SpringMVC+Shiro的基本使用及功能介绍

时间：2023-01-11 10:46:30|栏目：JAVA代码|点击：次

一.介绍

Apache Shiro是Java的一个安全框架。目前，使用Apache Shiro的人越来越多，因为它相当简单，对比Spring Security，可能没有Spring Security做的功能强大，但是在实际工作时可能并不需要那么复杂的东西，所以使用小而简单的Shiro就足够了。对于它俩到底哪个好，这个不必纠结，能更简单的解决项目问题就好了。
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。这不就是我们想要的嘛，而且Shiro的API也是非常简单

二.基本功能

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。
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。

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
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。

三.使用Maven包

    <shiro.version>1.2.3</shiro.version  
     <dependency>
      <groupId>org.apache.shiro</groupId>
      <artifactId>shiro-core</artifactId>
      <version>${shiro.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.apache.shiro</groupId>
      <artifactId>shiro-web</artifactId>
      <version>${shiro.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.apache.shiro</groupId>
      <artifactId>shiro-spring</artifactId>
      <version>${shiro.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.apache.shiro</groupId>
      <artifactId>shiro-all</artifactId>
      <version>${shiro.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.apache.shiro</groupId>
      <artifactId>shiro-ehcache</artifactId>
      <version>${shiro.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.apache.shiro</groupId>
      <artifactId>shiro-quartz</artifactId>
      <version>${shiro.version}</version>
    </dependency>

四.用户登录

（1）使用用户的登录信息创建令牌

 UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username, password);

token可以理解为用户令牌，登录的过程被抽象为Shiro验证令牌是否具有合法身份以及相关权限。
（2）执行登陆

    SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager); // 注入SecurityManager安全管理器
    Subject subject = SecurityUtils.getSubject(); // 获取Subject单例对象
    subject.login(token); // 登陆

Shiro的核心部分是SecurityManager，它负责安全认证与授权。Shiro本身已经实现了所有的细节，用户可以完全把它当做一个黑盒来使用。SecurityUtils对象，本质上就是一个工厂类似Spring中的ApplicationContext。Subject是初学者比较难于理解的对象，很多人以为它可以等同于User，其实不然。Subject中文翻译：项目，而正确的理解也恰恰如此。它是你目前所设计的需要通过Shiro保护的项目的一个抽象概念。通过令牌（token）与项目（subject）的登陆（login）关系，Shiro保证了项目整体的安全。

（3）判断用户

Shiro本身无法知道所持有令牌的用户是否合法，因为除了项目的设计人员恐怕谁都无法得知。因此Realm是整个框架中为数不多的必须由设计者自行实现的模块，当然Shiro提供了多种实现的途径，本文只介绍最常见也最重要的一种实现方式——数据库查询。

2.基本代码

 /**
 * 用户登录
 * @param user
 * @param model
 * @param remember
 * @return
 */
@RequestMapping("/login")
public String login(Student user,Model model,String remember) {
    ModelAndView view = new ModelAndView("loginerro");
    String msg = "";
    Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(user.getUsername(), user.getPassword(),user.getUsername());
        if(remember!=null){
            if(remember.equals("记住我")){//记住我
                token.setRememberMe(true);
            }
        }
        try {
            subject.login(token);
            return "main";
        } catch (IncorrectCredentialsException e) {
            model.addAttribute("errorMsg", "抱歉，您的密码有误");
        } catch (ExcessiveAttemptsException e) {
            msg = "登录失败次数过多";
            model.addAttribute("errorMsg", "登录失败次数过多");
            System.out.println(msg);
        } catch (LockedAccountException e) {
            msg = "帐号已被锁定. The account for username " + token.getPrincipal() + " was locked.";
            model.addAttribute("errorMsg", "帐号已被锁定");
            System.out.println(msg);
        } catch (DisabledAccountException e) {
            msg = "帐号已被禁用. The account for username " + token.getPrincipal() + " was disabled.";
            model.addAttribute("errorMsg", "帐号已被禁用");
            System.out.println(msg);
        } catch (ExpiredCredentialsException e) {
            msg = "帐号已过期. the account for username " + token.getPrincipal() + "  was expired.";
            model.addAttribute("errorMsg", "帐号已过期");
            System.out.println(msg);
        } catch (UnknownAccountException e) {
            model.addAttribute("errorMsg", e.getMessage());
        } catch (UnauthorizedException e) {
            msg = "您没有得到相应的授权！" + e.getMessage();
            model.addAttribute("errorMsg", "您没有得到相应的授权");
            System.out.println(msg);
        } catch (AccountException e) {
            msg = e.getMessage();
            model.addAttribute("errorMsg", e.getMessage());
            System.out.println(msg);
        }
        return "home";
}

五.Reaml

1.Realm能做的工作主要有以下几个方面：

验证是否能登录，并返回验证信息（getAuthenticationInfo方法）
验证是否有访问指定资源的权限，并返回所拥有的所有权限（getAuthorizationInfo方法）
判断是否支持token（例如：HostAuthenticationToken，UsernamePasswordToken等）（supports方法）

2.Realm接口的内容，这个接口里有3个方法，内容如下：

 AuthenticationInfo getAuthenticationInfo(AuthenticationToken token)
boolean supports(AuthenticationToken token)
String getName()

3.实现自定义Realm

在权限控制中比较重要的验证（登录或权限）逻辑，都是在Realm中做的。Realm的类继承如下：
继承了AuthorizingRealm的类，都要实现上面说的getAuthenticationInfo和getAuthorizationInfo方法，来完成登录和权限的验证。但如果自定义的Realm类只实现Realm接口的话，只需要getAuthenticationInfo方法就可以。下面看一个只实现Realm接口的自定义Realm。

自定义realm代码

public class LoginShiro extends AuthorizingRealm {
    private static final Logger logger = LogManager.getLogger(LoginShiro.class);
    @Autowired
    private UserServerInter userServerInter;
    @Autowired
    private RoleServerInter roleServerInter;
    @Autowired
    private PermissionServerInter permissionServerInter;
    @Autowired
    private UserDao userDao;
    @Override
    public String getName() {
        return "realm";
    }
    /**
     * 权限认证
     * @param principalCollection
     * @return
     */
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principalCollection) {
        String currentUsername = (String)super.getAvailablePrincipal(principalCollection);
        System.out.print("AuthorizationInfo====："+currentUsername);
        SimpleAuthorizationInfo info =  new SimpleAuthorizationInfo();
        //根据用户ID查询角色（role），放入到Authorization里。
        Set<String> roles = roleServerInter.FindRoleByName(currentUsername);
        info.setRoles(roles);
        //根据用户ID查询权限（permission），放入到Authorization里。
        Set<String> permissions = permissionServerInter.findPermissionByName(currentUsername);
        info.setStringPermissions(permissions);
        return info;
    }
    /**
     * 身份认证
     * @param authenticationToken
     * @return
     * @throws AuthenticationException
     */
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
         SimpleAuthenticationInfo authenticationInfo = null;
        UsernamePasswordToken token=(UsernamePasswordToken) authenticationToken;
        String username = String.valueOf(token.getUsername());
        String password = new String(token.getPassword());
        Student user= userDao.FindUserByUserName(username);
        if (null != user) {
                authenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(user.getUsername(), user.getPassword(), getName());
//                //盐值：取用户信息中唯一的字段来生成盐值，避免由于两个用户原始密码相同，加密后的密码也相同
                authenticationInfo.setCredentialsSalt(ByteSource.Util.bytes(username+user.getSalt()));
        }else {
            throw new AccountException("当前无此用户！");
        }
        return authenticationInfo;
    }
    @Override
     public void clearCachedAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
                super.clearCachedAuthorizationInfo(principals);
    }
    @Override
     public void clearCachedAuthenticationInfo(PrincipalCollection principals) {
        super.clearCachedAuthenticationInfo(principals);
    }
    @Override
     public void clearCache(PrincipalCollection principals) {
        super.clearCache(principals);
    }
    public void clearAllCachedAuthorizationInfo() {
        getAuthorizationCache().clear();
    }
    public void clearAllCachedAuthenticationInfo() {
        getAuthenticationCache().clear();
    }
    /**
     * 清空缓存
     */
    public void clearAllCache() {
        clearAllCachedAuthenticationInfo();
        clearAllCachedAuthorizationInfo();
    }
}

六.登录失败次数限制

1.在spring-shiro配置文件里面配置安全管理器

<bean id="credentialsMatcher" class="com.sxkj.Common.RetryLimitHashedCredentialsMatcher">
        <constructor-arg ref="cacheManager" />
        <!--加密算法为md5-->
        <property name="hashAlgorithmName" value="md5" />
        <!--3次md5迭代  配置加密的次数-->
        <property name="hashIterations" value="2" />
        <!--是否存储散列后的密码为16进制，需要和生成密码时的一样，默认是base64-->
        <property name="storedCredentialsHexEncoded" value="true" />
    </bean>

2.RetryLimitHashedCredentialsMatcher文件

 public class RetryLimitHashedCredentialsMatcher extends HashedCredentialsMatcher {
    private Cache  <    String, AtomicInteger> passwordRetryCache;
    public RetryLimitHashedCredentialsMatcher(CacheManager cacheManager) {
//        passwordRetryCache = cacheManager.getCache("passwordRetryCache");
    }
    @Override
    public boolean doCredentialsMatch(AuthenticationToken token,
                                      AuthenticationInfo info) {
//        Strin matches;
        String username = (String) token.getPrincipal();
//retrycount + 1
        Object element = EhcacheUtil.getItem(username);
        if (element == null) {
            EhcacheUtil.putItem(username, 1);
            element=0;
        }else{
            int count=Integer.parseInt(element.toString())+1;
            element=count;
            EhcacheUtil.putItem(username,element);
        }
        AtomicInteger retryCount = new AtomicInteger(Integer.parseInt(element.toString()));
        if (retryCount.incrementAndGet() > 5) {
//if retrycount >5 throw
            throw new ExcessiveAttemptsException();
        }
        boolean matches = super.doCredentialsMatch(token, info);
        if (matches) {
//clear retrycount
            EhcacheUtil.removeItem(username);
        }
        return matches;
    }
}

七.退出登录

 /**
 * 退出登录
 * @return
 */
@RequestMapping("/logout")
public String logout(){
    Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
    Session session = subject.getSession();
    if (subject.isAuthenticated()) {
        System.out.println(session.getLastAccessTime());
        subject.logout();
    } else if(subject.isRemembered()) {
        subject.logout();
    }
    return "home";
}

八.创建Ecache缓存以及时效

1.spring-shir配置ecache

 <!--Ehcache缓存管理器 -->
    <bean id="cacheManager" class="org.apache.shiro.cache.ehcache.EhCacheManager">
        <property name="cacheManagerConfigFile" value="classpath:ehcache.xml"></property>
    </bean>

2.Ecache工具类

public class EhcacheUtil {
    private static final CacheManager cacheManager = CacheManager.getInstance();
    /**
     * 创建ehcache缓存，创建之后的有效期是1小时
     */
    private static Cache cache = new Cache(new CacheConfiguration("systemCache", 5000).memoryStoreEvictionPolicy(MemoryStoreEvictionPolicy.FIFO).timeoutMillis(300).timeToLiveSeconds( 60 * 60));
    static {
        cacheManager.addCache(cache);
    }
    public static void putItem(String key, Object item) {
        if (cache.get(key) != null) {
            cache.remove(key);
        }
        Element element = new Element(key, item);
        cache.put(element);
    }
    public static void removeItem(String key) {
        cache.remove(key);
    }
    public static void updateItem(String key, Object value) {
        putItem(key, value);
    }
    public static Object getItem(String key) {
        Element element=  cache.get(key);
        if(null!=element)
        {
            return element.getObjectValue();
        }
        return null;
    }
}

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本文标题：SpringMVC+Shiro的基本使用及功能介绍

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