安全應該是互聯(lián)網(wǎng)公司的一道生命線，幾乎任何的公司都會涉及到這方面的需求。在Java領(lǐng)域一般有Spring Security、Apache Shiro等安全框架，但是由于Spring Security過于龐大和復雜，大多數(shù)公司會選擇Apache Shiro來使用，這篇文章會先介紹一下Apache Shiro，在結(jié)合Spring Boot給出使用案例。

Apache Shiro簡介

Apache Shiro是一個功能強大、靈活的，開源的安全框架。它可以干凈利落地處理身份驗證、授權(quán)、企業(yè)會話管理和加密。

Shiro的主要功能

• 驗證用戶身份
• 用戶訪問權(quán)限控制，比如：判斷用戶是否分配了一定的安全角色、判斷用戶是否被授予完成某個操作的權(quán)限
• 在非 web 或 EJB 容器的環(huán)境下可以任意使用Session API
• 可以響應認證、訪問控制，或者 Session 生命周期中發(fā)生的事件
• 可將一個或以上用戶安全數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)組合成一個復合的用戶 “view”(視圖)
• 支持單點登錄(SSO)功能
• 支持提供“Remember Me”服務，獲取用戶關(guān)聯(lián)信息而無需登錄

Apache Shiro Features 特性

Apache Shiro是一個全面的、蘊含豐富功能的安全框架。Shiro的功能框架圖：

image

Authentication（認證）, Authorization（授權(quán)）, Session Management（會話管理）, Cryptography（加密）被 Shiro 框架的開發(fā)團隊稱之為應用安全的四大基石。

• Authentication：用戶身份識別，通常被稱為用戶“登錄”
• Authorization：訪問控制。比如某個用戶是否具有某個操作的使用權(quán)限。
• Session Management：特定于用戶的會話管理,甚至在非web 或 EJB 應用程序。
• Cryptography：在對數(shù)據(jù)源使用加密算法加密的同時，保證易于使用。

還有其他的功能來支持和加強這些不同應用環(huán)境下安全領(lǐng)域的關(guān)注點。特別是對以下的功能支持：

• Web支持：Shiro 提供的 web 支持 api ，可以很輕松的保護 web 應用程序的安全。
• 緩存：緩存是 Apache Shiro 保證安全操作快速、高效的重要手段。
• 并發(fā)：Apache Shiro 支持多線程應用程序的并發(fā)特性。
• 測試：支持單元測試和集成測試，確保代碼和預想的一樣安全。
• “Run As”：這個功能允許用戶假設另一個用戶的身份(在許可的前提下)。
• “Remember Me”：跨 session 記錄用戶的身份，只有在強制需要時才需要登錄。

注意： Shiro不會去維護用戶、維護權(quán)限，這些需要我們自己去設計/提供，然后通過相應的接口注入給Shiro。

High-Level Overview 高級概述

在概念層，Shiro 架構(gòu)包含三個主要的理念：Subject、SecurityManager和 Realm。下圖展示了這些組件如何相互作用：

image

• Subject：當前用戶，Subject 可以是一個人，但也可以是第三方服務、守護進程帳戶、時鐘守護任務或者其它–當前和軟件交互的任何事件。
• SecurityManager：管理所有Subject，SecurityManager 是 Shiro 架構(gòu)的核心，配合內(nèi)部安全組件共同組成安全傘。
• Realms：用于進行權(quán)限信息的驗證，我們自己實現(xiàn)。Realm 本質(zhì)上是一個特定的安全 DAO：它封裝與數(shù)據(jù)源連接的細節(jié)，得到Shiro 所需的相關(guān)的數(shù)據(jù)。在配置 Shiro 的時候，你必須指定至少一個Realm 來實現(xiàn)認證（authentication）和/或授權(quán)（authorization）。

我們需要實現(xiàn)Realms的Authentication 和 Authorization。其中 Authentication 是用來驗證用戶身份，Authorization 是授權(quán)訪問控制，用于對用戶進行的操作授權(quán)，證明該用戶是否允許進行當前操作，如訪問某個鏈接，某個資源文件等。

構(gòu)建項目

添加shiro-spring依賴*

<dependency>
    <groupId>org.apache.shiro</groupId>
    <artifactId>shiro-spring</artifactId>
    <version>1.4.0</version>
</dependency>

配置文件

spring:
    datasource:
      url: jdbc:mysql://localhost:3306/login
      username: root
      password: 123456
      #schema: database/import.sql
      #sql-script-encoding: utf-8
      driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver

    jpa:
      database: mysql
      show-sql: true
      hibernate:
        ddl-auto: update
        naming:
          strategy: org.hibernate.cfg.DefaultComponentSafeNamingStrategy
      properties:
         hibernate:
            dialect: org.hibernate.dialect.MySQL5Dialect

    thymeleaf:
       cache: false
       mode: LEGACYHTML5

RBAC

RBAC 是基于角色的訪問控制（Role-Based Access Control ）在 RBAC 中，權(quán)限與角色相關(guān)聯(lián)，用戶通過成為適當角色的成員而得到這些角色的權(quán)限。這就極大地簡化了權(quán)限的管理。這樣管理都是層級相互依賴的，權(quán)限賦予給角色，而把角色又賦予用戶，這樣的權(quán)限設計很清楚，管理起來很方便。

用戶信息

@Entity
public class UserInfo implements Serializable {
    @Id
    @GeneratedValue
    private Integer uid;
    @Column(unique =true)
    private String username;//帳號
    private String name;//名稱（昵稱或者真實姓名，不同系統(tǒng)不同定義）
    private String password; //密碼;
    private String salt;//加密密碼的鹽
    private byte state;//用戶狀態(tài),0:創(chuàng)建未認證（比如沒有激活，沒有輸入驗證碼等等）--等待驗證的用戶 , 1:正常狀態(tài),2：用戶被鎖定.
    @ManyToMany(fetch= FetchType.EAGER)//立即從數(shù)據(jù)庫中進行加載數(shù)據(jù);
    @JoinTable(name = "SysUserRole", joinColumns = { @JoinColumn(name = "uid") }, inverseJoinColumns ={@JoinColumn(name = "roleId") })
    private List<SysRole> roleList;// 一個用戶具有多個角色
     /**
     * 密碼鹽，重新對鹽重新進行了定義，用戶名+salt，這樣就更加不容易被破解
     */
    public String getCredentialsSalt(){
        return this.username+this.salt;
    }
    ...省略set/get方法

角色信息

@Entity
public class SysRole {
    @Id@GeneratedValue
    private Integer id; // 編號
    private String role; // 角色標識程序中判斷使用,如"admin",這個是唯一的:
    private String description; // 角色描述,UI界面顯示使用
    private Boolean available = Boolean.FALSE; // 是否可用,如果不可用將不會添加給用戶

    //角色 -- 權(quán)限關(guān)系：多對多關(guān)系;
    @ManyToMany(fetch= FetchType.EAGER)
    @JoinTable(name="SysRolePermission",joinColumns={@JoinColumn(name="roleId")},inverseJoinColumns={@JoinColumn(name="permissionId")})
    private List<SysPermission> permissions;

    // 用戶 - 角色關(guān)系定義;
    @ManyToMany
    @JoinTable(name="SysUserRole",joinColumns={@JoinColumn(name="roleId")},inverseJoinColumns={@JoinColumn(name="uid")})
    private List<UserInfo> userInfos;// 一個角色對應多個用戶

權(quán)限信息

@Entity
public class SysPermission implements Serializable {
    @Id@GeneratedValue
    private Integer id;//主鍵.
    private String name;//名稱.
    @Column(columnDefinition="enum('menu','button')")
    private String resourceType;//資源類型，[menu|button]
    private String url;//資源路徑.
    private String permission; //權(quán)限字符串,menu例子：role:*，button例子：role:create,role:update,role:delete,role:view
    private Long parentId; //父編號
    private String parentIds; //父編號列表
    private Boolean available = Boolean.FALSE;
    @ManyToMany
    @JoinTable(name="SysRolePermission",joinColumns={@JoinColumn(name="permissionId")},inverseJoinColumns={@JoinColumn(name="roleId")})
    private List<SysRole> roles;

根據(jù)以上的代碼會自動生成user_info（用戶信息表）、sys_role（角色表）、sys_permission（權(quán)限表）、sys_user_role（用戶角色表）、sys_role_permission（角色權(quán)限表）這五張表，為了方便測試我們給這五張表插入一些初始化數(shù)據(jù)：

INSERT INTO `user_info` (`uid`,`username`,`name`,`password`,`salt`,`state`) VALUES ('1', 'admin', '管理員', 'd3c59d25033dbf980d29554025c23a75', '8d78869f470951332959580424d4bf4f', 0);
INSERT INTO `sys_permission` (`id`,`available`,`name`,`parent_id`,`parent_ids`,`permission`,`resource_type`,`url`) VALUES (1,0,'用戶管理',0,'0/','userInfo:view','menu','userInfo/userList');
INSERT INTO `sys_permission` (`id`,`available`,`name`,`parent_id`,`parent_ids`,`permission`,`resource_type`,`url`) VALUES (2,0,'用戶添加',1,'0/1','userInfo:add','button','userInfo/userAdd');
INSERT INTO `sys_permission` (`id`,`available`,`name`,`parent_id`,`parent_ids`,`permission`,`resource_type`,`url`) VALUES (3,0,'用戶刪除',1,'0/1','userInfo:del','button','userInfo/userDel');
INSERT INTO `sys_role` (`id`,`available`,`description`,`role`) VALUES (1,0,'管理員','admin');
INSERT INTO `sys_role` (`id`,`available`,`description`,`role`) VALUES (2,0,'VIP會員','vip');
INSERT INTO `sys_role` (`id`,`available`,`description`,`role`) VALUES (3,1,'test','test');
INSERT INTO `sys_role_permission` VALUES ('1', '1');
INSERT INTO `sys_role_permission` (`permission_id`,`role_id`) VALUES (1,1);
INSERT INTO `sys_role_permission` (`permission_id`,`role_id`) VALUES (2,1);
INSERT INTO `sys_role_permission` (`permission_id`,`role_id`) VALUES (3,2);
INSERT INTO `sys_user_role` (`role_id`,`uid`) VALUES (1,1);

Shiro 配置

首先要配置的是ShiroConfig類，Apache Shiro 核心通過 Filter 來實現(xiàn)，就好像SpringMvc 通過DispachServlet 來主控制一樣。 既然是使用 Filter 一般也就能猜到，是通過URL規(guī)則來進行過濾和權(quán)限校驗，所以我們需要定義一系列關(guān)于URL的規(guī)則和訪問權(quán)限。

ShiroConfig

@Configuration
public class ShiroConfig {
    @Bean
    public ShiroFilterFactoryBean shirFilter(SecurityManager securityManager) {
        System.out.println("ShiroConfiguration.shirFilter()");
        ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean = new ShiroFilterFactoryBean();
        shiroFilterFactoryBean.setSecurityManager(securityManager);
        //攔截器.
        Map<String,String> filterChainDefinitionMap = new LinkedHashMap<String,String>();
        // 配置不會被攔截的鏈接 順序判斷
        filterChainDefinitionMap.put("/static/**", "anon");
        //配置退出 過濾器,其中的具體的退出代碼Shiro已經(jīng)替我們實現(xiàn)了
        filterChainDefinitionMap.put("/logout", "logout");
        //<!-- 過濾鏈定義，從上向下順序執(zhí)行，一般將/**放在最為下邊 -->:這是一個坑呢，一不小心代碼就不好使了;
        //<!-- authc:所有url都必須認證通過才可以訪問; anon:所有url都都可以匿名訪問-->
        filterChainDefinitionMap.put("/**", "authc");
        // 如果不設置默認會自動尋找Web工程根目錄下的"/login.jsp"頁面
        shiroFilterFactoryBean.setLoginUrl("/login");
        // 登錄成功后要跳轉(zhuǎn)的鏈接
        shiroFilterFactoryBean.setSuccessUrl("/index");

        //未授權(quán)界面;
        shiroFilterFactoryBean.setUnauthorizedUrl("/403");
        shiroFilterFactoryBean.setFilterChainDefinitionMap(filterChainDefinitionMap);
        return shiroFilterFactoryBean;
    }
    /**
     * 憑證匹配器（由于我們的密碼校驗交給Shiro的SimpleAuthenticationInfo進行處理了 ）
     */
    @Bean
    public HashedCredentialsMatcher hashedCredentialsMatcher(){
        HashedCredentialsMatcher hashedCredentialsMatcher = new HashedCredentialsMatcher();
        hashedCredentialsMatcher.setHashAlgorithmName("md5");//散列算法:這里使用MD5算法;
        hashedCredentialsMatcher.setHashIterations(2);//散列的次數(shù)，比如散列兩次，相當于 md5(md5(""));
        return hashedCredentialsMatcher;
    }

    @Bean
    public MyShiroRealm myShiroRealm(){
        MyShiroRealm myShiroRealm = new MyShiroRealm();
        myShiroRealm.setCredentialsMatcher(hashedCredentialsMatcher());
        return myShiroRealm;
    }

    @Bean
    public SecurityManager securityManager(){
        DefaultWebSecurityManager securityManager =  new DefaultWebSecurityManager();
        securityManager.setRealm(myShiroRealm());
        return securityManager;
    }
    /**
     *  開啟shiro aop注解支持.
     *  使用代理方式;所以需要開啟代碼支持;
     * @param securityManager
     */
    @Bean
    public AuthorizationAttributeSourceAdvisor authorizationAttributeSourceAdvisor(SecurityManager securityManager){
        AuthorizationAttributeSourceAdvisor authorizationAttributeSourceAdvisor = new AuthorizationAttributeSourceAdvisor();
        authorizationAttributeSourceAdvisor.setSecurityManager(securityManager);
        return authorizationAttributeSourceAdvisor;
    }

    @Bean(name="simpleMappingExceptionResolver")
    public SimpleMappingExceptionResolver
    createSimpleMappingExceptionResolver() {
        SimpleMappingExceptionResolver r = new SimpleMappingExceptionResolver();
        Properties mappings = new Properties();
        mappings.setProperty("DatabaseException", "databaseError");//數(shù)據(jù)庫異常處理
        mappings.setProperty("UnauthorizedException","403");
        r.setExceptionMappings(mappings);  // None by default
        r.setDefaultErrorView("error");    // No default
        r.setExceptionAttribute("ex");     // Default is "exception"
        //r.setWarnLogCategory("example.MvcLogger");     // No default
        return r;
    }
}

Filter Chain定義說明：

• 1、一個URL可以配置多個Filter，使用逗號分隔
• 2、當設置多個過濾器時，全部驗證通過，才視為通過
• 3、部分過濾器可指定參數(shù)，如perms，roles

Shiro內(nèi)置的FilterChain

• anon:所有url都都可以匿名訪問
• authc: 需要認證才能進行訪問
• user:配置記住我或認證通過可以訪問
  ......

登錄認證實現(xiàn)

在認證、授權(quán)內(nèi)部實現(xiàn)機制中都有提到，最終處理都將交給Real進行處理。因為在Shiro中，最終是通過Realm來獲取應用程序中的用戶、角色及權(quán)限信息的。通常情況下，在Realm中會直接從我們的數(shù)據(jù)源中獲取Shiro需要的驗證信息?？梢哉f，Realm是專用于安全框架的DAO. Shiro的認證過程最終會交由Realm執(zhí)行，這時會調(diào)用Realm的getAuthenticationInfo(token)方法。

該方法主要執(zhí)行以下操作:

• 1、檢查提交的進行認證的令牌信息
• 2、根據(jù)令牌信息從數(shù)據(jù)源(通常為數(shù)據(jù)庫)中獲取用戶信息
• 3、對用戶信息進行匹配驗證。
• 4、驗證通過將返回一個封裝了用戶信息的AuthenticationInfo實例。
• 5、驗證失敗則拋出AuthenticationException異常信息。
  而在我們的應用程序中要做的就是自定義一個Realm類，繼承AuthorizingRealm抽象類，重載doGetAuthenticationInfo()，重寫獲取用戶信息的方法。

鏈接權(quán)限的實現(xiàn)

shiro的權(quán)限授權(quán)是通過繼承AuthorizingRealm抽象類，重載doGetAuthorizationInfo();當訪問到頁面的時候，鏈接配置了相應的權(quán)限或者shiro標簽才會執(zhí)行此方法否則不會執(zhí)行，所以如果只是簡單的身份認證沒有權(quán)限的控制的話，那么這個方法可以不進行實現(xiàn)，直接返回null即可。在這個方法中主要是使用類：SimpleAuthorizationInfo進行角色的添加和權(quán)限的添加。

public class MyShiroRealm extends AuthorizingRealm {
    @Resource
    private UserInfoService userInfoService;
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
        System.out.println("權(quán)限配置-->MyShiroRealm.doGetAuthorizationInfo()");
        SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();
        UserInfo userInfo  = (UserInfo)principals.getPrimaryPrincipal();
        for(SysRole role:userInfo.getRoleList()){
            authorizationInfo.addRole(role.getRole());
            for(SysPermission p:role.getPermissions()){
                authorizationInfo.addStringPermission(p.getPermission());
            }
        }
        return authorizationInfo;
    }

doGetAuthenticationInfo的重寫

    //主要是用來進行身份認證的，也就是說驗證用戶輸入的賬號和密碼是否正確。
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token)
            throws AuthenticationException {
        System.out.println("MyShiroRealm.doGetAuthenticationInfo()");
        //獲取用戶的輸入的賬號.
        String username = (String)token.getPrincipal();
        System.out.println(token.getCredentials());
        //通過username從數(shù)據(jù)庫中查找 User對象，如果找到，沒找到.
        //實際項目中，這里可以根據(jù)實際情況做緩存，如果不做，Shiro自己也是有時間間隔機制，2分鐘內(nèi)不會重復執(zhí)行該方法
        UserInfo userInfo = userInfoService.findByUsername(username);
        System.out.println("----->>userInfo="+userInfo);
        if(userInfo == null){
            return null;
        }
        SimpleAuthenticationInfo authenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(
                userInfo, //用戶名
                userInfo.getPassword(), //密碼
                ByteSource.Util.bytes(userInfo.getCredentialsSalt()),//salt=username+salt
                getName()  //realm name
        );
        return authenticationInfo;
    }
}

當然也可以添加set集合：roles是從數(shù)據(jù)庫查詢的當前用戶的角色，stringPermissions是從數(shù)據(jù)庫查詢的當前用戶對應的權(quán)限

authorizationInfo.setRoles(roles);
authorizationInfo.setStringPermissions(stringPermissions);

就是說如果在shiro配置文件中添加了filterChainDefinitionMap.put(“/add”, “perms[權(quán)限添加]”);就說明訪問/add這個鏈接必須要有“權(quán)限添加”這個權(quán)限才可以訪問，如果在shiro配置文件中添加了filterChainDefinitionMap.put(“/add”, “roles[100002]，perms[權(quán)限添加]”);就說明訪問/add這個鏈接必須要有“權(quán)限添加”這個權(quán)限和具有“100002”這個角色才可以訪問。

登錄實現(xiàn)

登錄過程其實只是處理異常的相關(guān)信息，具體的登錄驗證交給shiro來處理

@Controller
public class HomeController {
    @RequestMapping({"/","/index"})
    public String index(){
        return"/index";
    }

    @RequestMapping("/login")
    public String login(HttpServletRequest request, Map<String, Object> map) throws Exception{
        System.out.println("HomeController.login()");
        // 登錄失敗從request中獲取shiro處理的異常信息。
        // shiroLoginFailure:就是shiro異常類的全類名.
        String exception = (String) request.getAttribute("shiroLoginFailure");
        System.out.println("exception=" + exception);
        String msg = "";
        if (exception != null) {
            if (UnknownAccountException.class.getName().equals(exception)) {
                System.out.println("UnknownAccountException -- > 賬號不存在：");
                msg = "UnknownAccountException -- > 賬號不存在：";
            } else if (IncorrectCredentialsException.class.getName().equals(exception)) {
                System.out.println("IncorrectCredentialsException -- > 密碼不正確：");
                msg = "IncorrectCredentialsException -- > 密碼不正確：";
            } else if ("kaptchaValidateFailed".equals(exception)) {
                System.out.println("kaptchaValidateFailed -- > 驗證碼錯誤");
                msg = "kaptchaValidateFailed -- > 驗證碼錯誤";
            } else {
                msg = "else >> "+exception;
                System.out.println("else -- >" + exception);
            }
        }
        map.put("msg", msg);
        // 此方法不處理登錄成功,由shiro進行處理
        return "/login";
    }

    @RequestMapping("/403")
    public String unauthorizedRole(){
        System.out.println("------沒有權(quán)限-------");
        return "403";
    }
}

dao層

public interface UserInfoDao extends CrudRepository<UserInfo,Long> {
    /**通過username查找用戶信息;*/
    public UserInfo findByUsername(String username);
}

service層

public interface UserInfoService {
    /**通過username查找用戶信息;*/
    public UserInfo findByUsername(String username);
}

@Service
public class UserInfoServiceImpl implements UserInfoService {
    @Resource
    private UserInfoDao userInfoDao;
    @Override
    public UserInfo findByUsername(String username) {
        System.out.println("UserInfoServiceImpl.findByUsername()");
        return userInfoDao.findByUsername(username);
    }
}

測試

1、編寫好后就可以啟動程序，訪問http://localhost:8080/userInfo/userList頁面，由于沒有登錄就會跳轉(zhuǎn)到http://localhost:8080/login頁面。登錄之后就會跳轉(zhuǎn)到index頁面，登錄后，直接在瀏覽器中輸入http://localhost:8080/userInfo/userList訪問就會看到用戶信息。上面這些操作時候觸發(fā)MyShiroRealm.doGetAuthenticationInfo()這個方法，也就是登錄認證的方法。

2、登錄admin賬戶，訪問：http://127.0.0.1:8080/userInfo/userAdd顯示用戶添加界面，訪問http://127.0.0.1:8080/userInfo/userDel顯示403沒有權(quán)限。上面這些操作時候觸發(fā)MyShiroRealm.doGetAuthorizationInfo()這個方面，也就是權(quán)限校驗的方法。

3、修改admin不同的權(quán)限進行測試

shiro很強大，這僅僅是完成了登錄認證和權(quán)限管理這兩個功能，更多內(nèi)容以后有時間再做探討。