Shiro安全框架入门

一、Shiro的介绍

Apache Shiro是Java的一个安全框架,旨在简化身份验证和授权。Shiro在JavaSE和JavaEE项目中都可以使用。它主要用来处理身份认证,授权,企业会话管理和加密等。Shiro的具体功能点如下:

(1)身份认证/登录,验证用户是不是拥有相应的身份;
(2)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;
(3)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;
(4)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;
(5)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;
(6)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;
(7)提供测试支持;
(8)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;
(9)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整体架构

二、shiro认证、授权、自定义Realm

1、shiro认证

Shiro认证过程

下面通过代码测试

在pom.xml中加入依赖

    <dependency>
        <groupId>junit</groupId>
        <artifactId>junit</artifactId>
        <version>4.12</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.shiro</groupId>
        <artifactId>shiro-core</artifactId>
        <version>1.2.3</version>
    </dependency>

按照上图的认证过程,我们可以编写出一个测试类

public class ShiroTest {
    
    // 创建realm
    SimpleAccountRealm simpleAccountRealm = new SimpleAccountRealm();
    
    /**
     * 添加一个账户
     */
    @Before
    public void addUser() {
        simpleAccountRealm.addAccount("CodeTiger", "6666", "admin");
    }

    @Test
    /**
     * 测试shiro认证过程
     */
    public void testAuthentication() {
        // 创建SecurityManager认证
        DefaultSecurityManager defaultSecurityManager = new DefaultSecurityManager();
        
        defaultSecurityManager.setRealm(simpleAccountRealm);
        
        // 主体提交认证请求
        SecurityUtils.setSecurityManager(defaultSecurityManager);
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("CodeTiger", "6666");
        subject.login(token);
        
        System.out.println("是否通过认证:" + subject.isAuthenticated());
        
        subject.logout();
        
        System.out.println("是否通过认证:" + subject.isAuthenticated());
    }
    
}

运行测试方法,输出

true
false

2、shiro授权

shiro授权过程

在上面的类中添加一个方法进行测试

    @Test
    /**
     * 测试shiro的授权过程
     */
    public void testAuthorizer() {
        // 创建securityManager
        DefaultSecurityManager defaultSecurityManager = new DefaultSecurityManager();
        defaultSecurityManager.setRealm(simpleAccountRealm);
        SecurityUtils.setSecurityManager(defaultSecurityManager);
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("CodeTiger", "6666");
        subject.login(token);
        
        subject.checkRole("admin");
        
        subject.checkRoles("admin","user");
        
    }

3、Realm

Shiro有许多内置的Realm,我们就讲讲IniRealm和JdbcRealm。

(1)、IniRealm

IniRealm主要是通过在文件中配置角色信息进行认证和授权的。

新建一个测试类

/**
 * 测试内置的IniRealm
 * @author liu
 */
public class IniRealmTest {
    
    // 指定文件的路径,文件中定义角色信息
    IniRealm iniRealm = new IniRealm("classpath:user.ini");
    
    @Test
    public void testIniRealm() {
        DefaultSecurityManager defaultSecurityManager = new DefaultSecurityManager();
        defaultSecurityManager.setRealm(iniRealm);
        
        SecurityUtils.setSecurityManager(defaultSecurityManager);
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("CodeTiger", "6666");
        subject.login(token);
        
        System.out.println(subject.isAuthenticated());
        
        // 检查是否是管理员
        subject.checkRole("admin");
        
        // 检查是否有删除用户的权限
        subject.checkPermission("user:delete");
    }
}

可以看到是通过读取文件的形式创建了IniRealm实例,接着我们去类路径下创建user.ini

[users]
CodeTiger=6666,admin
[roles]
admin=user:delete,user:update

运行测试用例即可通过。

(2)、JdbcRealm

使用JdbcRealm要访问数据库,所以首先要加入mysql的依赖

    <dependency>
        <groupId>mysql</groupId>
        <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
        <version>5.1.41</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba</groupId>
        <artifactId>druid</artifactId>
        <version>1.1.6</version>
    </dependency>

之后编写测试类JdbcRealmTest

/**
 * 测试内置的JdbcRealm
 * @author liu
 */
public class JdbcRealmTest {
    
    DruidDataSource dataSource = new DruidDataSource();
    
    // 设置数据库连接
    {
        dataSource.setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/shiro");
        dataSource.setUsername("root");
        dataSource.setPassword("1311664842");
    }
    
    /**
     * 测试JdbcRealm
     */
    @Test
    public void testJdbcRealm() {
        JdbcRealm jdbcRealm = new JdbcRealm();
        // 设置数据源
        jdbcRealm.setDataSource(dataSource);
        // 打开权限检查
        jdbcRealm.setPermissionsLookupEnabled(true);
        
        // 使用自定义的授权查询语句
        // String sql1 = "select password from test_user where username = ?";
        // jdbcRealm.setAuthenticationQuery(sql1);
        
        // 使用自定义的角色查询语句
        // String sql2 = "select role_name from test_user_roles where username = ?";
        // jdbcRealm.setUserRolesQuery(sql2);
        
        // 使用自定义的权限查询语句
        // String sql3 = "select permission from test_roles_permissions where role_name = ?";
        // jdbcRealm.setPermissionsQuery(sql3);

        DefaultSecurityManager defaultSecurityManager = new DefaultSecurityManager();
        
        defaultSecurityManager.setRealm(jdbcRealm);
        
        SecurityUtils.setSecurityManager(defaultSecurityManager);
        
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
                
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("CodeTiger", "123456");
        
        subject.login(token);
        // 检查是否授权
        System.out.println(subject.isAuthenticated());
        // 检查角色
        subject.checkRole("admin");
        // 检查权限
        subject.checkPermission("user:delete");
    }
}

这里可能不禁要问,我们数据库都没表啊,怎么进行验证呢,没事,先看看JdbcRealm的源码。开头有这么四个常量

    /**
     * The default query used to retrieve account data for the user.
     */
    protected static final String DEFAULT_AUTHENTICATION_QUERY = "select password from users where username = ?";
    
    /**
     * The default query used to retrieve account data for the user when {@link #saltStyle} is COLUMN.
     */
    protected static final String DEFAULT_SALTED_AUTHENTICATION_QUERY = "select password, password_salt from users where username = ?";

    /**
     * The default query used to retrieve the roles that apply to a user.
     */
    protected static final String DEFAULT_USER_ROLES_QUERY = "select role_name from user_roles where username = ?";

    /**
     * The default query used to retrieve permissions that apply to a particular role.
     */
    protected static final String DEFAULT_PERMISSIONS_QUERY = "select permission from roles_permissions where role_name = ?";

所以我们只要在数据库中创建好相应的表和字段,命名一致就行了。

当然也可以使用自定义的查询语句,就像上面注释了的一样。

(3)、自定义Realm

自定义Realm需要继承AuthorizingRealm类,并实现授权和认证的方法

/**
 * 自定义Realm,继承自AuthorizingRealm
 * @author liu
 */
public class CustomerRealm extends AuthorizingRealm {
    
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
    
    {
        map.put("CodeTiger", "123456");
        // 设置Realm的名称
        super.setName("customerRealm");
    }

    /**
     * 授权方法
     */
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
        // 从主体传过来的授权信息中获取用户名
        String username = (String)principals.getPrimaryPrincipal();
        // 从数据库或缓存中获取角色信息
        Set<String> roles = getRolesByUsername(username);
        // 从数据库或缓存中获取权限信息
        Set<String> permissions = getPermissionsByUsername(username);
        
        SimpleAuthorizationInfo simpleAuthorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();
        
        simpleAuthorizationInfo.setRoles(roles);
        simpleAuthorizationInfo.setStringPermissions(permissions);
        return simpleAuthorizationInfo;
    }
    
    /**
     * 模拟从数据库通过用户名查询角色
     * @param username
     * @return
     */
    public Set<String> getRolesByUsername(String username) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("admin");
        set.add("user");
        return set;
    }
    
    /**
     * 模拟从数据库通过用户名查询权限
     * @param username
     * @return
     */
    public Set<String> getPermissionsByUsername(String username) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("user:delete");
        set.add("user:update");
        return set;
    }

    /**
     * 认证方法
     */
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
        // 从主体传过来的认证信息中获取用户名
        String username = (String)token.getPrincipal();
        
        // 2.通过用户名从数据库或缓存中查询密码
        String password = getPasswordByUsername(username);
        if(password == null) {
            return null;
        }
        
        SimpleAuthenticationInfo authenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo("CodeTiger", password, "customerRealm");
        
        return authenticationInfo;
    }
    
    /**
     * 模拟从数据库中通过用户名查询密码
     * @param username
     * @return
     */
    public String getPasswordByUsername(String username) {
        return map.get(username);
    }

}

为了简便,就没有从数据库或缓存中读取数据了。

接着写一个测试类进行测试

public class CustomerRealmTest {

    @Test
    public void testCustomerRealm() {
        DefaultSecurityManager defaultSecurityManager = new DefaultSecurityManager();
        
        CustomerRealm customerRealm = new CustomerRealm();
        
        defaultSecurityManager.setRealm(customerRealm);
        
        SecurityUtils.setSecurityManager(defaultSecurityManager);
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("CodeTiger", "123456");
        
        subject.login(token);
        
        System.out.println(subject.isAuthenticated());
        
        subject.checkRole("admin");
        subject.checkRoles("admin","user");
        
        subject.checkPermission("user:delete");
        subject.checkPermissions("user:delete", "user:update");

    }
}
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