极简入门，Shiro的认证与授权流程解析

小Hub领读：

接下来的几天，我们开讲Shiro，从入门到分析、集成、单点登录整合等几篇。今天我们先来认识一下Shiro吧~

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其实Shiro框架并不难，我梳理了一下，你只需要学会以下内容基本就足够了：

• 登陆、授权流程

• shiro过滤器链

• 整合Springboot、redis做共享会话

• 结合xxl-sso实现单点登录

接下来我会分为几篇文章分别去介绍，这篇我们先来了解一下shiro的一些基础知识，以及登录授权逻辑。

Shiro简介

在Web系统中我们经常要涉及到权限问题，例如不同角色的人登录系统，他操作的功能、按钮、菜单是各不相同的，这就是所谓的权限。

而构建一个互联网应用，权限校验管理是很重要的安全措施，这其中主要包含：

• 用户认证 - 用户身份识别，即登录

• 用户授权 - 访问控制

• 密码加密 - 加密敏感数据防止被偷窥

• 会话管理 - 与用户相关的时间敏感的状态信息

Shiro对以上功能都进行了很好的支持，它可以非常容易的开发出足够好的应用。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。而且Shiro的API也是非常简单。

官方源码：https://github.com/apache/shiro

整体结构与重要组件

从上图可以看出，Security Manager是Shiro的核心管理器，认证授权会话缓存等都是在其内部完成，然后会委托给具体的组件来处理，比如认证过程委托给Authenticator，授权委托给Authorizer组件。所以，整理还是比较清晰，源代码也容易追踪。

我们来具体聊聊所有的组件：

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：Shiro的心脏；所有具体的交互都通过SecurityManager进行控制；负责所有Subject、且负责进行认证和授权、及会话、缓存的管理。

• Authenticator：认证器，判断用户是否正常登陆

• Authorizer：授权器，判断用户是否有权限操作资源

Realm：可以有1个或多个Realm，主要提供认证和授权的数据；

Session：Shiro提供一个权限的企业级Session解决方案，session的生命周期都在SessionManager中进行管理。

SessionManager：shiro的会话管理器；

SessionDAO：用于会话的CRUD，比如存储到ehcache或者redis中的会话增删改查；

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。

官方简单示例

官网例子：http://shiro.apache.org/tutorial.html

刚入门Shiro的同学，真的需要去看看这个官方例子，你可以更加深入了解Shiro的权限校验流程。我还是贴一下代码吧，一些同学比较懒：

• shiro.ini

1. # -----------------------------------------------------------------------------

2. # Users and their (optional) assigned roles

3. # username = password, role1, role2, ..., roleN

4. # -----------------------------------------------------------------------------

5. [users]

6. root = secret, admin

7. guest = guest, guest

8. presidentskroob = 12345, president

9. darkhelmet = ludicrousspeed, darklord, schwartz

10. lonestarr = vespa, goodguy, schwartz

11. # -----------------------------------------------------------------------------

12. # Roles with assigned permissions

13. # roleName = perm1, perm2, ..., permN

14. # -----------------------------------------------------------------------------

15. [roles]

16. admin = *

17. schwartz = lightsaber:*

18. goodguy = winnebago:drive:eagle5

上面代码中， root=secret,admin表示，用户名root，密码secret，角色是admin； schwartz=lightsaber:*表示角色schwartz拥有权限lightsaber:*。你其实可以把这个文件看成一个Realm，其实就是shiro默认的IniRealm。

• 测试类Tutorial

1. public class Tutorial {

2. private static final transient Logger log = LoggerFactory.getLogger(Tutorial.class);

3. public static void main(String[] args) {

4. log.info("My First Apache Shiro Application");

5. Factory<SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");

6. SecurityManager securityManager = factory.getInstance();

7. SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);

8. // get the currently executing user:

9. Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();

10. // Do some stuff with a Session (no need for a web or EJB container!!!)

11. Session session = currentUser.getSession();

12. session.setAttribute("someKey", "aValue");

13. String value = (String) session.getAttribute("someKey");

14. if (value.equals("aValue")) {

15. log.info("Retrieved the correct value! [" + value + "]");

16. }

17. // let's login the current user so we can check against roles and permissions:

18. if (!currentUser.isAuthenticated()) {

19. UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("lonestarr", "vespa");

20. token.setRememberMe(true);

21. try {

22. currentUser.login(token);

23. } catch (UnknownAccountException uae) {

24. log.info("There is no user with username of " + token.getPrincipal());

25. } catch (IncorrectCredentialsException ice) {

26. log.info("Password for account " + token.getPrincipal() + " was incorrect!");

27. } catch (LockedAccountException lae) {

28. log.info("The account for username " + token.getPrincipal() + " is locked. " +

29. "Please contact your administrator to unlock it.");

30. }

31. // ... catch more exceptions here (maybe custom ones specific to your application?

32. catch (AuthenticationException ae) {

33. //unexpected condition? error?

34. }

35. }

36. //say who they are:

37. //print their identifying principal (in this case, a username):

38. log.info("User [" + currentUser.getPrincipal() + "] logged in successfully.");

39. //test a role:

40. if (currentUser.hasRole("schwartz")) {

41. log.info("May the Schwartz be with you!");

42. } else {

43. log.info("Hello, mere mortal.");

44. }

45. //test a typed permission (not instance-level)

46. if (currentUser.isPermitted("lightsaber:wield")) {

47. log.info("You may use a lightsaber ring. Use it wisely.");

48. } else {

49. log.info("Sorry, lightsaber rings are for schwartz masters only.");

50. }

51. //a (very powerful) Instance Level permission:

52. if (currentUser.isPermitted("winnebago:drive:eagle5")) {

53. log.info("You are permitted to 'drive' the winnebago with license plate (id) 'eagle5'. " +

54. "Here are the keys - have fun!");

55. } else {

56. log.info("Sorry, you aren't allowed to drive the 'eagle5' winnebago!");

57. }

58. //all done - log out!

59. currentUser.logout();

60. System.exit(0);

61. }

62. }

从上面的实例中，我们可以总结一下常用的API：

常用API

1. #获取当前用户

2. Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();

3. #判断用户已经认证

4. currentUser.isAuthenticated()

5. #用户登录凭证

6. UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("lonestarr", "vespa");

7. #记住我

8. token.setRememberMe(true);

9. #登陆校验

10. currentUser.login(token);

11. #判断是否有角色权限

12. currentUser.hasRole("schwartz")

13. #判断是否有资源操作权限

14. currentUser.isPermitted("lightsaber:wield")

15. #登出

16. currentUser.logout();

其实稍微梳理一下，可以发现上面代码主要有两个步骤：

• 认证：

1. UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("lonestarr", "vespa");

2. currentUser.login(token);

3. currentUser.logout();

• 判断权限

1. currentUser.hasRole("schwartz")

2. currentUser.isPermitted("winnebago:drive:eagle5")

接下来，我们去探讨一下shiro的认证与授权流程，并从源码层去解析一下shiro各个组件之间的关系。

认证流程

上面图片中，根据序号，其实我们大概能猜出里shiro的认证流程：

1. Subject进行login操作，参数是封装了用户信息的token

2. Security Manager进行登录操作

3. Security Manager委托给Authenticator进行认证逻辑处理

4. 调用AuthenticationStrategy进行多Realm身份验证

5. 调用对应Realm进行登录校验，认证成功则返回用户属性，失败则抛出对应异常

我们从login方法开始debug一下流程，用简要方式追踪shiro源码的认证逻辑：

1. currentUser.login(token);

2. |

3. Subject subject = this.securityManager.login(this, token);

4. |

5. AuthenticationInfo info = this.authenticate(token);

6. |

7. this.authenticator.authenticate(token);

8. |

9. AuthenticationInfo info = this.doAuthenticate(token);

10. |

11. Collection<Realm> realms = this.getRealms();

12. doSingleRealmAuthentication(realm, token);

13. |

14. AuthenticationInfo info = realm.getAuthenticationInfo(token);

15. |

16. AuthenticationInfo info = realm.doGetAuthenticationInfo(token);

ok，一条线下来，从login到委托给authenticator，再最后调用realm的doGetAuthenticationInfo方法。

所以，从源码上来看，如果要实现shiro的认证逻辑，至少要准备一个Realm组件、和初始化securityManager组件。

常见异常

• DisabledAccountException（禁用的帐号）

• LockedAccountException（锁定的帐号）

• UnknownAccountException（错误的帐号）

• ExcessiveAttemptsException（登录失败次数过多）

• IncorrectCredentialsException （错误的凭证）

• ExpiredCredentialsException（过期的凭证）

授权流程

从上图中，我们可以知道授权流程如下：

• 调用Subject.isPermitted/hasRole接口

• 委托给SecurityManager

• 而SecurityManager接着会委托给Authorizer

• Authorizer会判断Realm的角色/权限是否和传入的匹配

• 匹配如isPermitted/hasRole会返回true，否则返回false表示授权失败

追踪一下源码如下：

1. currentUser.hasRole("schwartz")

2. |

3. this.securityManager.hasRole(this.getPrincipals(), roleIdentifier)

4. |

5. this.authorizer.hasRole(principals, roleIdentifier)

6. |

7. AuthorizationInfo info = this.getAuthorizationInfo(principal);

8. return info.getRoles().contains(roleIdentifier)

9. |

10. info = this.doGetAuthorizationInfo(principals);(realm)

所以shiro判断用户是否有权限首先会从realm中获取用户所拥有的权限角色信息，然后再匹配当前的角色或权限是否包含，从而判定用户是否有权限！

说到权限，很多人自然会想起权限系统，涉及到几个关键对象：

• 主体（Subject）

• 资源（Resource）

• 权限（Permission）

• 角色（Role）

通过这几个要素，可以设计出比较合理的权限系统。

Shiro常见3种授权判断方式：

• 编码实现

1. Subject subject = SecurityUtils.getSubject();

2. if(subject.hasRole(“admin”)) {

3. //有权限

4. } else {

5. //无权限

6. }

• 注解实现

1. @RequiresRoles("admin")

2. public void hello() {

3. //有权限

4. }

• JSP Taglig实现，freemarker等类似

1. <shiro:hasRole name="admin">

2. <!— 有权限 —>

3. </shiro:hasRole>

jsp页面引入shiro标签

1. <%@ taglib prefix="shiro" uri="http://shiro.apache.org/tags"%>

在线会话管理

获取当前会话总人数

1. @Autowired

2. private SessionDAO sessionDAO;

3. //获取会话数量

4. int size = sessionDAO.getActiveSessions().size()

强制下线

1. //强制退出

2. Session session = sessionDAO.readSession(subject.getSession().getId());

3. sessionDAO.delete(session);

4. // logout，可作为强制退出

5. subject.logout();

6. Assert.isTrue(!subject.isAuthenticated());

结束语

ok，感觉是高度极简的一篇文章，主要把重要的组件和登录、授权几个流程搞清楚之后，其实shiro基本已经学会了，后面我们再学一下shiro的几个主要内置过滤器怎么使用，如何集成SpringBoot，基本就差不多了。

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（完）

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