SpringMVC+Shiro的基本使用及功能介绍

2024-04-02 19:55

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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

 
@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";
    }
    
    @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;
    }
    
    @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();
    }
    
    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

 
@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();
    
    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;
    }
}

到此这篇关于SpringMVC+Shiro的基本使用的文章就介绍到这了,更多相关SpringMVC Shiro使用内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！

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