Java中Apache Shiro安全框架怎麼用

一、Shiro簡介：

Apache Shiro是一個Java的安全性（權限）框架。
Shiro 可以非常容易的開發出足夠好的應用，其不僅可以用在JavaSE環境，也可以用在JavaEE環境。 Shiro可以完成，認證，授權，加密，會話管理，Web集成，快取等。

shiro功能：

#Authentication:認證、登錄，驗證用戶是不是擁有對應的身份;
Authorization:授權，即權限驗證，驗證某個已認證的用戶是否擁有某個權限，即判斷用戶能否進行什麼操作，如:驗證某個用戶是否擁有某個角色，或者細粒度的驗證某個使用者對某個資源是否具有某個權限!
Session Manager:會話管理，即使用者登入後就是第一次會話，在沒有退出之前，它的所有資訊都在會話中;會話可以是普通的JavaSE環境，也可以是Web環境;
Cryptography:加密，保護資料的安全性，如密碼加密儲存到資料庫中，而不是明文儲存;Web Support: Web支持，可以非常容易的整合到Web環境;
Caching:緩存，例如使用者登入後，其使用者訊息，擁有的角色、權限不必每次去查，這樣可以提高效率
Concurrency: Shiro支援多執行緒應用的並發驗證，即，如在一個線程中開啟另一個線程，則將權限自動的傳播過去
Testing:提供測試支援;
Run As:允許一個使用者假裝為另一個使用者(如果他們允許)的身份進行存取;
Remember Me:記住我，這個是非常常見的功能，即一次登入後，下次再來的話不用登入了

Shiro架構（外部）

#從外部來看Shiro，也就是從應用程式角度來觀察如何使用shiro完成工作:

subject:應用程式碼直接互動的物件是Subject，也就是說Shiro的對外API核心就是Subject，Subject代表了當前的用戶，這個用戶不一定是一個具體的人，與當前應用交互的任何東西都是Subject，如網絡爬蟲，機器人等，與Subject的所有交互都會委託給SecurityManager; Subject其實是一個門面，SecurityManageer才是實際的執行者
SecurityManager: 安全管理器，即所有與安全相關的操作都會與SercurityManager交互，並且它管理著所有的Subject，可以看出它是Shiro的核心，它負責與Shiro的其他元件進行交互，它相當於SpringMVC的
DispatcherServlet的角色
Realm: Shiro從Realm取得安全資料（(如用戶，角色，權限)，就是說SecurityManager要驗證使用者身份，那麼它需要從Realm 取得對應的使用者進行比較，來決定使用者的身分是否合法;也需要從Realm得到使用者對應的角色、權限，進行驗證使用者的操作是否能夠進行，可以把Realm看成DataSource;

Shiro架構（內部）

subject:任何可以與應用程式互動的'用戶';
Security Manager:相當於SpringMVC中的DispatcherServlet;是Shiro的心臟，所有具體的交互都透過Security Manager進行控制，它管理者所有的Subject，且負責進行認證，授權，會話，及緩存的管理.

Authenticator:負責Subject認證，是一個擴展點，可以自訂實作;可以使用認證策略(AuthenticationStrategy)，即什麼情況下算用戶認證通過了;
Authorizer: 授權器，即存取控制器，用來決定主體是否有權限進行相應的操作;即控制用戶能存取應用程式中的那些功能;
Realm:可以有一個或多個的realm，可以認為是安全實體資料來源，也就是用於取得安全實體的，可以用DBC實現，也可以是記憶體實作等等，由使用者提供;所以一般在應用中都需要實作自己的realm
SessionManager: 管理Session生命週期的元件，而Shiro不只可以用在Web環境，也可以用在普通的JavaSE環境中
CacheManager:快取控制器，來管理如用戶，角色，權限等快取的;因為這些資料基本上很少以受，成到快取中後可以提高存取的效能;
Cryptography:密碼模組，Shiro提高了一些常見的加密組件用於密碼加密，解密等

二、快速入門

#1.拷貝案例

1.按照官網提示找到快速入門案例GitHub地址：shiro/samples/quickstart/

#2.新建一個Maven 工程，刪除其src 目錄，將其作為父工程

#3.在父工程中新建一個Maven 模組

4.複製快速入門案例POM.xml 檔案中的依賴

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.shiro</groupId>
            <artifactId>shiro-core</artifactId>
            <version>1.4.1</version>
        </dependency>
 
        <!-- configure logging -->
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>jcl-over-slf4j</artifactId>
            <version>1.7.29</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
            <version>1.7.29</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>log4j</groupId>
            <artifactId>log4j</artifactId>
            <version>1.2.17</version>
        </dependency>
    </dependencies>

5.把快速入門案例中的resource 下的log4j.properties複製下來

6.複製一下shiro.ini檔案

7.複製一下Quickstart.java檔案

8.運行啟動Quickstart.java

2.分析程式碼

public class Quickstart {
    private static final transient Logger log = LoggerFactory.getLogger(Quickstart.class);
    public static void main(String[] args) {
        //工厂模式，通过shiro.ini配置文件中的信息，生成一个工厂实例
        Factory<SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
        SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        //获取当前的用户对象Subject
        Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();
        //通过当前用户拿到session
        Session session = currentUser.getSession();
        session.setAttribute("someKey", "aValue");
        String value = (String) session.getAttribute("someKey");
        if (value.equals("aValue")) {
            log.info("Subject=>session[" + value + "]");
        }
        //判断当前的用户是否被认证
        if (!currentUser.isAuthenticated()) {
            //Token :令牌,没有获取，随机
            UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("lonestarr", "vespa");
            token.setRememberMe(true);  //设置记住我
            try {
                currentUser.login(token); //执行了登录操作
            } catch (UnknownAccountException uae) {
                //如果   用户名不存在
                log.info("There is no user with username of " + token.getPrincipal());
            } catch (IncorrectCredentialsException ice) {
                //如果   密码不正确
                log.info("Password for account " + token.getPrincipal() + " was incorrect!");
            } catch (LockedAccountException lae) {
                //用户被锁定，如密码输出过多，则被锁定
                log.info("The account for username " + token.getPrincipal() + " is locked.  " +
                        "Please contact your administrator to unlock it.");
            }
            //...在此处捕获更多异常
            catch (AuthenticationException ae) {
                //意外情况 ? 错误 ?
            }
        }
        //打印其标识主体(在这种情况下，为用户名)
        log.info("User [" + currentUser.getPrincipal() + "] logged in successfully.");
 
        //测试角色是否存在
        if (currentUser.hasRole("schwartz")) {
            log.info("May the Schwartz be with you!");
        } else {
            log.info("Hello, mere mortal.");
        }
        //粗粒度，极限范围小
        //测试类型化的极限（不是实例级别）
        if (currentUser.isPermitted("lightsaber:wield")) {
            log.info("You may use a lightsaber ring.  Use it wisely.");
        } else {
            log.info("Sorry, lightsaber rings are for schwartz masters only.");
        }
        //细粒度，极限范围广
        //实例级别的权限（非常强大）
        if (currentUser.isPermitted("winnebago:drive:eagle5")) {
            log.info("You are permitted to &#39;drive&#39; the winnebago with license plate (id) &#39;eagle5&#39;.  " +
                    "Here are the keys - have fun!");
        } else {
            log.info("Sorry, you aren&#39;t allowed to drive the &#39;eagle5&#39; winnebago!");
        }
        //注销
        currentUser.logout();
        //退出
        System.exit(0);
    }
}

三、SpringBoot 整合Shiro

#1.寫測試環境

1.在剛剛的父專案中新建一個springboot 模組

2.導入SpringBoot 和Shiro 整合包的依賴

 <!--SpringBoot 和 Shiro 整合包-->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.shiro</groupId>
            <artifactId>shiro-spring</artifactId>
            <version>1.4.1</version>
        </dependency>

以下是寫設定檔
Shiro 三大要素

Subject 使用者-> ShiroFilterFactoryBean
SecurityManager 管理所有使用者-> DefaultWebSecurityManager
#Realm 連線資料

#實際操作中物件建立的順序： realm -> securityManager -> subject

3.編寫自訂的realm ，需要繼承AuthorizingRealm

//自定义的 UserRealm        extends AuthorizingRealm
public class UserRealm extends AuthorizingRealm {
    //授权
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principalCollection) {
        //打印一个提示
        System.out.println("执行了授权方法");
        return null;
    }
 
    //认证
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
        //打印一个提示
        System.out.println("执行了认证方法");
        return null;
    }
}

4.新建一個ShiroConfig設定檔

@Configuration
public class ShiroConfig {
 
    //ShiroFilterFactoryBean:3
    @Bean
    public ShiroFilterFactoryBean getShiroFilterFactoryBean(@Qualifier("securityManager") DefaultWebSecurityManager defaultWebsecurityManager){
        ShiroFilterFactoryBean bean = new ShiroFilterFactoryBean();
        //设置安全管理器
        bean.setSecurityManager(defaultWebsecurityManager);
        return bean;
    }
    //DefaultWebSecurityManager:2
    @Bean(name="securityManager")
    public DefaultWebSecurityManager getDefaultWebSecurityManager(@Qualifier("userRealm") UserRealm userRealm){
        DefaultWebSecurityManager securityManager=new DefaultWebSecurityManager();
        //关闭UserRealm
        securityManager.setRealm(userRealm);
        return securityManager;
    }
    //创建realm 对象，需要自定义类:1
    @Bean(name="userRealm")
    public UserRealm userRealm(){
        return new UserRealm();
    }
}

5.測試成功！

2.使用

1.登入攔截

在getShiroFilterFactoryBean方法中加入需要攔截的登入請求

@Configuration
public class ShiroConfig {
 
    //ShiroFilterFactoryBean:3
    @Bean
    public ShiroFilterFactoryBean getShiroFilterFactoryBean(@Qualifier("securityManager") DefaultWebSecurityManager defaultWebsecurityManager){
        ShiroFilterFactoryBean bean = new ShiroFilterFactoryBean();
        //设置安全管理器
        bean.setSecurityManager(defaultWebsecurityManager);
        //添加shiro的内置过滤器
        /*
            anon : 无需认证，就可以访问
            authc : 必须认证了才能访问
            user : 必须拥有 “记住我” 功能才能用
            perms : 拥有对某个资源的权限才能访问
            role : 拥有某个角色权限才能访问
         */
 
        filterMap.put("/user/add","authc");
        filterMap.put("/user/update","authc");
        //拦截
        Map<String,String> filterMap=new LinkedHashMap<>();
        filterMap.put("/user/*","authc");
        bean.setFilterChainDefinitionMap(filterMap);
 
//        //设置登录的请求
//        bean.setLoginUrl("/toLogin");
        return bean;
    }

測試:點選add鏈接，不會跳到add 頁面，而是跳到登入頁，攔截成功

#2.用戶認證

##1.在Controller層寫一個登入的方法

//登录的方法
    @RequestMapping("/login")
    public String login(String username, String password, Model model) {
        //获取当前用户
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        //封装用户的登录数据,获得令牌
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username, password);
        //登录 及 异常处理
        try {
            //执行用户登录的方法，如果没有异常就说明OK了
            subject.login(token);
            return "index";
        } catch (UnknownAccountException e) {
            //如果用户名不存在
            System.out.println("用户名不存在");
            model.addAttribute("msg", "用户名错误");
            return "login";
        } catch (IncorrectCredentialsException ice) {
            //如果密码错误
            System.out.println("密码错误");
            model.addAttribute("msg", "密码错误");
            return "login";
        }
    }
}

2.測試

可以看出是先執行了自訂的UserRealm中的AuthenticationInfo方法，再執行登入相關的操作

3.修改UserRealm中的doGetAuthenticationInfo方法

//认证
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
        //打印一个提示
        System.out.println("执行了认证方法");
        // 用户名密码
        String name = "root";
        String password = "123456";
        //通过参数获取登录的控制器中生成的 令牌
        UsernamePasswordToken token = (UsernamePasswordToken) authenticationToken;
        //用户名认证
        if (!token.getUsername().equals(name)){
            // return null UnKnownAccountException
            return null;
        }
        //密码认证， Shiro 自己做，为了避免和密码的接触
        //最后返回一个 AuthenticationInfo 接口的实现类，这里选择 SimpleAuthenticationInfo
        // 三个参数：获取当前用户的认证 ； 密码 ； 认证名
        return new SimpleAuthenticationInfo("", password, "");
    }
}

4.測試，輸入錯誤的密碼

輸入正確的密碼，即可登入成功

四、Shiro整合Mybatis

1.匯入依賴

<dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>8.0.19</version>
        </dependency>
 
        <dependency>
            <groupId>log4j</groupId>
            <artifactId>log4j</artifactId>
            <version>1.2.17</version>
        </dependency>
 
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>druid</artifactId>
            <version>1.1.12</version>
        </dependency>
       <dependency>
            <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
            <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>2.1.1</version>
        </dependency>

2.新application .yml

spring:
  datasource:
    username: root
    password: 123456
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/mybatis?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&useJDBCCompliantTimezoneShift=true&useLegacyDatetimeCode=false&serverTimezone=UTC
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
 
    #Spring Boot 默认是不注入这些属性值的，需要自己绑定
    #druid 数据源专有配置
    initialSize: 5
    minIdle: 5
    maxActive: 20
    maxWait: 60000
    timeBetweenEvictionRunsMillis: 60000
    minEvictableIdleTimeMillis: 300000
    validationQuery: SELECT 1 FROM DUAL
    testWhileIdle: true
    testOnBorrow: false
    testOnReturn: false
    poolPreparedStatements: true
 
    #配置监控统计拦截的filters，stat:监控统计、log4j：日志记录、wall：防御sql注入
    #如果允许时报错  java.lang.ClassNotFoundException: org.apache.log4j.Priority
    #则导入 log4j 依赖即可，Maven 地址：https://mvnrepository.com/artifact/log4j/log4j
    filters: stat,wall,log4j
    maxPoolPreparedStatementPerConnectionSize: 20
    useGlobalDataSourceStat: true
    connectionProperties: druid.stat.mergeSql=true;druid.stat.slowSqlMillis=500
mybatis:
  type-aliases-package: com.huang.pojo
  mapper-locations: classpath:mybatis/mapper/*.xml

3.在application.properties

mybatis.type-aliases-package=com.longdi.pojo
mybatis.mapper-locations=classpath:mapper/*.xml

4.導入依賴

<dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.10</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

5.寫User類別

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User {
        private int id;
        private String name;
        private String pwd;
        private String perms;
}

6.寫UserMapper

@Repository
@Mapper
public interface UserMapper {
    public User  queryUserByName(String name);
 
}

7.寫UserMapper.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE mapper
        PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN"
        "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
 
<mapper namespace="com.longdi.mapper.UserMapper">
 
    <select id="queryUserByName" resultType="User" parameterType="String">
        select * from mybatis.user where name=#{name}
    </select>
 
</mapper>

8.Service層

UserService介面：

public interface UserService {
    public User queryUserByName(String name);
}

9.寫介面實作類別UserServiceImpl

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService{
 
    @Autowired
    UserMapper userMapper;
 
    @Override
    public User queryUserByName(String name) {
        return userMapper.queryUserByName(name);
    }
}

10.在ShiroSpringbootApplicationTests測試

@SpringBootTest
class ShiroSpringbootApplicationTests {
    @Autowired
    UserServiceImpl userService;
    @Test
    void contextLoads() {
        System.out.println(userService.queryUserByName("longdi"));
    }
}

11.成功連接資料庫

#五、實作請求授權

##1.在ShiroConfig類別中修改

#2.controller跳轉

#3.登入攔截授權，測試成功

4.編寫授權doGetAuthorizationInfo方法

#5.請求授權測試成功

六、Shiro整合Thymeleaf

1.導入依賴

<!--shiro和thymeleaf整合-->
        <dependency>
            <groupId>com.github.theborakompanioni</groupId>
            <artifactId>thymeleaf-extras-shiro</artifactId>
            <version>2.0.0</version>
        </dependency>

2.整合ShiroDialect

#3.index.html

4.測試

5.在認證裡放session

##6.修改index. html

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