Springboot系列之Shiro、JWT、Redis 进行认证鉴权

Shiro架构

Apache Shiro是一个轻量级的安全框架

Shiro可以非常容易的开发出足够好的应用，其不仅可以用在JavaSE环境，也可以用在JavaEE环境。 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。其基本功能点如下图所示：

• 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；即判断用户是否能做事情，常见的如：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环境的，也可以是如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。

Shiro不会去维护用户、维护权限；这些需要我们自己去设计/提供；然后通过相应的接口注入给Shiro即可。

接下来我们分别从外部和内部来看看Shiro的架构，对于一个好的框架，从外部来看应该具有非常简单易于使用的API， 且API契约明确；从内部来看的话，其应该有一个可扩展的架构，即非常容易插入用户自定义实现，因为任何框架都不能满足所有需求。

可以看到：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：主体，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；即一个抽象概念；所有Subject都绑定到SecurityManager，与Subject的所有交互都会委托给SecurityManager；可以把Subject认为是一个门面；SecurityManager才是实际的执行者；
• SecurityManager：安全管理器；即所有与安全有关的操作都会与SecurityManager交互；且它管理着所有Subject；可以看出它是Shiro的核心，它负责与后边介绍的其他组件进行交互，如果学习过SpringMVC，你可以把它看成DispatcherServlet前端控制器；
• Realm：域，Shiro从从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，即安全数据源。

也就是说对于我们而言，最简单的一个Shiro应用：

1. 应用代码通过Subject来进行认证和授权，而Subject又委托给SecurityManager；
2. 我们需要给Shiro的SecurityManager注入Realm，从而让SecurityManager能得到合法的用户及其权限进行判断。

从以上也可以看出，Shiro不提供维护用户/权限，而是通过Realm让开发人员自己注入。

接下来我们来从Shiro内部来看下Shiro的架构，如下图所示：

• 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：相当于SpringMVC中的DispatcherServlet或者Struts2中的FilterDispatcher；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、且负责进行认证和授权、及会话、缓存的管理。
• Authenticator：认证器，负责主体认证的，这是一个扩展点，如果用户觉得Shiro默认的不好，可以自定义实现；其需要认证策略（Authentication Strategy），即什么情况下算用户认证通过了；
• Authorizer：授权器，或者访问控制器，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LDAP实现，或者内存实现等等；由用户提供；注意：Shiro不知道你的用户/权限存储在哪及以何种格式存储；所以我们一般在应用中都需要实现自己的Realm；
• SessionManager：如果写过Servlet就应该知道Session的概念，Session呢需要有人去管理它的生命周期，这个组件就是SessionManager；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、EJB等环境；所有呢，Shiro就抽象了一个自己的Session来管理主体与应用之间交互的数据；这样的话，比如我们在Web环境用，刚开始是一台Web服务器；接着又上了台EJB服务器；这时想把两台服务器的会话数据放到一个地方，这个时候就可以实现自己的分布式会话（如把数据放到Memcached服务器）；
• SessionDAO：DAO大家都用过，数据访问对象，用于会话的CRUD，比如我们想把Session保存到数据库，那么可以实现自己的SessionDAO，通过如JDBC写到数据库；比如想把Session放到Memcached中，可以实现自己的Memcached SessionDAO；另外SessionDAO中可以使用Cache进行缓存，以提高性能；
• 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。

下面就开始代码实现Springboot Shiro JWT Redis认证鉴权(核心代码如下)

1.   Maven依赖pom.xml
    

   
   
       4.0.0
       org.example
       springboot-shrio-jwt
       1.0-SNAPSHOT
   
       
           spring-boot-parent
           org.springframework.boot
           2.1.3.RELEASE 
       
   
       
           UTF-8
           UTF-8
           1.8
       
   
       
           
           
               org.springframework.boot
               spring-boot-starter-web
           
   
           
           
               com.baomidou
               mybatis-plus-boot-starter
               3.1.2
           
   
           
           
               mysql
               mysql-connector-java
               runtime
           
   
           
           
               org.springframework.boot
               spring-boot-devtools
               compile
               true
           
   
           
           
               org.projectlombok
               lombok
               1.18.4
           
   
           
           
               com.alibaba
               druid-spring-boot-starter
               1.1.17
           
   
           
           
               com.alibaba
               fastjson
               1.2.58
           
   
           
           
               org.apache.shiro
               shiro-spring-boot-starter
                1.4.1
           
   
           
           
               com.auth0
               java-jwt
               3.7.0
           
   
           
           
               org.springframework.boot
               spring-boot-starter-data-redis
           
           
               org.apache.commons
               commons-pool2
           
       
   
   
       
           
               
                   org.apache.maven.plugins
                   maven-compiler-plugin
                   
                       1.8
                       1.8
                   
               
           
       
   

2. 核心配置类

   package com.kongliand.shiro.config;
   
   import com.baomidou.mybatisplus.extension.plugins.PaginationInterceptor;
   import com.baomidou.mybatisplus.extension.plugins.PerformanceInterceptor;
   import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
   import org.springframework.context.annotation.Bean;
   import org.springframework.context.annotation.Configuration;
   
   /**
    * mybatis-plus配置类
    * @author kevin 
    * @date 2020/7/16 
    */
   @Configuration
   @MapperScan(value = {"com.kongliand.shiro.mapper"})
   public class MybatisPlusConfig {
   
       /**
        * 分页插件
        */
       @Bean
       public PaginationInterceptor paginationInterceptor() {
           return new PaginationInterceptor();
       }
   
       /**
        * mybatis-plus SQL执行效率插件【生产环境可以关闭】
        */
       @Bean
       public PerformanceInterceptor performanceInterceptor() {
           return new PerformanceInterceptor();
       }
   }
   

           

package com.kongliand.shiro.config;

import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonAutoDetect.Visibility;
import com.fasterxml.jackson.annotation.PropertyAccessor;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper.DefaultTyping;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.annotation.CachingConfigurerSupport;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
import org.springframework.cache.interceptor.KeyGenerator;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheConfiguration;
import org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheManager;
import org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheWriter;
import org.springframework.data.redis.connection.lettuce.LettuceConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.*;

import javax.annotation.Resource;
import java.lang.reflect.Method;

import java.time.Duration;
import java.util.Arrays;

import static java.util.Collections.singletonMap;







/**
 * redis核心配置类
 * @author kevin 
 * @date 2020/7/16 
 */
@Configuration
@EnableCaching // 开启缓存支持
public class RedisConfig extends CachingConfigurerSupport {

    @Resource
    private LettuceConnectionFactory lettuceConnectionFactory;

    /**
     * 自定义策略生成的key
     * 自定义的缓存key的生成策略 若想使用这个key
     * 只需要讲注解上keyGenerator的值设置为keyGenerator即可

     */
    @Override
    @Bean
    public KeyGenerator keyGenerator() {
        return new KeyGenerator() {
            @Override
            public Object generate(Object target, Method method, Object... params) {
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                sb.append(target.getClass().getName());
                sb.append(method.getDeclaringClass().getName());
                Arrays.stream(params).map(Object::toString).forEach(sb::append);
                return sb.toString();
            }
        };
    }

    /**
     * RedisTemplate配置
     */
    @Bean
    public RedisTemplate redisTemplate(LettuceConnectionFactory lettuceConnectionFactory) {
        // 设置序列化
        Jackson2JsonRedisSerializer