8、Shiro安全框架入门学习

shiro简介

基本功能点

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。其基本功能点如下图所示:
8、Shiro安全框架入门学习 

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。

Shiro的架构

什么是Shiro?

  1. Apache Shiro是一个Java 的安全(权限)框架。
  2. 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。
  3. Shiro可以完成,认证,授权,加密,会话管理,Web集成,缓存等.
  4. 下载地址: http://shiro.apache.org/

8、Shiro安全框架入门学习

有哪些功能

  • 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。

Shiro架构(外部)

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:

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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:

  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。

内部

接下来我们来从 Shiro 内部来看下 Shiro 的架构,如下图所示:

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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。

shiro组件

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。

快速开始:快速搭建第一个shiro

1、新建一个简单的Maven项目

2、pom.xml

 1 <dependencies>
 2         <!-- thymeleaf-shiro整合包 -->
 3         <dependency>
 4             <groupId>com.github.theborakompanioni</groupId>
 5             <artifactId>thymeleaf-extras-shiro</artifactId>
 6             <version>2.0.0</version>
 7         </dependency>
 8 
 9         <!--快速生成pojo的方法有关的lombok-->
10         <dependency>
11             <groupId>org.projectlombok</groupId>
12             <artifactId>lombok</artifactId>
13             <version>1.16.10</version>
14         </dependency>
15         <!-- 引入 myBatis,这是 MyBatis官方提供的适配 Spring Boot 的,而不是Spring Boot自己的-->
16         <dependency>
17             <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
18             <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
19             <version>2.1.0</version>
20         </dependency>
21         <dependency>
22             <groupId>mysql</groupId>
23             <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
24             <version>8.0.15</version>
25         </dependency>
26         <dependency>
27             <groupId>com.alibaba</groupId>
28             <artifactId>druid</artifactId>
29             <version>1.1.12</version>
30         </dependency>
31         <!-- https://mvnrepository.com/artifact/log4j/log4j -->
32         <dependency>
33             <groupId>log4j</groupId>
34             <artifactId>log4j</artifactId>
35             <version>1.2.17</version>
36         </dependency>
37         <!--
38             Subject 用户,
39             SecurityManager 管理所有用户,
40             Realm 连接数据,需要自定义
41         -->
42         <!--shiro整合spring的包-->
43         <dependency>
44             <groupId>org.apache.shiro</groupId>
45             <artifactId>shiro-spring</artifactId>
46             <version>1.4.0</version>
47         </dependency>
48         <dependency>
49             <groupId>org.springframework.boot</groupId>
50             <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
51         </dependency>
52 
53         <!--thymeleaf模板-->
54         <dependency>
55             <groupId>org.thymeleaf</groupId>
56             <artifactId>thymeleaf-spring5</artifactId>
57         </dependency>
58         <dependency>
59             <groupId>org.thymeleaf.extras</groupId>
60             <artifactId>thymeleaf-extras-java8time</artifactId>
61         </dependency>
62 
63         <dependency>
64             <groupId>org.springframework.boot</groupId>
65             <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
66             <scope>test</scope>
67             <exclusions>
68                 <exclusion>
69                     <groupId>org.junit.vintage</groupId>
70                     <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
71                 </exclusion>
72             </exclusions>
73         </dependency>
74     </dependencies>

3、resources/shiro.ini(配置文件)

 1 [users]
 2 # user 'root' with password 'secret' and the 'admin' role
 3 root = secret, admin
 4 # user 'guest' with the password 'guest' and the 'guest' role
 5 guest = guest, guest
 6 # user 'presidentskroob' with password '12345' ("That's the same combination on
 7 # my luggage!!!" ;)), and role 'president'
 8 presidentskroob = 12345, president
 9 # user 'darkhelmet' with password 'ludicrousspeed' and roles 'darklord' and 'schwartz'
10 darkhelmet = ludicrousspeed, darklord, schwartz
11 # user 'lonestarr' with password 'vespa' and roles 'goodguy' and 'schwartz'
12 lonestarr = vespa, goodguy, schwartz
13 
14 [roles]
15 # 'admin' role has all permissions, indicated by the wildcard '*'
16 admin = *
17 # The 'schwartz' role can do anything (*) with any lightsaber:
18 schwartz = lightsaber:*
19 # The 'goodguy' role is allowed to 'drive' (action) the winnebago (type) with
20 # license plate 'eagle5' (instance specific id)
21 goodguy = winnebago:drive:eagle5

4、resources/log4j.properties

 1 log4j.rootLogger=INFO, stdout
 2 
 3 log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.ConsoleAppender
 4 log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
 5 log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m %n
 6 
 7 # General Apache libraries
 8 log4j.logger.org.apache=WARN
 9 
10 # Spring
11 log4j.logger.org.springframework=WARN
12 
13 # Default Shiro logging
14 log4j.logger.org.apache.shiro=INFO
15 
16 # Disable verbose logging
17 log4j.logger.org.apache.shiro.util.ThreadContext=WARN
18 log4j.logger.org.apache.shiro.cache.ehcache.EhCache=WARN

5、java/Quickstart

8、Shiro安全框架入门学习
 1 import org.apache.shiro.SecurityUtils;
 2 import org.apache.shiro.authc.*;
 3 import org.apache.shiro.config.IniSecurityManagerFactory;
 4 import org.apache.shiro.mgt.SecurityManager;
 5 import org.apache.shiro.session.Session;
 6 import org.apache.shiro.subject.Subject;
 7 import org.apache.shiro.util.Factory;
 8 import org.slf4j.Logger;
 9 import org.slf4j.LoggerFactory;
10 
11 public class Quickstart {
12 
13 
14     private static final transient Logger log = LoggerFactory.getLogger(Quickstart.class);
15 
16     public static void main(String[] args) {
17 
18 
19         Factory<SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
20         SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
21 
22         SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
23 
24         //获取当前的用户对象 Subject
25         Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();
26 
27         // 通过当前用户拿到Session
28         Session session = currentUser.getSession();
29         session.setAttribute("someKey", "aValue");
30         String value = (String) session.getAttribute("someKey");
31         if (value.equals("aValue")) {
32             log.info("Subject=>session[" + value + "]");
33         }
34 
35         //判断当前用户是否被认证
36         if (!currentUser.isAuthenticated()) {
37             //Token: 令牌
38             UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("lonestarr", "vespa");
39             token.setRememberMe(true);//设置记住我
40             try {
41                 currentUser.login(token);//执行登陆操作
42             } catch (UnknownAccountException uae) {
43                 log.info("There is no user with username of " + token.getPrincipal());
44             } catch (IncorrectCredentialsException ice) {
45                 log.info("Password for account " + token.getPrincipal() + " was incorrect!");
46             } catch (LockedAccountException lae) {
47                 log.info("The account for username " + token.getPrincipal() + " is locked.  " +
48                         "Please contact your administrator to unlock it.");
49             }
50             // ... catch more exceptions here (maybe custom ones specific to your application?
51             catch (AuthenticationException ae) {
52                 //unexpected condition?  error?
53             }
54         }
55 
56         //say who they are:
57         //print their identifying principal (in this case, a username):
58         log.info("User [" + currentUser.getPrincipal() + "] logged in successfully.");
59 
60         //test a role:
61         if (currentUser.hasRole("schwartz")) {
62             log.info("May the Schwartz be with you!");
63         } else {
64             log.info("Hello, mere mortal.");
65         }
66 
67         //test a typed permission (not instance-level)
68         if (currentUser.isPermitted("lightsaber:wield")) {
69             log.info("You may use a lightsaber ring.  Use it wisely.");
70         } else {
71             log.info("Sorry, lightsaber rings are for schwartz masters only.");
72         }
73 
74         //a (very powerful) Instance Level permission:
75         if (currentUser.isPermitted("winnebago:drive:eagle5")) {
76             log.info("You are permitted to 'drive' the winnebago with license plate (id) 'eagle5'.  " +
77                     "Here are the keys - have fun!");
78         } else {
79             log.info("Sorry, you aren't allowed to drive the 'eagle5' winnebago!");
80         }
81 
82         //all done - log out!
83         currentUser.logout();
84 
85         System.exit(0);
86     }
87 }
View Code

6、启动Quickstart测试

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