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。

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。

一、从外部看Shiro

首先,我们从外部来看Shiro吧,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。

二、Shiro内部

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。

2.1、自定义Realm

public class ShiroRealm extends AuthorizingRealm{

}

1、ShiroRealm父类AuthorizingRealm将获取Subject相关信息分成两步:获取身份验证信息(doGetAuthenticationInfo)及授权信息(doGetAuthorizationInfo);

2、doGetAuthenticationInfo获取身份验证相关信息:首先根据传入的用户名获取User信息;然后如果user为空,那么抛出没找到帐号异常UnknownAccountException;如果user找到但锁定了抛出锁定异常LockedAccountException;最后生成AuthenticationInfo信息,交给间接父类AuthenticatingRealm使用CredentialsMatcher进行判断密码是否匹配,如果不匹配将抛出密码错误异常IncorrectCredentialsException;另外如果密码重试此处太多将抛出超出重试次数异常ExcessiveAttemptsException;在组装SimpleAuthenticationInfo信息时,需要传入:身份信息(用户名)、凭据(密文密码)、盐(username+salt),CredentialsMatcher使用盐加密传入的明文密码和此处的密文密码进行匹配。

3、doGetAuthorizationInfo获取授权信息:PrincipalCollection是一个身份集合,因为我们现在就一个Realm,所以直接调用getPrimaryPrincipal得到之前传入的用户名即可;然后根据用户名调用UserService接口获取角色及权限信息。

2.1.1、AuthenticationToken

AuthenticationToken用于收集用户提交的身份(如用户名)及凭据(如密码):

  1. public interface AuthenticationToken extends Serializable {

  2. Object getPrincipal(); //身份

  3. Object getCredentials(); //凭据

  4. }

扩展接口RememberMeAuthenticationToken:提供了“boolean isRememberMe()”现“记住我”的功能;

扩展接口是HostAuthenticationToken:提供了“String getHost()”方法用于获取用户“主机”的功能。

Shiro提供了一个直接拿来用的UsernamePasswordToken,用于实现用户名/密码Token组,另外其实现了RememberMeAuthenticationToken和HostAuthenticationToken,可以实现记住我及主机验证的支持。

2.1.2、AuthenticationInfo

AuthenticationInfo有两个作用:

1、如果Realm是AuthenticatingRealm子类,则提供给AuthenticatingRealm内部使用的CredentialsMatcher进行凭据验证;(如果没有继承它需要在自己的Realm中自己实现验证);

2、提供给SecurityManager来创建Subject(提供身份信息);

MergableAuthenticationInfo用于提供在多Realm时合并AuthenticationInfo的功能,主要合并Principal、如果是其他的如credentialsSalt,会用后边的信息覆盖前边的。

比如HashedCredentialsMatcher,在验证时会判断AuthenticationInfo是否是SaltedAuthenticationInfo子类,来获取盐信息。

Account相当于我们之前的User,SimpleAccount是其一个实现;在IniRealm、PropertiesRealm这种静态创建帐号信息的场景中使用,这些Realm直接继承了SimpleAccountRealm,而SimpleAccountRealm提供了相关的API来动态维护SimpleAccount;即可以通过这些API来动态增删改查SimpleAccount;动态增删改查角色/权限信息。及如果您的帐号不是特别多,可以使用这种方式,具体请参考SimpleAccountRealm Javadoc。

其他情况一般返回SimpleAuthenticationInfo即可。

2.1.3、PrincipalCollection

因为我们可以在Shiro中同时配置多个Realm,所以呢身份信息可能就有多个;因此其提供了PrincipalCollection用于聚合这些身份信息:

  1. public interface PrincipalCollection extends Iterable, Serializable {

  2. Object getPrimaryPrincipal(); //得到主要的身份

  3. <T> T oneByType(Class<T> type); //根据身份类型获取第一个

  4. <T> Collection<T> byType(Class<T> type); //根据身份类型获取一组

  5. List asList(); //转换为List

  6. Set asSet(); //转换为Set

  7. Collection fromRealm(String realmName); //根据Realm名字获取

  8. Set<String> getRealmNames(); //获取所有身份验证通过的Realm名字

  9. boolean isEmpty(); //判断是否为空

\10. }

因为PrincipalCollection聚合了多个,此处最需要注意的是getPrimaryPrincipal,如果只有一个Principal那么直接返回即可,如果有多个Principal,则返回第一个(因为内部使用Map存储,所以可以认为是返回任意一个);oneByType / byType根据凭据的类型返回相应的Principal;fromRealm根据Realm名字(每个Principal都与一个Realm关联)获取相应的Principal。

目前Shiro只提供了一个实现SimplePrincipalCollection,还记得之前的AuthenticationStrategy实现嘛,用于在多Realm时判断是否满足条件的,在大多数实现中(继承了AbstractAuthenticationStrategy)afterAttempt方法会进行AuthenticationInfo(实现了MergableAuthenticationInfo)的merge,比如SimpleAuthenticationInfo会合并多个Principal为一个PrincipalCollection。

2.1.4、AuthorizationInfo

AuthorizationInfo用于聚合授权信息的:

  1. public interface AuthorizationInfo extends Serializable {

  2. Collection<String> getRoles(); //获取角色字符串信息

  3. Collection<String> getStringPermissions(); //获取权限字符串信息

  4. Collection<Permission> getObjectPermissions(); //获取Permission对象信息

  5. }

当我们使用AuthorizingRealm时,如果身份验证成功,在进行授权时就通过doGetAuthorizationInfo方法获取角色/权限信息用于授权验证。

Shiro提供了一个实现SimpleAuthorizationInfo,大多数时候使用这个即可。

对于Account及SimpleAccount,之前的【6.3 AuthenticationInfo】已经介绍过了,用于SimpleAccountRealm子类,实现动态角色/权限维护的。

2.2、Subject

Subject是Shiro的核心对象,基本所有身份验证、授权都是通过Subject完成。

1、身份信息获取

Java代码

  1. Object getPrincipal(); //Primary Principal

  2. PrincipalCollection getPrincipals(); // PrincipalCollection

2、身份验证

Java代码

  1. void login(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException;

  2. boolean isAuthenticated();

  3. boolean isRemembered();

通过login登录,如果登录失败将抛出相应的AuthenticationException,如果登录成功调用isAuthenticated就会返回true,即已经通过身份验证;如果isRemembered返回true,表示是通过记住我功能登录的而不是调用login方法登录的。isAuthenticated/isRemembered是互斥的,即如果其中一个返回true,另一个返回false。

3、角色授权验证

Java代码

  1. boolean hasRole(String roleIdentifier);

  2. boolean[] hasRoles(List<String> roleIdentifiers);

  3. boolean hasAllRoles(Collection<String> roleIdentifiers);

  4. void checkRole(String roleIdentifier) throws AuthorizationException;

  5. void checkRoles(Collection<String> roleIdentifiers) throws AuthorizationException;

  6. void checkRoles(String... roleIdentifiers) throws AuthorizationException;

hasRole进行角色验证,验证后返回true/false;而checkRole验证失败时抛出AuthorizationException异常。

4、权限授权验证

Java代码

  1. boolean isPermitted(String permission);

  2. boolean isPermitted(Permission permission);

  3. boolean[] isPermitted(String... permissions);

  4. boolean[] isPermitted(List<Permission> permissions);

  5. boolean isPermittedAll(String... permissions);

  6. boolean isPermittedAll(Collection<Permission> permissions);

  7. void checkPermission(String permission) throws AuthorizationException;

  8. void checkPermission(Permission permission) throws AuthorizationException;

  9. void checkPermissions(String... permissions) throws AuthorizationException;

10. void checkPermissions(Collection<Permission> permissions) throws AuthorizationException;

isPermitted进行权限验证,验证后返回true/false;而checkPermission验证失败时抛出AuthorizationException。

5、会话

Java代码

  1. Session getSession(); //相当于getSession(true)

  2. Session getSession(boolean create);

类似于Web中的会话。如果登录成功就相当于建立了会话,接着可以使用getSession获取;如果create=false如果没有会话将返回null,而create=true如果没有会话会强制创建一个。

6、退出

Java代码

  1. void logout();

7、RunAs

Java代码

  1. void runAs(PrincipalCollection principals) throws NullPointerException, IllegalStateException;

  2. boolean isRunAs();

  3. PrincipalCollection getPreviousPrincipals();

  4. PrincipalCollection releaseRunAs();

RunAs即实现“允许A假设为B身份进行访问”;通过调用subject.runAs(b)进行访问;接着调用subject.getPrincipals将获取到B的身份;此时调用isRunAs将返回true;而a的身份需要通过subject. getPreviousPrincipals获取;如果不需要RunAs了调用subject. releaseRunAs即可。

8、多线程

Java代码

  1. <V> V execute(Callable<V> callable) throws ExecutionException;

  2. void execute(Runnable runnable);

  3. <V> Callable<V> associateWith(Callable<V> callable);

  4. Runnable associateWith(Runnable runnable);

实现线程之间的Subject传播,因为Subject是线程绑定的;因此在多线程执行中需要传播到相应的线程才能获取到相应的Subject。最简单的办法就是通过execute(runnable/callable实例)直接调用;或者通过associateWith(runnable/callable实例)得到一个包装后的实例;它们都是通过:1、把当前线程的Subject绑定过去;2、在线程执行结束后自动释放。

Subject自己不会实现相应的身份验证/授权逻辑,而是通过DelegatingSubject委托给SecurityManager实现;及可以理解为Subject是一个面门。

对于Subject的构建一般没必要我们去创建;一般通过SecurityUtils.getSubject()获取:

Java代码

  1. public static Subject getSubject() {

  2. Subject subject = ThreadContext.getSubject();

  3. if (subject == null) {

  4. subject = (new Subject.Builder()).buildSubject();

  5. ThreadContext.bind(subject);

  6. }

  7. return subject;

  8. }

即首先查看当前线程是否绑定了Subject,如果没有通过Subject.Builder构建一个然后绑定到现场返回。

如果想自定义创建,可以通过:

Java代码

  1. new Subject.Builder().principals(身份).authenticated(true/false).buildSubject()

这种可以创建相应的Subject实例了,然后自己绑定到线程即可。在new Builder()时如果没有传入SecurityManager,自动调用SecurityUtils.getSecurityManager获取;也可以自己传入一个实例。

摘录于:https://www.cnblogs.com/maofa/p/6407102.html

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