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shiro总结

作者 flameking
发表于 2022-08-13 更新于 2022-08-23 22 分钟阅读

shiro定义

shiro提供了认证（登录校验）、授权（用户权限）、加密、会话管理、与Web集成、缓存等功能

shiro简介

shiro支持功能

基本功能

  1. Authentication：身份认证 / 登录，验证用户是不是拥有相应的身份；
  2. 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；
  3. Session Management：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. 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；
  5. Web Support：Web 支持，可以非常容易的集成到 Web 环境；
  6. 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；
  7. 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；
  8. Testing：提供测试支持；
  9. 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；
  10. 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。

shiro不会去维护用户和权限，这些需要我们自己设计和提供，然后通过相应的接口注入给shiro即可

工作流程

shiro的工作流程

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 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。

shiro的架构

shiro的架构图

  1. Subject：主体，可以看到主体可以是任何可以与应用交互的 “用户”；
  2. 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。
  3. 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；
  4. Authorizer：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；
  5. 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；
  6. 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；所以呢，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）；
  7. 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；
  8. 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
  9. Cryptography：密码模块，Shiro 提供了一些常见的加密组件用于如密码加密 / 解密的。

shiro身份验证

身份验证简单来说：就是检验请求对象是否该用户，在 shiro 中，用户需要提供 principals （身份）和 credentials（证明）给 shiro，从而应用能验证用户身份。

  1. principals：身份，即主体的标识属性，可以是任何东西，如用户名、邮箱等，唯一即可。一个主体可以有多个 principals，但只有一个 Primary principals，一般是用户名 / 密码 / 手机号。
  2. credentials：证明 / 凭证，即只有主体知道的安全值，如密码 / 数字证书等。
  3. 最常见的principals和credentials组合就是用户名 /密码了，而principals和credentials的组合通常就是我们的token了。另外两个相关的概念是之前提到的Subject及Realm，分别是主体及验证主体的数据源。

验证的一般步骤：

  1. 首先初始化和配置SecurityManager，初始化的工作就是初始化Realm，即数据源（比如真实的用户数据）
  2. 客户端携带token前来，解析token获取principals和credentials
  3. 验证principals和credentials，判断它们在Realm中是否存在（具体操作：Subject.login(token)）
  4. 如果不存在验证失败，否则成功（失败会报AuthenticationException或它的子类）

验证流程图：

验证流程图

  1. 首先调用 Subject.login(token) 进行登录，其会自动委托给 Security Manager，调用之前必须通过 SecurityUtils.setSecurityManager() 设置；
  2. SecurityManager 负责真正的身份验证逻辑；它会委托给 Authenticator 进行身份验证；
  3. Authenticator 才是真正的身份验证者，Shiro API 中核心的身份认证入口点，此处可以自定义插入自己的实现；
  4. Authenticator 可能会委托给相应的 AuthenticationStrategy 进行多 Realm 身份验证，默认 ModularRealmAuthenticator 会调用 AuthenticationStrategy 进行多 Realm 身份验证；
  5. Authenticator 会把相应的 token 传入 Realm，从 Realm 获取身份验证信息，如果没有返回 / 抛出异常表示身份验证成功了。此处可以配置多个 Realm，将按照相应的顺序及策略进行访问。

Shiro授权

授权方式：

  1. 编程式：通过写 if/else 授权代码块完成
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Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
if(subject.hasRole(“admin”)) {
    //有权限
} else {
    //无权限
}
  1. 注解式：通过在执行的 Java 方法上放置相应的注解完成
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@RequiresRoles("admin")
public void hello() {
    //有权限
}

授权流程

授权流程图

流程如下：

  1. 首先调用 Subject.isPermitted/hasRole接口，其会委托给 SecurityManager，而 SecurityManager 接着会委托给 Authorizer；
  2. Authorizer 是真正的授权者，如果我们调用如 isPermitted(“user:view”)，其首先会通过 PermissionResolver 把字符串转换成相应的 Permission 实例；
  3. 在进行授权之前，其会调用相应的 Realm 获取 Subject 相应的角色/权限用于匹配传入的角色/权限；
  4. Authorizer 会判断 Realm 的角色/权限是否和传入的匹配，如果有多个 Realm，会委托给 ModularRealmAuthorizer 进行循环判断，如果匹配如 isPermitted/hasRole 会返回 true，否则返回 false 表示授权失败。

总的来说三步：1.传入角色/权限（字符串），2.解析角色/权限，3.调用Realm获得相应的角色/权限进行匹配

Reamle缓存

Shiro 提供了 CachingRealm，其实现了 CacheManagerAware 接口，提供了缓存的一些基础实现；另外 AuthenticatingRealm 及 AuthorizingRealm 分别提供了对 AuthenticationInfo 和 AuthorizationInfo 信息的缓存。

Shiro过滤器的执行流程

弄懂这个方面shiro的执行机制就非常清楚了，下面将从源码分析：

首先在SpringIOC重启时，会初始化所有的Spring Bean，而Shiro的重要的组件ShiroFilterFactoryBean请求过滤器就实现了FactoryBean，实现了这个类的组件会在Spring IOC重启的时候自动初始化，并且是调用ShiroFilterFactoryBean覆盖的getObject()方法进行初始化

在getObject()方法中最终会调用createInstance()方法执行初始化，这个方法就是为了创建shiro的请求过滤器实例（SpringShiroFilter），具体做的工作就是：使用我们在ShiroConfig中实例化好的SecurityManager，然后初始化FilterChainManager

初始化FilterChainManager的工作具体是：初始化filters和filterChains为LinkedHashMap类型，这种能够保证插入顺序的结构，同时往filters同添加了shiro的默认过滤器，filters的key是过滤器名，value是过滤器实例

初始化FilterChainManager完成之后，为过滤器添加全局属性，主要就是为了AuthenticationFilter和AuthorizationFilter添加loginUrl、defaultSuccessUrl、和UnauthorizedUrl

完成默认过滤器初始化后，通过ShiroFilterFactoryBean的getFilters()方法获取我们自定义的filter，并且也添加全局属性，然后将我们的自定义过滤器注册到DefaultFilterChainManager的filters中，这下DefaultFilterChainManager的filters里就有了我们自定义的filter和shiro默认的filter了

下一步就是遍历filterChainDefinitionMap，这个就是我们在ShiroConfig中配置的路径过滤规则，然后就是根据这个规则创建我们的过滤器执行链filterChains，这个步骤主要执行的是DefaultFilterChainManager的createChain方法，而我们的执行链filterChains的key是过滤路径，value就是为这个路径配置的过滤器的list，因为一个过滤路径可以配置多个过滤器

至此FilterChainManager初始化完成，之后在将这个Manager注入到PathMatchingFilterChainResolver中，它是过滤器执行链解析器，它的具体作用就是里面的getChain()方法

getChain的具体工作是：我们每次请求服务器都会调用这个方法，根据请求的URL去匹配过滤器执行链中的过滤路径，匹配上了就返回其对应的过滤器进行过滤。下面贴上一段关键代码：

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for (String pathPattern : filterChainManager.getChainNames()) {

    // If the path does match, then pass on to the subclass implementation for specific checks:
    if (pathMatches(pathPattern, requestURI)) {
        if (log.isTraceEnabled()) {
            log.trace("Matched path pattern [" + pathPattern + "] for requestURI [" + requestURI + "].  " +
                    "Utilizing corresponding filter chain...");
        }
        return filterChainManager.proxy(originalChain, pathPattern);
    }
}

其中filterChainManager.getChainNames()就是我们定义的过滤路径集合，注意由于filterChains的结构是LinkedHashMap，因此过滤规则添加的顺序是保留的，所以如果我们把/**，配置在最前面，那么后面的过滤路径就永远都匹配不到了，这也是为什么我们要把规则越详细的过滤路径配置在前面

到这shiro的请求过滤配置就已经完成了，那么最后这些过滤规则是如何被执行的呢？这个就取决于Tomcat的filter调用规则了，下面就来分析：

从前面可知我们的过滤最终开始与getChain()方法，那么这个方法又是怎么调用的呢？

既然是HTTP请求那肯定是从Tomcat过来的，当一个请求到达Tomcat时，Tomcat以责任链的形式调用了一系列Filter，OncePerRequestFilter就是众多Filter中的一个。它所实现的doFilter()方法，如果请求未过滤，就会调用自身的抽象方法doFilterInternal()，而这个方法在它的子类AbstractShiroFilter中被实现了。

AbstractShiroFilter会调用executeChain方法，在这个方法中就会调用PathMatchingFilterChainResolver的getChain()方法返回过滤器链，然后过滤器被一个个执行，然后调用它们的doFilter()方法

现在我们就可以聚焦我们自定义的ShiroFilter，看看它的方法是如何执行的

doFilter方法是实现的Filter接口，这个接口被AbstractFilter实现，同时doFilter在OncePerRequestFilter中被实现，最终会调用doFilterInternal方法，而这个方法在AdviceFilter中得到实现

在doFilterInternal里先执行preHandle()，如果返回true，执行executeChain()，然后执行postHandle()

对于preHandle()，它总是在过滤器链实际执行之前被调用，这个方法默认返回true，并且如果我们得自定义过滤器没有实现这个方法的话，实际上会执行PathMatchingFilter的onPreHandle方法，而这个方法也默认返回true，其实就是等待被子类覆盖

而正好在shiro的认证过滤器中，AccessControlFilter就实现了这个方法，在这个方法里会调用isAccessAllowed()，如果返回false，则会调用onAccessDenied()，而这两个方法都是抽象方法，等待子类实现，如果我们的自定义子类没有覆盖，最终会调用subject.isAuthenticated()，也就是说如果这个方法返回true，请求会被放行，否则就被阻塞了

其实到这里就差不多分析完了，subject.isAuthenticated()这个方法就是判断我们的当前用户是否通过身份验证，如果未认证会继续执行isLoginRequest()和isPermissive方法

isLoginRequest()在BasicHttpAuthenticationFilter中会继续调用isLoginAttempt()，这个方法会判断Authorization请求头是否为空，如果不为空，会继续调用重载方法isLoginAttempt()，这个方法会判断Authorization请求头的值是否以BASIC开头，如果不是isLoginAttempt()就会返回false，最后就会调用isPermissive()，而它会判断过滤器中有没有permissive这个过滤器，没有返回false，然后整个subject.isAuthenticated()就返回了false

如果最终onPreHandle()返回false，就不会执行过滤器链了

框架, shiro
本文由作者按照 CC BY 4.0 进行授权
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