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《Spring Boot 实现原理与源码解析 —— 精品合集》 《Java 面试题 + Java 学习指南》

摘要: 原创出处 http://blog.battcn.com/2018/07/03/springboot/v2-other-shiro/ 「唐亚峰」欢迎转载，保留摘要，谢谢！

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SpringBoot 是为了简化 Spring 应用的创建、运行、调试、部署等一系列问题而诞生的产物，自动装配的特性让我们可以更好的关注业务本身而不是外部的XML配置，我们只需遵循规范，引入相关的依赖就可以轻易的搭建出一个 WEB 工程

Shiro 是 Apache 旗下开源的一款强大且易用的Java安全框架，身份验证、授权、加密、会话管理。 相比 Spring Security 而言 Shiro更加轻量级，且 API 更易于理解…

Shiro

Shiro 主要分为 安全认证 和 接口授权 两个部分，其中的核心组件为 Subject、SecurityManager、Realms，公共部分 Shiro 都已经为我们封装好了，我们只需要按照一定的规则去编写响应的代码即可…

  • Subject 即表示主体，将用户的概念理解为当前操作的主体，因为它即可以是一个通过浏览器请求的用户，也可能是一个运行的程序，外部应用与 Subject 进行交互，记录当前操作用户。Subject 代表了当前用户的安全操作，SecurityManager 则管理所有用户的安全操作。
  • SecurityManager 即安全管理器，对所有的 Subject 进行安全管理，并通过它来提供安全管理的各种服务（认证、授权等）
  • Realm 充当了应用与数据安全间的 桥梁 或 连接器。当对用户执行认证（登录）和授权（访问控制）验证时，Shiro 会从应用配置的 Realm 中查找用户及其权限信息。

本章目标

利用 Spring Boot 与 Shiro 实现安全认证和授权….

导入依赖

依赖 spring-boot-starter-web…

<properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
    <java.version>1.8</java.version>
    <shiro.version>1.4.0</shiro.version>
</properties>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <!-- shiro 相关包 -->
    <dependency>
        <groupId>org.apache.shiro</groupId>
        <artifactId>shiro-core</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-ehcache</artifactId>
        <version>${shiro.version}</version>
    </dependency>
    <!-- End  -->
</dependencies>

属性配置

缓存配置

Shiro 为我们提供了 CacheManager 即缓存管理，将用户权限数据存储在缓存，可以提高它的性能。支持 EhCache、Redis 等常规缓存，这里为了简单起见就用 EhCache 了 ， 在resources 目录下创建一个 ehcache-shiro.xml 文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ehcache updateCheck="false" name="shiroCache">
    <defaultCache
            maxElementsInMemory="10000"
            eternal="false"
            timeToIdleSeconds="120"
            timeToLiveSeconds="120"
            overflowToDisk="false"
            diskPersistent="false"
            diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"
    />
</ehcache>

实体类

创建一个 User.java ，标记为数据库用户

package com.battcn.entity;

/**
 * @author Levin
 * @since 2018/6/28 0028
 */
public class User {
    /** 自增ID */
    private Long id;
    /** 账号 */
    private String username;
    /** 密码 */
    private String password;
    /** 角色名：Shiro 支持多个角色，而且接收参数也是 Set<String> 集合，但这里为了简单起见定义成 String 类型了 */
    private String roleName;
    /** 是否禁用 */
    private boolean locked;
    // 省略 GET SET 构造函数...
}

伪造数据

支持 roles、permissions，比如你一个接口可以允许用户拥有某一个角色，也可以是拥有某一个 permission …

package com.battcn.config;

import com.battcn.entity.User;

import java.util.*;

/**
 * 主要不想连接数据库..
 *
 * @author Levin
 * @since 2018/6/28 0028
 */
public class DBCache {

    /**
     * K 用户名
     * V 用户信息
     */
    public static final Map<String, User> USERS_CACHE = new HashMap<>();
    /**
     * K 角色ID
     * V 权限编码
     */
    public static final Map<String, Collection<String>> PERMISSIONS_CACHE = new HashMap<>();

    static {
        // TODO 假设这是数据库记录
        USERS_CACHE.put("u1", new User(1L, "u1", "p1", "admin", true));
        USERS_CACHE.put("u2", new User(2L, "u2", "p2", "admin", false));
        USERS_CACHE.put("u3", new User(3L, "u3", "p3", "test", true));

        PERMISSIONS_CACHE.put("admin", Arrays.asList("user:list", "user:add", "user:edit"));
        PERMISSIONS_CACHE.put("test", Collections.singletonList("user:list"));

    }
}

ShiroConfiguration

Shiro 的主要配置信息都在此文件内实现；

package com.battcn.config;


import org.apache.shiro.cache.ehcache.EhCacheManager;
import org.apache.shiro.spring.LifecycleBeanPostProcessor;
import org.apache.shiro.spring.security.interceptor.AuthorizationAttributeSourceAdvisor;
import org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean;
import org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.aop.framework.autoproxy.DefaultAdvisorAutoProxyCreator;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

/**
 * Shiro 配置
 *
 * @author Levin
 */
@Configuration
public class ShiroConfiguration {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(ShiroConfiguration.class);

    @Bean
    public EhCacheManager getEhCacheManager() {
        EhCacheManager em = new EhCacheManager();
        em.setCacheManagerConfigFile("classpath:ehcache-shiro.xml");
        return em;
    }


    @Bean(name = "lifecycleBeanPostProcessor")
    public LifecycleBeanPostProcessor getLifecycleBeanPostProcessor() {
        return new LifecycleBeanPostProcessor();
    }


    /**
     * 加密器：这样一来数据库就可以是密文存储，为了演示我就不开启了
     *
     * @return HashedCredentialsMatcher
     */
//    @Bean
//    public HashedCredentialsMatcher hashedCredentialsMatcher() {
//        HashedCredentialsMatcher hashedCredentialsMatcher = new HashedCredentialsMatcher();
//        //散列算法:这里使用MD5算法;
//        hashedCredentialsMatcher.setHashAlgorithmName("md5");
//        //散列的次数，比如散列两次，相当于 md5(md5(""));
//        hashedCredentialsMatcher.setHashIterations(2);
//        return hashedCredentialsMatcher;
//    }


    @Bean
    public DefaultAdvisorAutoProxyCreator getDefaultAdvisorAutoProxyCreator() {
        DefaultAdvisorAutoProxyCreator autoProxyCreator = new DefaultAdvisorAutoProxyCreator();
        autoProxyCreator.setProxyTargetClass(true);
        return autoProxyCreator;
    }

    @Bean(name = "authRealm")
    public AuthRealm authRealm(EhCacheManager cacheManager) {
        AuthRealm authRealm = new AuthRealm();
        authRealm.setCacheManager(cacheManager);
        return authRealm;
    }

    @Bean(name = "securityManager")
    public DefaultWebSecurityManager getDefaultWebSecurityManager(AuthRealm authRealm) {
        DefaultWebSecurityManager defaultWebSecurityManager = new DefaultWebSecurityManager();
        defaultWebSecurityManager.setRealm(authRealm);
        // <!-- 用户授权/认证信息Cache, 采用EhCache 缓存 -->
        defaultWebSecurityManager.setCacheManager(getEhCacheManager());
        return defaultWebSecurityManager;
    }

    @Bean
    public AuthorizationAttributeSourceAdvisor getAuthorizationAttributeSourceAdvisor(
            DefaultWebSecurityManager securityManager) {
        AuthorizationAttributeSourceAdvisor advisor = new AuthorizationAttributeSourceAdvisor();
        advisor.setSecurityManager(securityManager);
        return advisor;
    }

    /**
     * ShiroFilter<br/>
     * 注意这里参数中的 StudentService 和 IScoreDao 只是一个例子，因为我们在这里可以用这样的方式获取到相关访问数据库的对象，
     * 然后读取数据库相关配置，配置到 shiroFilterFactoryBean 的访问规则中。实际项目中，请使用自己的Service来处理业务逻辑。
     *
     * @param securityManager 安全管理器
     * @return ShiroFilterFactoryBean
     */
    @Bean(name = "shiroFilter")
    public ShiroFilterFactoryBean getShiroFilterFactoryBean(DefaultWebSecurityManager securityManager) {
        ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean = new ShiroFilterFactoryBean();
        // 必须设置 SecurityManager
        shiroFilterFactoryBean.setSecurityManager(securityManager);
        // 如果不设置默认会自动寻找Web工程根目录下的"/login"页面
        shiroFilterFactoryBean.setLoginUrl("/login");
        // 登录成功后要跳转的连接
        shiroFilterFactoryBean.setSuccessUrl("/index");
        shiroFilterFactoryBean.setUnauthorizedUrl("/denied");
        loadShiroFilterChain(shiroFilterFactoryBean);
        return shiroFilterFactoryBean;
    }

    /**
     * 加载shiroFilter权限控制规则（从数据库读取然后配置）
     */
    private void loadShiroFilterChain(ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean) {
        /////////////////////// 下面这些规则配置最好配置到配置文件中 ///////////////////////
        // TODO 重中之重啊，过滤顺序一定要根据自己需要排序
        Map<String, String> filterChainDefinitionMap = new LinkedHashMap<>();
        // 需要验证的写 authc 不需要的写 anon
        filterChainDefinitionMap.put("/resource/**", "anon");
        filterChainDefinitionMap.put("/install", "anon");
        filterChainDefinitionMap.put("/hello", "anon");
        // anon：它对应的过滤器里面是空的,什么都没做
        log.info("##################从数据库读取权限规则，加载到shiroFilter中##################");

        // 不用注解也可以通过 API 方式加载权限规则
        Map<String, String> permissions = new LinkedHashMap<>();
        permissions.put("/users/find", "perms[user:find]");
        filterChainDefinitionMap.putAll(permissions);
        filterChainDefinitionMap.put("/**", "authc");
        shiroFilterFactoryBean.setFilterChainDefinitionMap(filterChainDefinitionMap);
    }
}

AuthRealm

上面介绍过 Realm ，安全认证和权限验证的核心处理就是重写 AuthorizingRealm 中的 doGetAuthenticationInfo（登录认证） 与 doGetAuthorizationInfo（权限验证）

package com.battcn.config;

import com.battcn.entity.User;
import org.apache.shiro.SecurityUtils;
import org.apache.shiro.authc.*;
import org.apache.shiro.authz.AuthorizationInfo;
import org.apache.shiro.authz.SimpleAuthorizationInfo;
import org.apache.shiro.realm.AuthorizingRealm;
import org.apache.shiro.session.Session;
import org.apache.shiro.subject.PrincipalCollection;
import org.apache.shiro.util.ByteSource;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.*;

/**
 * 认证领域
 *
 * @author Levin
 * @version 2.5.1
 * @since 2018-01-10
 */
@Configuration
public class AuthRealm extends AuthorizingRealm {

    /**
     * 认证回调函数,登录时调用
     * 首先根据传入的用户名获取User信息；然后如果user为空，那么抛出没找到帐号异常UnknownAccountException；
     * 如果user找到但锁定了抛出锁定异常LockedAccountException；最后生成AuthenticationInfo信息，
     * 交给间接父类AuthenticatingRealm使用CredentialsMatcher进行判断密码是否匹配，
     * 如果不匹配将抛出密码错误异常IncorrectCredentialsException；
     * 另外如果密码重试此处太多将抛出超出重试次数异常ExcessiveAttemptsException；
     * 在组装SimpleAuthenticationInfo信息时， 需要传入：身份信息（用户名）、凭据（密文密码）、盐（username+salt），
     * CredentialsMatcher使用盐加密传入的明文密码和此处的密文密码进行匹配。
     */
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token)
            throws AuthenticationException {
        String principal = (String) token.getPrincipal();
        User user = Optional.ofNullable(DBCache.USERS_CACHE.get(principal)).orElseThrow(UnknownAccountException::new);
        if (!user.isLocked()) {
            throw new LockedAccountException();
        }
        // 从数据库查询出来的账号名和密码,与用户输入的账号和密码对比
        // 当用户执行登录时,在方法处理上要实现 user.login(token)
        // 然后会自动进入这个类进行认证
        // 交给 AuthenticatingRealm 使用 CredentialsMatcher 进行密码匹配，如果觉得人家的不好可以自定义实现
        // TODO 如果使用 HashedCredentialsMatcher 这里认证方式就要改一下 SimpleAuthenticationInfo authenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(principal, "密码", ByteSource.Util.bytes("密码盐"), getName());
        SimpleAuthenticationInfo authenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(principal, user.getPassword(), getName());
        Session session = SecurityUtils.getSubject().getSession();
        session.setAttribute("USER_SESSION", user);
        return authenticationInfo;
    }

    /**
     * 只有需要验证权限时才会调用, 授权查询回调函数, 进行鉴权但缓存中无用户的授权信息时调用.在配有缓存的情况下，只加载一次.
     * 如果需要动态权限,但是又不想每次去数据库校验,可以存在ehcache中.自行完善
     */
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principal) {
        Session session = SecurityUtils.getSubject().getSession();
        User user = (User) session.getAttribute("USER_SESSION");
        // 权限信息对象info,用来存放查出的用户的所有的角色（role）及权限（permission）
        SimpleAuthorizationInfo info = new SimpleAuthorizationInfo();
        // 用户的角色集合
        Set<String> roles = new HashSet<>();
        roles.add(user.getRoleName());
        info.setRoles(roles);
        // 用户的角色对应的所有权限，如果只使用角色定义访问权限，下面可以不要
        // 只有角色并没有颗粒度到每一个按钮 或 是操作选项  PERMISSIONS 是可选项
        final Map<String, Collection<String>> permissionsCache = DBCache.PERMISSIONS_CACHE;
        final Collection<String> permissions = permissionsCache.get(user.getRoleName());
        info.addStringPermissions(permissions);
        return info;
    }
}

控制器

在 ShiroConfiguration 中的 shiroFilter 处配置了 /hello = anon，意味着可以不需要认证也可以访问，那么除了这种方式外 Shiro 还为我们提供了一些注解相关的方式…

常用注解

  • @RequiresGuest 代表无需认证即可访问，同理的就是 /path = anon
  • @RequiresAuthentication 需要认证，只要登录成功后就允许你操作
  • @RequiresPermissions 需要特定的权限，没有则抛出AuthorizationException
  • @RequiresRoles 需要特定的橘色，没有则抛出AuthorizationException
  • @RequiresUser 不太清楚，不常用…

LoginController

package com.battcn.controller;

import com.battcn.config.ShiroConfiguration;
import org.apache.shiro.SecurityUtils;
import org.apache.shiro.authc.*;
import org.apache.shiro.subject.Subject;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.servlet.mvc.support.RedirectAttributes;

/**
 * @author Levin
 * @since 2018/6/28 0028
 */
@RestController
public class LoginController {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(ShiroConfiguration.class);

    @GetMapping(value = "/hello")
    public String hello() {
        log.info("不登录也可以访问...");
        return "hello...";
    }

    @GetMapping(value = "/index")
    public String index() {
        log.info("登录成功了...");
        return "index";
    }

    @GetMapping(value = "/denied")
    public String denied() {
        log.info("小伙子权限不足,别无谓挣扎了...");
        return "denied...";
    }

    @GetMapping(value = "/login")
    public String login(String username, String password, RedirectAttributes model) {
        // 想要得到 SecurityUtils.getSubject() 的对象．．访问地址必须跟 shiro 的拦截地址内．不然后会报空指针
        Subject sub = SecurityUtils.getSubject();
        // 用户输入的账号和密码,,存到UsernamePasswordToken对象中..然后由shiro内部认证对比,
        // 认证执行者交由 com.battcn.config.AuthRealm 中 doGetAuthenticationInfo 处理
        // 当以上认证成功后会向下执行,认证失败会抛出异常
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username, password);
        try {
            sub.login(token);
        } catch (UnknownAccountException e) {
            log.error("对用户[{}]进行登录验证,验证未通过,用户不存在", username);
            token.clear();
            return "UnknownAccountException";
        } catch (LockedAccountException lae) {
            log.error("对用户[{}]进行登录验证,验证未通过,账户已锁定", username);
            token.clear();
            return "LockedAccountException";
        } catch (ExcessiveAttemptsException e) {
            log.error("对用户[{}]进行登录验证,验证未通过,错误次数过多", username);
            token.clear();
            return "ExcessiveAttemptsException";
        } catch (AuthenticationException e) {
            log.error("对用户[{}]进行登录验证,验证未通过,堆栈轨迹如下", username, e);
            token.clear();
            return "AuthenticationException";
        }
        return "success";
    }
}

UserController

package com.battcn.controller;

import org.apache.shiro.authz.annotation.Logical;
import org.apache.shiro.authz.annotation.RequiresRoles;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
 * @author Levin
 * @since 2018/6/28 0028
 */
@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    @GetMapping
    public String get() {
        return "get.....";
    }

    /**
     * RequiresRoles 是所需角色 包含 AND 和 OR 两种
     * RequiresPermissions 是所需权限 包含 AND 和 OR 两种
     *
     * @return msg
     */
    @RequiresRoles(value = {"admin", "test"}, logical = Logical.OR)
    //@RequiresPermissions(value = {"user:list", "user:query"}, logical = Logical.OR)
    @GetMapping("/query")
    public String query() {
        return "query.....";
    }

    @GetMapping("/find")
    public String find() {
        return "find.....";
    }
}

主函数

package com.battcn;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;


/**
 * @author Levin
 */
@SpringBootApplication
public class Chapter25Application {

    public static void main(String[] args) {

        SpringApplication.run(Chapter25Application.class, args);

    }
}

测试

启动 Chapter25Application.java 中的 main 方法，为了更好的演示效果这里打开了 postman 做的测试，只演示其中一个流程，剩下的可以自己复制代码测试…

先登录，由于 u3 在 DBCache 中拥有的角色是 test，只有 user:list 这一个权限

登录登录

访问 /users/query 成功，因为我们符合响应的角色/权限

访问Query接口访问Query接口

访问 /users/find 失败，并重定向到了 /denied 接口，问题来了为什么 /users/find 没有写注解也权限不足呢？

权限不足权限不足

细心的朋友肯定会发现 在 ShiroConfiguration 中写了一句 permissions.put(“/users/find”, “perms[user:find]”); 意味着我们不仅可以通过注解方式，同样可以通过初始化时加载数据库中的权限树做控制，看各位喜好了….

总结

目前很多大佬都写过关于 SpringBoot 的教程了，如有雷同，请多多包涵，本教程基于最新的 spring-boot-starter-parent：2.0.3.RELEASE 编写，包括新版本的特性都会一起介绍…

全文代码：https://github.com/battcn/spring-boot2-learning/tree/master/chapter26

666. 彩蛋

如果你对 SpringBoot 感兴趣，欢迎加入我的知识星球一起交流。

知识星球

文章目录
  1. 1. Shiro
  2. 2. 本章目标
    1. 2.1. 导入依赖
    2. 2.2. 属性配置
    3. 2.3. 缓存配置
    4. 2.4. 实体类
    5. 2.5. 伪造数据
    6. 2.6. ShiroConfiguration
    7. 2.7. AuthRealm
    8. 2.8. 控制器
      1. 2.8.1. LoginController
      2. 2.8.2. UserController
    9. 2.9. 主函数
    10. 2.10. 测试
  3. 3. 总结
  4. 4. 666. 彩蛋