Shiro的认证和权限控制

2022-04-16 08:15:04

权限控制的方式

从类别上分，有两大类：
- 认证：你是谁？–识别用户身份。
- 授权：你能做什么？–限制用户使用的功能。

权限的控制级别

从控制级别（模型）上分：
- URL级别-粗粒度
- 方法级别-细粒度
- 页面级别-自定义标签（显示）
- 数据级别-最细化的（数据）

URL级别的权限控制-粗粒度

在web.xml中配置一个过滤器filter，在过滤器中，对请求的地址进行解析，字符串截取：
url.substring()…把上下文前面的路径都截取掉，剩下user_login.action。
过滤器代码：
以通过查询数据库，来判断，当前登录用户，是否可以访问user_login.action。
url级别控制，每次请求过程中只控制一次，相比方法级别权限控制是粗粒度的！URL级别权限控制，基于Filter实现。

方法级别的权限控制-细粒度

aop面向切面的编程，在方法执行之前，进行权限判断，如果没有权限，抛出异常，终止方法的继续运行。
自定义注解在需要权限控制方法上，添加需要的权限信息
代理（Spring AOP ），在目标方法运行时进行增强，通过反射技术获取目标方法上注解中权限，查询数据库获取当前登陆用户具有权限，进行比较。
相比URL级别权限控制，可以控制到服务器端执行的每个方法，一次请求中可以控制多次。

页面（显示）级别的权限控制-自定义标签

页面显示的权限控制，通常是通过自定义标签来实现

数据级别的权限控制

在每条数据上增加一个字段，该字段记录了权限的值。数据和权限绑定。
代码，你在查询数据的时候，需要去权限和用户对应表中，通过当前登录用户的条件，查询出你的数据权限。然后再将数据权限作为一个条件，放到业务表中进行查询。从而限制了数据的访问。

权限系统的数据表设计

资源：用户要访问的目标，通常是服务中的程序或文件
权限：用户具有访问某资源的能力
角色：权限的集合，为了方便给用户授权。
用户：访问系统的’人’。

表对象实体：
- 用户(User)表：访问系统的用户，比如用户登录要用
- 权限(Function)表:系统某个功能允许访问而对应的权限
- 角色(Role)表：角色是权限的集合（权限组），方便用户授权。

表对象之间的关系：
- 用户和角色关系表：一个用户对应N个角色，一个角色可以授予N个用户—》多对多关系
- 角色和权限关系表：一个角色包含N个权限，一个权限可以属于N个角色—》多对多关系

完整的权限相关表：
URL级别权限控制包含：资源表、权限表、角色表、用户表，以及相关关系（都是多对多），共7张表。
方法级别的权限控制包含：功能权限、角色、用户，以及相关关系（都是多对多），共5张表。

但Apache Shiro框架支持的URL级别权限控制，是将资源和资源权限对应关系配置到了配置文件中，不需要表的支撑，只需要5张表了。

Apache Shiro权限控制

Apache Shiro 可以不依赖任何技术使用，可以直接和web整合，通常在企业中和Spring 结合使用。

Authentication：认证 — 用户登录
Authorization ：授权 —- 功能权限管理

通过引入Maven坐标导入shiro

官方建议：不推荐直接引入shiro-all，依赖比较多，原因怕有jar冲突。官方推荐根据需要单独导入jar。

Shiro基本原理

Shiro的框架的体系结构：
Shiro的认证和权限控制

Shiro权限控制流程的原理：
Shiro的认证和权限控制

应用代码 —- 调用Subject （shiro的Subject 就代表当前登陆用户）控制权限 —- Subject 在shiro框架内部调用 Shiro SecurityManager 安全管理器 —– 安全管理器调用 Realm （程序和安全数据连接器）。
Subject要进行任何操作，都必须要调用安全管理器（对我们来说是自动的）。
而安全管理器会调用指定的Realms对象，来连接安全数据。
Realms用来编写安全代码逻辑和访问安全数据，是连接程序和安全数据的桥梁。

URL级别的权限控制

配置整合和url级别认证

配置过滤器web.xml：放在struts的前端控制器之前配置，但放在openEntitymanage之后。

    <!-- shiro权限过滤器 -->

        <filter>

            <!-- 这里的 filter-name 要和 spring 的 applicationContext-shiro.xml 里的 org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean

                的 bean name 相同 -->

            <filter-name>shiroSecurityFilter</filter-name>

            <!-- spring的代理过滤器类：以前的过滤器 -->

            <filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxy</filter-class>

            <init-param>

                <!-- 该值缺省为false,表示生命周期由SpringApplicationContext管理,设置为true则表示由ServletContainer管理 -->

                <param-name>targetFilterLifecycle</param-name>

                <param-value>true</param-value>

            </init-param>

        </filter>

        <filter-mapping>

            <filter-name>shiroSecurityFilter</filter-name>

            <url-pattern>/*</url-pattern>

        </filter-mapping>

配置ApplicationContext.xml：（shiro权限控制过滤器+ shiro安全管理器）

        <!-- shiro权限控制过滤器bean -->

        <bean id="shiroSecurityFilter" class="org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean">

            <!-- shiro 的核心安全接口 -->

            <property name="securityManager" ref="securityManager" />

            <!-- 要求登录时的链接 -->

            <property name="loginUrl" value="/login.jsp" />

            <!-- 登陆成功后要跳转的连接 -->

            <property name="successUrl" value="/index.jsp" />

            <!-- 未授权时要跳转的连接，权限不足的跳转路径 -->

            <property name="unauthorizedUrl" value="/unauthorized.jsp" />

            <!-- shiro 连接约束配置（URL级别的权限控制），即URL和filter的关系，URL控制规则：路径=规则名 -->

            <property name="filterChainDefinitions">

                <value>

                    <!--按需求配置-->

                    /login.jsp = anon

                    /validatecode.jsp = anon

                    /js/** = anon

                    /css/** = anon

                    /images/** = anon

                    /user_login.action* = anon

                    /page_base_staff.action = anon

                    /page_base_region.action = perms["user"]

                    /page_base_subarea.action = roles["operator"]

                    /** = authc

                </value>

            </property>

        </bean>

        <!-- shiro安全管理器 -->

        <bean id="securityManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager">

            <!-- 注入 Realm连接安全数据-->

        </bean>

配置shiroFilter 其实是一个过滤器链，含有10个Filter（校验功能）。

Shiro的认证和权限控制

常用：
认证
- anon不用认证（登录）就能访问（单词注意大小写）
- authc: 需要认证(登录)才能使用，例如/admins/user/**=authc，没有参数。
授权：
- perms：需要拥有某权限才能使用，如具体允许的权限：/page_base_region.action =perms[“user”]，如果要访问该action，当前登录用户必须拥有user名字的权限。
- roles：需要拥有某角色才能使用，如具体允许的角色：/page_base_subarea.action = roles[“operator”]如果要访问该action，当前用户必须拥有operator权限。

用户认证（登录）—自定义Realm

Shiro实现登录逻辑
用户输入用户名和密码 —- 应用程序调用Subject的login方法 —- Subject 调用SecurityManager的方法 —- SecurityManager 调用Realm的认证方法 —- 认证方法根据登录用户名查询密码，返回用户的密码 —- SecurityManager 比较用户输入的密码和真实密码是否一致。

编写Shiro的认证登录逻辑

        @Action(value="user_login",results={@Result(name=SUCCESS,type="redirect",location="/index.jsp"),@Result(name=LOGIN,location="/login.jsp")})

        @InputConfig(resultName="login")

        public String login() throws Exception {

            //shrio:登陆逻辑

            //获取认证对象的包装对象

            Subject subject = SecurityUtils.getSubject();

            //获取一个认证的令牌:

            //直接获取页面的用户和密码进行校验

            AuthenticationToken authenticationToken = new UsernamePasswordToken(model.getUsername(),MD5Utils.md5(model.getPassword()));

            //认证过程

            try {

                // 如果成功，就不抛出异常，会自动将用户放入session的一个属性

                subject.login(authenticationToken);

                //成功,返回首页

                return SUCCESS;

            }catch(UnknownAccountException e){

                //用户名错误

                addActionError(getText("UserAction.usernamenotfound"));

                //返回登陆页面

                return LOGIN;

            }catch (IncorrectCredentialsException e) {

                //密码错误

                addActionError(getText("UserAction.passwordinvalid"));

                //返回登陆页面

                return LOGIN;

            }

            catch (AuthenticationException e) {

                //认证失败

                e.printStackTrace();

                //页面上进行提示

                addActionError(getText("UserAction.loginfail"));

                //返回登陆页面

                return LOGIN;

            }

        }

编写Realm，给SecurityManager提供

JdbcRealm和jndiLdapRealm，直接连接jdbc或jndi或ldap。
相当于dao和reaml整合了，能直接读取数据库，逻辑代码都实现好了。

        /**

         *  实现认证和授权功能

         *自定义的realm，作用从数据库查询数据，并返回数据库认证的信息

         */

        @Component("bosRealm")

        public class BosRealm extends AuthorizingRealm{

            //注入ehcache的缓存区域

            @Value("BosShiroCache")//注入缓存具体对象的名字,该名字在ehcache.xml中配置的

            public void setSuperAuthenticationCacheName(String authenticationCacheName){

                super.setAuthenticationCacheName(authenticationCacheName);

            }

            //注入service

            @Autowired

            private UserService userService;

            //注入角色dao

            @Autowired

            private RoleDao roleDao;

            //注入功能的dao

            @Autowired

            private FunctionDao functionDao;

            //授权方法：获取用户的权限信息

            //授权:回调方法

            //如果返回null，说明没有权限，shiro会自动跳到<property name="unauthorizedUrl" value="/unauthorized.jsp" />

            //如果不返回null，根据配置/page_base_subarea.action = roles["weihu"]，去自动匹配

            //给授权提供数据的

            @Override

            protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {

                //给当前用户授权的权限（功能权限、角色）

                SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();

                //两种方式：

                //方式1：工具类来获取(首长-)

        //      User user=(User)SecurityUtils.getSubject().getPrincipal();

                //方式2：通过参数获取首长(推荐)

                User user = (User) principals.getPrimaryPrincipal();

                //实际：需要根据当前用户的角色和功能权限来构建一个授权信息对象，交给安全管理器

                if (user.getUsername().equals("admin")) {

                    //如果是超级管理员

                    //查询出所有的角色，给认证信息对象

                    List<Role> roleList = roleDao.findAll();

                    for (Role role : roleList) {

                        authorizationInfo.addRole(role.getCode());

                    }

                    //查询出所有的功能权限，给认证对象

                    List<Function> functionList = functionDao.findAll();

                    for (Function function : functionList) {

                        authorizationInfo.addStringPermission(function.getCode());

                    }

                } else {

                    //如果是普通用户

                    List<Role> roleList = roleDao.findByUsers(user);

                    for (Role role : roleList) {

                        authorizationInfo.addRole(role.getCode());

                        //导航查询,获取某角色的拥有的功能权限

                        Set<Function> functions = role.getFunctions();

                        for (Function function : functions) {

                            authorizationInfo.addStringPermission(function.getCode());

                        }

                    }

                }

                return authorizationInfo;//将授权信息交给安全管理器接口。

            }

            //认证:回调，认证管理器会将认证令牌放到这里（action层的令牌AuthenticationToken）

            //发现如果返回null，抛出用户不存在的异常UnknownAccountException

            @Override

            protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {

                //用户名密码令牌（action传过来）

                UsernamePasswordToken upToken = (UsernamePasswordToken) token;

                //调用业务层来查询(根据用户名来查询用户，无需密码)

                User user = userService.findByUsername(upToken.getUsername());

                //判断用户是否存在

                if (user == null) {

                    //用户不存在

                    return null;//抛出异常

                } else {

                    //用户名存在

                    //参数1：用户对象，将来要放入session,数据库查询出来的用户

                    //参数2：凭证（密码）：密码校验：校验的动作交给shiro

                    //参数3:当前使用的Realm在Spring容器中的名字(bean的名字，自动在spring容器中寻找)

                    SimpleAuthenticationInfo authenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(user, user.getPassword(), super.getName());

                    return authenticationInfo;//密码校验失败，会自动抛出IncorrectCredentialsException

                }

            }

        }

ApplicatonContext.xml:

    <!-- service需要spring扫描 -->

    <context:component-scan base-package="cn.aric.bos.service,cn.aric.bos.web,cn.aric.bos.auth.realm" />

    <!-- shiro安全管理器 -->

    <bean id="securityManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager">

        <!-- 注入 Realm连接安全数据-->

        <property name="realm" ref="bosRealm"></property>

        <!-- 注入shiro的缓存管理器 -->

        <property name="cacheManager" ref="shiroCacheManager"/>

    </bean>

用户认证（退出）以及修改密码

        /**

         * 用户退出登录

         * @return

         * @throws Exception

         */

        @Action(value="user_logout",results={@Result(name=LOGIN,type="redirect",location="/login.jsp")})

        public String logout() throws Exception {

            //shiro退出

            Subject subject = SecurityUtils.getSubject();

            subject.logout();

            //跳转登陆页面

            return LOGIN;

        }

        /**

         * 用户修改密码

         * @return

         * @throws Exception

         */

    //  @Action(value="user_editPassword",results={@Result(name=JSON,type=JSON)})

        @Action("user_editPassword")

        public String editPassword() throws Exception {

            //获取Principal就是获取当前用户

            User loginUser = (User) SecurityUtils.getSubject().getPrincipal();

            model.setId(loginUser.getId());

            //页面结果

            HashMap<String,Object> resultMap = new HashMap<String,Object>();

            try {

                //调用service进行修改密码

                userService.updateUserPassword(model);

                //修改成功

                resultMap.put("result", true);

            } catch (Exception e) {

                e.printStackTrace();

                //修改失败

                resultMap.put("result", false);

            }

            //将结果压入栈顶

            ActionContext.getContext().getValueStack().push(resultMap);

            //转换为json

            return JSON;

        }

用户授权（授权）—自定义Ream

数据库数据添加，applicationContext.xml配置

        <property name="filterChainDefinitions">

            <value>

                /login.jsp = anon

                /validatecode.jsp = anon

                /js/** = anon

                /css/** = anon

                /images/** = anon

                /user_login.action = anon

                /page_base_staff.action = anon

                /page_base_region.action = perms["region"]

                /page_base_subarea.action = roles["weihu"]

                /page_qupai_noticebill_add.action = perms["noticebill"]

                /page_qupai_quickworkorder.action = roles["kefu"]

                /** = authc

            </value>

        </property>

代码在上面的BosRealm的中，protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals)
RoleDao省略。

方法级别的权限控制

启用Shiro注解

需要 Shiro 的 Spring AOP 集成来扫描合适的注解类以及执行必要的安全逻辑。
ApplicationContext.xml

        <!-- 开启权限控制的注解功能并且配置aop -->

        <!-- 后处理器：通过动态代理在某bean实例化的前增强。:自己去找权限注解 -->

        <bean id="lifecycleBeanPostProcessor" class="org.apache.shiro.spring.LifecycleBeanPostProcessor"/>

        <!-- 切面自动代理：相当于以前的AOP标签配置

        advisor:切面 advice:通知

        -->

        <bean class="org.springframework.aop.framework.autoproxy.DefaultAdvisorAutoProxyCreator"

        depends-on="lifecycleBeanPostProcessor">

        </bean>

        <!-- Advisor切面配置：授权属性的切面 -->

        <bean class="org.apache.shiro.spring.security.interceptor.AuthorizationAttributeSourceAdvisor">

            <!-- 注入安全管理器 -->

            <property name="securityManager" ref="securityManager"/>

        </bean>

在需要权限控制的目标方法上面使用shiro的注解：
@RequiresAuthentication 需要用户登录
subject.isAuthenticated() 必须返回true
@ RequiresUser
subject.isAuthenticated() 返回true 或者subject.isRemembered() 返回true
“Remember Me”服务:
认证机制基于 session
被记忆机制基于 cookie （subject.isAuthenticated() 返回 false ）

@ RequiresGuest 与 @RequiresUser 相反，不能认证也不能被记忆。
@ RequiresRoles 需要角色
@RequiresPermissions 需要权限

异常

动态代理异常

解决方案：
配置ApplicationContext.xml，设置代理为cglib代理（对目标类代理）

        <!-- 切面自动代理：相当于以前的AOP标签配置 -->

        <bean class="org.springframework.aop.framework.autoproxy.DefaultAdvisorAutoProxyCreator"

        depends-on="lifecycleBeanPostProcessor" >

            <!-- 设置aop的代理使用CGLIB代理 -->

            <property name="proxyTargetClass" value="true"/>

        </bean>

方案二：

<aop:config proxy-target-class="true" />

类型转换异常

解决方案：递归向上寻找泛型的类型。

    //递归向上 查找

        Class actionClass =this.getClass();

        //向父类递归寻找泛型

        while(true){

            //得到带有泛型的类型，如BaseAction<Userinfo>

            Type type = actionClass.getGenericSuperclass();

            if(type instanceof ParameterizedType){

                //转换为参数化类型

                ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) type;

                //获取泛型的第一个参数的类型类，如Userinfo

                Class<T> modelClass = (Class<T>) parameterizedType.getActualTypeArguments()[0];

                //实例化模型对象

                try {

                    model=modelClass.newInstance();

                } catch (InstantiationException e) {

                    e.printStackTrace();

                } catch (IllegalAccessException e) {

                    e.printStackTrace();

                }

                break;

            }

            //寻找父类

            actionClass=actionClass.getSuperclass();

        }

空指针异常

解决方案1：使用public 的Setter方法上的注解直接注入Service。

SubareaAction：

        //注入service

        private SubareaService subareaService;

        @Autowired

        public void setSubareaService(SubareaService subareaService) {

            this.subareaService = subareaService;

        }

解决方案2：
@Autowire还放到私有声明上，
在struts.xml中覆盖常量(开启自动装配策略)：
值默认是false，struts2默认注入采用的是构造器注入（从spring中寻找的bean）
改成true，struts2会采用setter方法注入

页面标签（实现页面内容定制显示）

        <!-- 引入Shiro标签 -->

        <%@ taglib uri="http://shiro.apache.org/tags" prefix="shiro"%>

页面拿Session中的user对象： 代表user对象。

程序中拿Session中的user对象：SecurityUtils.getSubject().getPrincipal()

资源通配符和权限通配符可便捷开发。

代码级别

使用代码编程的方式，直接在程序中使用Subject对象，调用内部的一些API。（有代码侵入）

    //代码级别的权限控制(授权)：功能权限和角色权限：两套机制：boolean判断，异常判断

        //授权的权限控制

        //====布尔值判断

        //功能权限

        if(subject.isPermitted("staff")){

            //必须拥有staff功能权限才能执行代码

            System.out.println("我是一段代码。。。。。");

        }

        //角色权限

        if(subject.hasRole("weihu")){

            //必须拥有staff功能权限才能执行代码

            System.out.println("我是一段代码。。。。。");

        }

        //====异常判断

        //功能权限

        try {

            subject.checkPermission("staff");

            //有权限

        } catch (AuthorizationException e) {

            // 没权限

            e.printStackTrace();

        }

        //角色权限

        try {

            subject.checkRole("weihu");

            //有权限

        } catch (AuthorizationException e) {

            // 没权限

            e.printStackTrace();

        }

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