【Apache Shiro】超详细笔记-1：功能、架构、集成Spring、认证

前言：本文为自己的学习笔记，现在分享出来，学习自视频教程：https://www.bilibili.com/video/BV1YW411M7S3/?vd_source=c065096d42cce8d2c3be93dd0f80d434

1 Shiro 概述

是什么

Apache Shiro 是 Java 的一个安全（权限）框架，可以完成：认证、授权、加密、会话管理、与Web 集成、缓存
等功能。

特点

• 易于使用：使用 Shiro 构建系统安全框架非常简单。就算第一次接触也可以快速掌
  握。
• 全面：Shiro 包含系统安全框架需要的功能，满足安全需求的“一站式服务”。
• 灵活：Shiro 可以在任何应用程序环境中工作。虽然它可以在 Web、EJB 和 IoC 环境中工作，但不需要依赖它们。Shiro 也没有强制要求任何规范，甚至没有很多依赖项。
• 强力支持 Web：Shiro 具有出色的 Web 应用程序支持，可以基于应用程序 URL 和Web 协议（例如 REST）创建灵活的安全策略，同时还提供一组 JSP 库来控制页面输出。
• 兼容性强：Shiro 的设计模式使其易于与其他框架和应用程序集成。Shiro 与
  Spring、Grails、Wicket、Tapestry、Mule、Apache Camel、Vaadin 等框架无缝集成。
• 社区支持：Shiro 是 Apache 软件基金会的一个开源项目，有完备的社区支持，文档支持。如果需要，像 Katasoft 这样的商业公司也会提供专业的支持和服务。

Shiro 与 SpringSecurity 的对比

1、Spring Security 基于 Spring 开发，项目若使用 Spring 作为基础，配合 Spring
Security 做权限更加方便，而 Shiro 需要和 Spring 进行整合开发；
2、Spring Security 功能比 Shiro 更加丰富些，例如安全维护方面；
3、Spring Security 社区资源相对比 Shiro 更加丰富；
4、Shiro 的配置和使用比较简单，Spring Security 上手复杂些；
5、Shiro 依赖性低，不需要任何框架和容器，可以独立运行.Spring Security 依赖Spring 容器；
6、shiro 不仅仅可以使用在 web 中，它可以工作在任何应用环境中。在集群会话时 Shiro最重要的一个好处或许就是它的会话是独立于容器的。

2 Shiro 的功能

• 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；即判断用户是否能进行什么操作，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，也可以是 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。

3 Shiro 的架构

Subject

• Subject：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。Subject 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；与 Subject 的所有交互都会委托给 SecurityManager；Subject 其实是一个门面，SecurityManager 才是实际的执行者

SecurityManager

相当于SpringMVC 中的 DispatcherServlet；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、授权、会话及缓存的管理。也是管理器，即所有与安全有关的操作都会与SecurityManager 交互；且其管理着所有 Subject；可以看出它是 Shiro的核心，它负责与 Shiro 的其他组件进行交互，它相当于 SpringMVC 中DispatcherServlet 的角色

• Authenticator：负责 Subject 认证，是一个扩展点，可以自定义实现；可以使用认证策略（Authentication Strategy），即什么情况下算用户认证通过了；
• Authorizer：授权器、即访问控制器，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，也可以是内存实现等等；由用户提供；所以一般在应用中都需要实现自己的 Realm；
• SessionManager：管理 Session 生命周期的组件；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
• 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。

Realm

• 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，也可以是内存实现等等；由用户提供；所以一般在应用中都需要实现自己的 Realm，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。

4 Shiro 集成 Spring

• ShiroFilter 类似于如 Strut2/SpringMVC 这种web 框架的前端控制器，是安全控制的入口点，其负责读取配置（如ini 配置文件），然后判断URL 是否需要登录/权限等工作，即拦截需要安全控制的URL，然后进行相应的控制
• DelegatingFilterProxy 作用是自动到 Spring 容器查找名字为 shiroFilter（filter-name）的 bean 并把所有 Filter 的操作委托给它

Shiro 中的过滤器

URL 匹配模式

url 模式使用 Ant 风格模式，Ant 路径通配符支持 ?、*、**，注意通配符匹配不包括目录分隔符“/”：

• ?：匹配一个字符，如 /admin? 将匹配 /admin1，但不匹配 /admin 或 /admin/；
• *：匹配零个或多个字符串，如 /admin 将匹配 /admin、/admin123，但不匹配 /admin/1；
• **：匹配路径中的零个或多个路径，如 /admin/** 将匹配 /admin/a 或 /admin/a/b

[urls] 部分的配置，其格式是： “url=拦截器[参数]，拦截器[参数]”；如：

• – /bb/**=filter1
• – /bb/aa=filter2
• – /**=filter3

5 Shiro 实现认证

身份验证

身份验证：一般需要提供如身份 ID 等一些标识信息来表明登录者的身份，如提供 email，用户名/密码来证明。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：

• principals：身份，即主体的标识属性，可以是任何属性，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/邮箱/手机号。
• credentials：证明/凭证，即只有主体知道的安全值，如密码/数字证书等。

最常见的 principals 和 credentials 组合就是用户名/密码了

身份验证基本流程

• 1、首先调用 Subject.login(token) 进行登录，其会自动委托给SecurityManager
• 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失败了。此处可以配置多个Realm，将按照相应的顺序及策略进行访问。

Realm

Realm：Shiro 从 Realm 获取安全数据（如用户、角色、权限），即 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

• 一般继承 AuthorizingRealm（授权）即可；其继承了AuthenticatingRealm（即身份验证），而且也间接继承了CachingRealm（带有缓存实现）。

• Realm 的继承关系：

Authenticator

• Authenticator 的职责是验证用户帐号，是 Shiro API 中身份验证核心的入口点：如果验证成功，将返回AuthenticationInfo 验证信息；此信息中包含了身份及凭证；如果验证失败将抛出相应的 AuthenticationException 异常
• SecurityManager 接口继承了 Authenticator，另外还有一个ModularRealmAuthenticator实现，其委托给多个Realm 进行验证，验证规则通过 AuthenticationStrategy 接口指定

AuthenticationStrategy

AuthenticationStrategy 接口的默认实现：

• FirstSuccessfulStrategy：只要有一个 Realm 验证成功即可，只返回第一个 Realm 身份验证成功的认证信息，其他的忽略；
• AtLeastOneSuccessfulStrategy：只要有一个Realm验证成功即可，和FirstSuccessfulStrategy 不同，将返回所有Realm身份验证成功的认证信
息；
• AllSuccessfulStrategy：所有Realm验证成功才算成功，且返回所有Realm身份验证成功的认证信息，如果有一个失败就失败了。
• ModularRealmAuthenticator 默认是 AtLeastOneSuccessfulStrategy策略