個 Maven 工程，刪除其 src 目錄，將其作為父工程

3.在父工程中新建一個 Maven 模塊

4.復制快速入門案例 POM.xml 文件中的依賴

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.shiro</groupId>
            <artifactId>shiro-core</artifactId>
            <version>1.4.1</version>
        </dependency>
 
        <!-- configure logging -->
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>jcl-over-slf4j</artifactId>
            <version>1.7.29</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
            <version>1.7.29</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>log4j</groupId>
            <artifactId>log4j</artifactId>
            <version>1.2.17</version>
        </dependency>
    </dependencies>

5.把快速入門案例中的 resource 下的log4j.properties復制下來

6.復制一下shiro.ini文件

7.復制一下Quickstart.java文件

8.運行啟動Quickstart.java

2.分析代碼

public class Quickstart {
    private static final transient Logger log = LoggerFactory.getLogger(Quickstart.class);
    public static void main(String[] args) {
        //工廠模式，通過shiro.ini配置文件中的信息，生成一個工廠實例
        Factory<SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
        SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        //獲取當前的用戶對象Subject
        Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();
        //通過當前用戶拿到session
        Session session = currentUser.getSession();
        session.setAttribute("someKey", "aValue");
        String value = (String) session.getAttribute("someKey");
        if (value.equals("aValue")) {
            log.info("Subject=>session[" + value + "]");
        }
        //判斷當前的用戶是否被認證
        if (!currentUser.isAuthenticated()) {
            //Token :令牌,沒有獲取，隨機
            UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("lonestarr", "vespa");
            token.setRememberMe(true);  //設(shè)置記住我
            try {
                currentUser.login(token); //執(zhí)行了登錄操作
            } catch (UnknownAccountException uae) {
                //如果   用戶名不存在
                log.info("There is no user with username of " + token.getPrincipal());
            } catch (IncorrectCredentialsException ice) {
                //如果   密碼不正確
                log.info("Password for account " + token.getPrincipal() + " was incorrect!");
            } catch (LockedAccountException lae) {
                //用戶被鎖定，如密碼輸出過多，則被鎖定
                log.info("The account for username " + token.getPrincipal() + " is locked.  " +
                        "Please contact your administrator to unlock it.");
            }
            //...在此處捕獲更多異常
            catch (AuthenticationException ae) {
                //意外情況 ? 錯誤 ?
            }
        }
        //打印其標識主體(在這種情況下，為用戶名)
        log.info("User [" + currentUser.getPrincipal() + "] logged in successfully.");
 
        //測試角色是否存在
        if (currentUser.hasRole("schwartz")) {
            log.info("May the Schwartz be with you!");
        } else {
            log.info("Hello, mere mortal.");
        }
        //粗粒度，極限范圍小
        //測試類型化的極限（不是實例級別）
        if (currentUser.isPermitted("lightsaber:wield")) {
            log.info("You may use a lightsaber ring.  Use it wisely.");
        } else {
            log.info("Sorry, lightsaber rings are for schwartz masters only.");
        }
        //細粒度，極限范圍廣
        //實例級別的權(quán)限（非常強大）
        if (currentUser.isPermitted("winnebago:drive:eagle5")) {
            log.info("You are permitted to 'drive' the winnebago with license plate (id) 'eagle5'.  " +
                    "Here are the keys - have fun!");
        } else {
            log.info("Sorry, you aren't allowed to drive the 'eagle5' winnebago!");
        }
        //注銷
        currentUser.logout();
        //退出
        System.exit(0);
    }
}

三、SpringBoot 集成 Shiro

1.編寫測試環(huán)境

1.在剛剛的父項目中新建一個 springboot 模塊

2.導入 SpringBoot 和 Shiro 整合包的依賴

 <!--SpringBoot 和 Shiro 整合包-->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.shiro</groupId>
            <artifactId>shiro-spring</artifactId>
            <version>1.4.1</version>
        </dependency>

下面是編寫配置文件
Shiro 三大要素

Subject 用戶 -> ShiroFilterFactoryBean
SecurityManager 管理所有用戶 -> DefaultWebSecurityManager
Realm 連接數(shù)據(jù)

實際操作中對象創(chuàng)建的順序： realm -> securityManager -> subject

3.編寫自定義的 realm ，需要繼承 AuthorizingRealm

//自定義的 UserRealm        extends AuthorizingRealm
public class UserRealm extends AuthorizingRealm {
    //授權(quán)
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principalCollection) {
        //打印一個提示
        System.out.println("執(zhí)行了授權(quán)方法");
        return null;
    }
 
    //認證
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
        //打印一個提示
        System.out.println("執(zhí)行了認證方法");
        return null;
    }
}

4.新建一個ShiroConfig配置文件

@Configuration
public class ShiroConfig {
 
    //ShiroFilterFactoryBean:3
    @Bean
    public ShiroFilterFactoryBean getShiroFilterFactoryBean(@Qualifier("securityManager") DefaultWebSecurityManager defaultWebsecurityManager){
        ShiroFilterFactoryBean bean = new ShiroFilterFactoryBean();
        //設(shè)置安全管理器
        bean.setSecurityManager(defaultWebsecurityManager);
        return bean;
    }
    //DefaultWebSecurityManager:2
    @Bean(name="securityManager")
    public DefaultWebSecurityManager getDefaultWebSecurityManager(@Qualifier("userRealm") UserRealm userRealm){
        DefaultWebSecurityManager securityManager=new DefaultWebSecurityManager();
        //關(guān)閉UserRealm
        securityManager.setRealm(userRealm);
        return securityManager;
    }
    //創(chuàng)建realm 對象，需要自定義類:1
    @Bean(name="userRealm")
    public UserRealm userRealm(){
        return new UserRealm();
    }
}

5.測試成功！

2.使用

1.登錄攔截

在getShiroFilterFactoryBean方法中添加需要攔截的登錄請求

@Configuration
public class ShiroConfig {
 
    //ShiroFilterFactoryBean:3
    @Bean
    public ShiroFilterFactoryBean getShiroFilterFactoryBean(@Qualifier("securityManager") DefaultWebSecurityManager defaultWebsecurityManager){
        ShiroFilterFactoryBean bean = new ShiroFilterFactoryBean();
        //設(shè)置安全管理器
        bean.setSecurityManager(defaultWebsecurityManager);
        //添加shiro的內(nèi)置過濾器
        /*
            anon : 無需認證，就可以訪問
            authc : 必須認證了才能訪問
            user : 必須擁有 “記住我” 功能才能用
            perms : 擁有對某個資源的權(quán)限才能訪問
            role : 擁有某個角色權(quán)限才能訪問
         */
 
        filterMap.put("/user/add","authc");
        filterMap.put("/user/update","authc");
        //攔截
        Map<String,String> filterMap=new LinkedHashMap<>();
        filterMap.put("/user/*","authc");
        bean.setFilterChainDefinitionMap(filterMap);
 
//        //設(shè)置登錄的請求
//        bean.setLoginUrl("/toLogin");
        return bean;
    }

測試:點擊 add鏈接，不會跳到 add 頁面，而是跳到登錄頁，攔截成功

2.用戶認證

1.在Controller層寫一個登錄的方法

    //登錄的方法
    @RequestMapping("/login")
    public String login(String username, String password, Model model) {
        //獲取當前用戶
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        //封裝用戶的登錄數(shù)據(jù),獲得令牌
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username, password);
        //登錄 及 異常處理
        try {
            //執(zhí)行用戶登錄的方法，如果沒有異常就說明OK了
            subject.login(token);
            return "index";
        } catch (UnknownAccountException e) {
            //如果用戶名不存在
            System.out.println("用戶名不存在");
            model.addAttribute("msg", "用戶名錯誤");
            return "login";
        } catch (IncorrectCredentialsException ice) {
            //如果密碼錯誤
            System.out.println("密碼錯誤");
            model.addAttribute("msg", "密碼錯誤");
            return "login";
        }
    }
}

2.測試

可以看出是先執(zhí)行了自定義的UserRealm中的AuthenticationInfo方法，再執(zhí)行登錄相關(guān)的操作

3.修改UserRealm中的doGetAuthenticationInfo方法

    //認證
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
        //打印一個提示
        System.out.println("執(zhí)行了認證方法");
        // 用戶名密碼
        String name = "root";
        String password = "123456";
        //通過參數(shù)獲取登錄的控制器中生成的 令牌
        UsernamePasswordToken token = (UsernamePasswordToken) authenticationToken;
        //用戶名認證
        if (!token.getUsername().equals(name)){
            // return null UnKnownAccountException
            return null;
        }
        //密碼認證， Shiro 自己做，為了避免和密碼的接觸
        //最后返回一個 AuthenticationInfo 接口的實現(xiàn)類，這里選擇 SimpleAuthenticationInfo
        // 三個參數(shù)：獲取當前用戶的認證 ； 密碼 ； 認證名
        return new SimpleAuthenticationInfo("", password, "");
    }
}

4.測試，輸入錯誤的密碼

輸入正確的密碼，即可登錄成功

四、Shiro整合Mybatis

1.導入依賴

        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>8.0.19</version>
        </dependency>
 
        <dependency>
            <groupId>log4j</groupId>
            <artifactId>log4j</artifactId>
            <version>1.2.17</version>
        </dependency>
 
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>druid</artifactId>
            <version>1.1.12</version>
        </dependency>
       <dependency>
            <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
            <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>2.1.1</version>
        </dependency>

2.新建個application.yml

spring:
  datasource:
    username: root
    password: 123456
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/mybatis?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&useJDBCCompliantTimezoneShift=true&useLegacyDatetimeCode=false&serverTimezone=UTC
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
 
    #Spring Boot 默認是不注入這些屬性值的，需要自己綁定
    #druid 數(shù)據(jù)源專有配置
    initialSize: 5
    minIdle: 5
    maxActive: 20
    maxWait: 60000
    timeBetweenEvictionRunsMillis: 60000
    minEvictableIdleTimeMillis: 300000
    validationQuery: SELECT 1 FROM DUAL
    testWhileIdle: true
    testOnBorrow: false
    testOnReturn: false
    poolPreparedStatements: true
 
    #配置監(jiān)控統(tǒng)計攔截的filters，stat:監(jiān)控統(tǒng)計、log4j：日志記錄、wall：防御sql注入
    #如果允許時報錯  java.lang.ClassNotFoundException: org.apache.log4j.Priority
    #則導入 log4j 依賴即可，Maven 地址：https://mvnrepository.com/artifact/log4j/log4j
    filters: stat,wall,log4j
    maxPoolPreparedStatementPerConnectionSize: 20
    useGlobalDataSourceStat: true
    connectionProperties: druid.stat.mergeSql=true;druid.stat.slowSqlMillis=500
mybatis:
  type-aliases-package: com.huang.pojo
  mapper-locations: classpath:mybatis/mapper/*.xml

3.在application.properties

mybatis.type-aliases-package=com.longdi.pojo
mybatis.mapper-locations=classpath:mapper/*.xml

4.導入依賴

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.10</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

5.編寫User類

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User {
        private int id;
        private String name;
        private String pwd;
        private String perms;
}

6.編寫UserMapper

@Repository
@Mapper
public interface UserMapper {
    public User  queryUserByName(String name);
 
}

7.編寫UserMapper.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE mapper
        PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN"
        "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
 
<mapper namespace="com.longdi.mapper.UserMapper">
 
    <select id="queryUserByName" resultType="User" parameterType="String">
        select * from mybatis.user where name=#{name}
    </select>
 
</mapper>

8.Service層

UserService接口：

public interface UserService {
    public User queryUserByName(String name);
}

9.編寫接口實現(xiàn)類UserServiceImpl

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService{
 
    @Autowired
    UserMapper userMapper;
 
    @Override
    public User queryUserByName(String name) {
        return userMapper.queryUserByName(name);
    }
}

10.在ShiroSpringbootApplicationTests測試

@SpringBootTest
class ShiroSpringbootApplicationTests {
    @Autowired
    UserServiceImpl userService;
    @Test
    void contextLoads() {
        System.out.println(userService.queryUserByName("longdi"));
    }
}

11.成功連接數(shù)據(jù)庫

五、實現(xiàn)請求授權(quán)

1.在ShiroConfig類中修改

2.controller跳轉(zhuǎn)

3.登錄攔截授權(quán)，測試成功

4.編寫授權(quán)doGetAuthorizationInfo方法

5.請求授權(quán)測試成功

六、Shiro整合Thymeleaf

1.導入依賴

        <!--shiro和thymeleaf整合-->
        <dependency>
            <groupId>com.github.theborakompanioni</groupId>
            <artifactId>thymeleaf-extras-shiro</artifactId>
            <version>2.0.0</version>
        </dependency>

2.整合ShiroDialect