shiro源码篇 - shiro认证与授权，你值得拥有

前言

　　开心一刻　

　　　　我和儿子有个共同的心愿，出国旅游。昨天儿子考试得了全班第一，我跟媳妇合计着带他出国见见世面，吃晚饭的时候，一家人开始了讨论这个。我：“儿子，你的心愿是什么？”，儿子：“吃汉堡包”，我：“往大了说”，儿子：“变形金刚”，我：“今天你爹说了算，想想咱俩共同的心愿”，儿子怯生生的瞅了媳妇一眼说：“换个妈？"，我心里咯噔一下：“这虎犊子，坑自己也就算了，怎么还坑爹呢”。

牛：小子，你的杀气太重，我早就看穿一切，吃我一脚！

　　路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！

　　github：https://github.com/youzhibing

　　码云(gitee)：https://gitee.com/youzhibing

前情回顾与补充

　　回顾

　　　　在上篇博文中，我们讲到了SpringShiroFilter是如何注册到servlet容器的：SpringShiroFilter首先注册到spring容器，然后被包装成FilterRegistrationBean，最后通过FilterRegistrationBean注册到servlet容器，至此shiro的Filter加入到了servlet容器的FilterChain中。另外还讲到了shiro的代理FilterChain：ProxiedFilterChain，请求来到shiro的Filter后，会先经过shiro的Filter链，再接着走servlet容器的Filter链，如下图所示

　　　　如果请求经PathMatchingFilterChainResolver匹配成功，那么请求会先经过shiro Filter链（ProxiedFilterChain），之后再走剩下的servlet Filter链，如果匹配不成功，则直接走剩下的servlet Filter链。每一次请求都会经过shiro Filter，shiro Filter来控制filter链的走向（有点类似springmvc的DispatcherServlet），先生成ProxiedFilterChain，请求先走ProxiedFilterChain，然后再走接着走servlet filter链。

　　　　上图中，在单独的shiro工程中，shiro Filter是ShiroFilter，而在与spring的集成工程中则是SpringShiroFilter。

　　补充

　　　　shiro的Filter关系图

shiro filter关系图

　　　　　　此关系图中涉及到了shiro的入口：ShiroFilter或SpringShiroFilter，认证拦截器：FormAuthenticationFilter，没有涉及授权Filter（PermissionsAuthorizationFilter、RolesAuthorizationFilter），因为shiro的授权我们一般用的是注解的方式，而不是Filter方式。

　　　　ShiroFilterFactoryBean中的createFilterChainManager()

protected FilterChainManager createFilterChainManager() {

    DefaultFilterChainManager manager = new DefaultFilterChainManager();
    Map defaultFilters = manager.getFilters();
    //apply global settings if necessary:    应用全局设置
    for (Filter filter : defaultFilters.values()) {
        applyGlobalPropertiesIfNecessary(filter);
    }

    //Apply the acquired and/or configured filters: 应用和配置filter，一般没有
    Map filters = getFilters();
    if (!CollectionUtils.isEmpty(filters)) {
        for (Map.Entry entry : filters.entrySet()) {
            String name = entry.getKey();
            Filter filter = entry.getValue();
            applyGlobalPropertiesIfNecessary(filter);
            if (filter instanceof Nameable) {
                ((Nameable) filter).setName(name);
            }
            //'init' argument is false, since Spring-configured filters should be initialized
            //in Spring (i.e. 'init-method=blah') or implement InitializingBean:
            manager.addFilter(name, filter, false);
        }
    }

    //build up the chains:  构建shiro filter链
    Map chains = getFilterChainDefinitionMap();
    if (!CollectionUtils.isEmpty(chains)) {
        for (Map.Entry entry : chains.entrySet()) {
            String url = entry.getKey();
            String chainDefinition = entry.getValue();
            manager.createChain(url, chainDefinition);
        }
    }

    return manager;
}

View Code

　　　　　　1、给shiro默认的filter应用全局配置

//apply global settings if necessary:
for (Filter filter : defaultFilters.values()) {
    applyGlobalPropertiesIfNecessary(filter);
}


private void applyGlobalPropertiesIfNecessary(Filter filter) {
    applyLoginUrlIfNecessary(filter);            // 设置filter的loginUrl
    applySuccessUrlIfNecessary(filter);            // 设置filter的successUrl
    applyUnauthorizedUrlIfNecessary(filter);    // 这个我们一般没有配置
}

private void applyLoginUrlIfNecessary(Filter filter) {
    String loginUrl = getLoginUrl();    // shiroFilterFactoryBean.setLoginUrl("/login"); 设置的loginUrl
    if (StringUtils.hasText(loginUrl) && (filter instanceof AccessControlFilter)) {
        AccessControlFilter acFilter = (AccessControlFilter) filter;
        //only apply the login url if they haven't explicitly configured one already:
        String existingLoginUrl = acFilter.getLoginUrl();
        if (AccessControlFilter.DEFAULT_LOGIN_URL.equals(existingLoginUrl)) {
            acFilter.setLoginUrl(loginUrl);
        }
    }
}

private void applySuccessUrlIfNecessary(Filter filter) {
    String successUrl = getSuccessUrl();    // shiroFilterFactoryBean.setSuccessUrl("/index"); 设置的successUrl
    if (StringUtils.hasText(successUrl) && (filter instanceof AuthenticationFilter)) {
        AuthenticationFilter authcFilter = (AuthenticationFilter) filter;
        //only apply the successUrl if they haven't explicitly configured one already:
        String existingSuccessUrl = authcFilter.getSuccessUrl();
        if (AuthenticationFilter.DEFAULT_SUCCESS_URL.equals(existingSuccessUrl)) {
            authcFilter.setSuccessUrl(successUrl);
        }
    }
}

private void applyUnauthorizedUrlIfNecessary(Filter filter) {
    String unauthorizedUrl = getUnauthorizedUrl();
    if (StringUtils.hasText(unauthorizedUrl) && (filter instanceof AuthorizationFilter)) {
        AuthorizationFilter authzFilter = (AuthorizationFilter) filter;
        //only apply the unauthorizedUrl if they haven't explicitly configured one already:
        String existingUnauthorizedUrl = authzFilter.getUnauthorizedUrl();
        if (existingUnauthorizedUrl == null) {
            authzFilter.setUnauthorizedUrl(unauthorizedUrl);
        }
    }
}

View Code

shiro 默认11个filter

　　　　　　　　标红的的filter的loginUrl和successUrl会被设置成我们在ShiroFilterFactoryBean配置的，loginUrl会被设置成"/login",successUrl被设置成"index"；这里我们需要关注下AnonymousFilter、LogoutFilter和FormAuthenticationFilter，我们目前只用到了这三个filter。

　　　　　　2、应用和配置我们在ShiroFilterFactoryBean设置的Filters

　　　　　　　　ShiroFilterFactoryBean类有个setFilters(Map filters>方法，可以通过此方法向shiro注册filter，不过我们一般没有用到。

　　　　　　3、构建filter链

　　　　　　　　会将ShiroFilterFactoryBean中private Map filterChainDefinitionMap的元素逐个放到DefaultFilterChainManager的private Map filterChains中，最终filterChains的内容如下

　　　　　　　　我们配置的filterChainDefinitionMap中涉及到3个Filter，LogoutFilter负责/logout，AnonymousFilter负责（/login,/favicon.ico,/js/**,/css/**,/img/**,/fonts/**），FormAuthenticationFilter负责/**。至此，filter链准备工作完成。

认证

　　身份认证，即在应用中谁能证明他就是他本人。认证方式有很多，用的最多的就是用户名/密码来证明。shiro中，用户需要提供pricipals（身份）和credentials（证明）给shiro，从而应用能够验证用户身份。一个主体（Subject）可以有多个principals，但只有一个Primary principals，一般是用户名/手机号，credentials是一个只有主体知道的安全值，一般是用户名/数字证书。最常见的principals和credentials组合就是用户名 / 密码了。

　　接下来我们来看看一次完整的请求 ：未登录 - 登录 - 登录成功 。还记得是哪个filter注册到了servlet filter链吗？，就是SpringShiroFilter，每次请求都会经过SpringShiroFilter；从shiro filter关系图中可知，请求肯定会经过OncePerRequestFilter的doFilter方法，我们就从此方法开始

　　未登录

　　　　url请求：http://localhost:8881/

　　　　那么此时的url与我们配置的哪个filterChainDefinition匹配呢？很显然是filterChainDefinitionMap.put("/**", "authc")。authc是shiro中默认11个filter中FormAuthenticationFilter的名字，那么也就是说生成的ProxiedFilterChain如下所示

　　　　也就是请求会先经过FormAuthenticationFilter，之后再回到servlet filter链：orig。那我们接着看请求到FormAuthenticationFilter中后做了些什么处理（注意看shiro filter关系图）

　　　　executeChain(request, response, chain)继续执行filter链之前有个preHandle(request, response)处理，来判断时候需要继续执行filter链。跟进去会来到onPreHandle方法

public boolean onPreHandle(ServletRequest request, ServletResponse response, Object mappedValue) throws Exception {
        return isAccessAllowed(request, response, mappedValue) || onAccessDenied(request, response, mappedValue);
    }

protected boolean isAccessAllowed(ServletRequest request, ServletResponse response, Object mappedValue) {
    return super.isAccessAllowed(request, response, mappedValue) ||
            (!isLoginRequest(request, response) && isPermissive(mappedValue));
}

// super.isAccessAllowed判断时候已经认证过，有个标志字段:authenticated
// isLoginRequest判断是否是登录请求，很显然不是，登录请求是/login，目前是/
// isPermissive 没搞明白，可能应对一些特殊的filter


protected boolean onAccessDenied(ServletRequest request, 
    ServletResponse response, Object mappedValue) throws Exception {
    return onAccessDenied(request, response);
}

protected boolean onAccessDenied(ServletRequest request, ServletResponse response) throws Exception {
    if (isLoginRequest(request, response)) {    // 是否是登录请求
        if (isLoginSubmission(request, response)) {    // 是否是post请求
            if (log.isTraceEnabled()) {
                log.trace("Login submission detected.  Attempting to execute login.");
            }
            return executeLogin(request, response);    // 执行登录
        } else {
            if (log.isTraceEnabled()) {
                log.trace("Login page view.");
            }
            //allow them to see the login page ;)
            return true;    // get方式的登录请求则继续执行filter链，最终会来到我们的controller的登录get请求
        }
    } else {
        if (log.isTraceEnabled()) {
            log.trace("Attempting to access a path which requires authentication.  Forwarding to the " +
                    "Authentication url [" + getLoginUrl() + "]");
        }

        saveRequestAndRedirectToLogin(request, response); // 重定向到/login
        return false;    // 返回false，表示filter链不继续执行了
    }
}

View Code

　　　　最终会重定向到/login，这又是一次新的get请求，会重新将上面的流程走一遍，只是url变成了：http://localhost:8881/login。此时的ProxiedFilterChain如下所示

　　　　请求来到AnonymousFilter之后，onPreHandler直接返回true，接着走剩下的servlet Filter链，最终来到我们的controller

@GetMapping("/login")
public String loginPage() {
    return "login";
}

　　　　将登录页返回回去

　　登录

　　　　url请求：http://localhost:8881/login，请求方式是post

　　　　流程与上面未登录差不多，此时的ProxiedFilterChain如下所示

　　　　AnonymousFilter的onPreHandler方法直接返回的true，请求会接着走剩下的servlet Filter链，最终来到我们的controller

@PostMapping("/login")
@ResponseBody
public OwnResult dologin(String username, String password) {
    username = username.trim();
    // 判断当前用户是否可用
    User user = userService.findUserByUsername(username);
    if(user == null) {
        return OwnResult.build(RespCode.ERROR_USER_NOT_EXIST.getCode(), username + " 用户不存在");
    }
    if (user.getStatus() == Constants.USER_DISABLED) {
        return OwnResult.build(RespCode.ERROR_USER_DISABLED.getCode(), "账号已被禁用, 请联系管理员");
    }

    UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username, password);
    Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
    try {
        subject.login(token);        // 登录认证交给shiro
        return OwnResult.ok();
    } catch (AuthenticationException e) {
        return OwnResult.build(RespCode.ERROR_USERNAME_PASSWORD.getCode(), "用户名或密码错误");
    }
}

View Code

　　　　登录认证过程委托给了shiro，我们来看看具体的认证过程

 　　　　如果开启了认证缓存（authenticationCachingEnabled=true），则会先从缓存中获取authenticationInfo，若没有则调用我们自定义Realm的doGetAuthenticationInfo方法获取数据库中用户的信息，并缓存起来；然后将authenticationInfo与登录页面输入的用户信息（封装成UsernamePasswordToken）进行匹配验证。登录认证失败会抛出AuthenticationException；登录成功则会将subject的authenticated设置成true，表示已经认证过了。

　　　　注意：登录认证没有完全交给shiro，而是在我们的controller中委托给shiro了，这与完全交由shiro还是有区别的（具体可以看下FormAuthenticationFilter的onAccessDenied方法）。

　　登录成功

　　　　登录成功后，我们往往会请求主页，url请求：http://localhost:8881/index

　　　　流程与上面两个差不多，此时的ProxiedFilterChain如下所示

　　　　此时authenticated已经为true，会接着走余下的servlet Filler链，最终请求会来到我们的controller

@RequestMapping({"/","/index"})
public String index(Model model){

    List menus = menuService.listMenu();
    model.addAttribute("menus", menus);
    model.addAttribute("username", getUsername());
    return "index_v1";
}

View Code

　　　　将index_v1.html返回回去

授权

　　授权，也叫访问控制，即在应用中控制谁能访问哪些资源（如访问页面/编辑数据/页面操作等）。授权中有几个需要了解的关键对象：主体（Subject）、资源（Resource）、权限（Permission）、角色（Role）。主体：即访问应用的用户，shiro中使用Subject代表该用户；资源：应用中用户可以访问的任何东西，比如访问JSP页面、查看/编辑某些数据、访问某个业务方法等；权限：表示在应用中用户有没有操作某个资源的权力，能不能访问某个资源；角色：可以理解成权限的集合，一般情况下我们会赋予用户角色而不是权限，这样用户可以拥有一组权限，赋予权限时比较方便。

　　shiro支持三种方式的授权

　　　　1、编程式，通过写if/else授权代码块

Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
if(subject.hasRole("admin")) {
    // 有权限，执行相关业务
} else {
    // 无权限，给相关提示
}

　　　　2、注解式，通过在执行的Java方法上放置相应的注解完成

@RequiresPermissions("sys:user:user")
public List listUser() {
    // 有权限，获取数据  
}

　　　　3、JSP/GSP标签，在JSP/GSP页面通过相应的标签完成

　　　　一般而言，编程式基本不用，注解方式比较普遍，标签方式用的不多；那么我们就来看看注解方式，它是如何实现权限控制的。一看到注解，我们就要想到aop（动态代理），在目标对象的前后可以织入增强处理，具体我们往下看。

　　注解权限控制

　　　　authorizationInfo获取

　　　　　　执行目标方法前（也就是@RequiresPermissions("xxx")修饰的方法），会先调用assertAuthorized(methodInvocation)进行权限的验证，分两步：先获取authorizationInfo，再进行权限的检查。上图展示了authorizationInfo，权限的检查请往下看。

　　　　　　先从缓存中获取authorizationInfo，若没有则调用我们自定义Realm的doGetAuthorizationInfo方法来获取authorizationInfo（设置了roles与stringPermissions），并将其放入缓存中，然后返回authorizationInfo；若从缓存中获取到了authorizationInfo，则直接返回，而不需要通过Realm从数据库中获取了。一般情况下，权限缓存是开启的：myShiroRealm.setAuthorizationCachingEnabled(true);

　　　　权限检查

　　　　　　当authorizationInfo获取到之后，进行来就是需要检查authorizationInfo中是否含有@RequiresPermissions("xxx")中的xxx了，我们往下看

　　　　　　可以看到，检查过程过程就是将authorizationInfo中的Permission集合组个与xxx进行匹对，一旦匹对成功，则权限检查通过，流程往下走即执行目标方法（也就是我们的业务方法），如果一个都没匹对成功，则会抛出UnauthorizedException异常

　　　　上述讲了Permission的方式进行权限的控制，通过Role控制的方式大同小异，有兴趣的朋友可以自己去跟一跟。当然还有其他的方式，但用的最多的是Permission和Role。

总结

　　1、SpringShiroFilter作用就是生成shiro的代理filter链：ProxiedFilterChain，并将请求交给ProxiedFilterChain；

　　2、anon：匿名访问，不需要认证，一般就是针对游客可以访问的资源；authc：登录认证；

　　3、我们所有的请求一般由shiro中3个Filter：LogoutFilter、AnonymousFilter、FormAuthenticationFilter分摊了，LogoutFilter负责/logout，AnonymousFilter负责/login和静态资源，FormAuthenticationFilter则负责剩下的（/**）;

　　4、未登录的请求会由FormAuthenticationFilter重定向/login，登录成功后会将authenticated设置成true，那么之后的请求会正常走剩下的servlet filter链，最终来到我们的controller；登录认证过程会先从缓存获取authenticationInfo，没有则通过realm从数据库获取并放入缓存，然后将页面输入的用户信息UsernamePasswordToken与authenticationInfo进行匹配验证。个人不建议开启认证缓存，当修改用户信息后刷新缓存中的认证信息，不好处理，另外认证频率本来就不高，缓存的意义不大；

　　5、授权一般采用注解方式，注解往往配合aop来实现目标方法前后的增强织入，shiro的权限注解就是在目标方法前的增强处理。校验过程与认证过程类似，先从缓存中获取authorizationInfo，没有则通过realm从数据库获取，然后放入缓存，看authorizationInfo中是否有@RequiresPermissions("xxx")中的xxx来完成权限的验证。个人建议开启权限缓存，权限的验证还是挺多的，如果不开启缓存，那么会给数据库造成一定的压力；

　　留个疑问，有兴趣的朋友可以去查看下源码：假如session过期后，我们再请求，shiro是如何处理并跳转到登录页的

参考

　　《跟我学shiro》