SpringBoot整合Shiro + JWT实现用户认证

SpringBoot整合Shiro + JWT实现用户认证

  登录和用户认证是一个网站最基本的功能，在这篇博客里，将介绍如何用SpringBoot整合Shiro + JWT实现登录及用户认证
  Shiro相较于Spring Security而言是一款轻量级的安全框架，使用它我们可以不在数据库中设计权限相关的表，如果我们只需要处理匿名可访问接口和登录后可访问接口，那么使用Shiro将会很方便。在之前的博客里，我介绍了Spring Security的使用，以及JWT的由来等，有需要的可以传送：
【全网最细致】SpringBoot整合Spring Security + JWT实现用户认证

登录及访问接口流程

  在此使用最基本的用户名密码登录来举例，首次登录流程如下：

  用户访问接口流程如下：

SpringBoot整合Shiro + JWT

Shiro整合redis

  Shiro进行认证和授权是默认基于session实现的，这里有2个问题，一是我们这里要使用JWT进行用户认证，用户不能通过session方式登录，二是Shiro将权限数据和会话信息保存在session中不能在集群或负载均衡中使用（因为不同服务器中的session不共享）。因此，考虑使用redis来存储shiro的缓存和会话信息，这里我们使用一个开源的shiro-redis-spring-boot-starter的jar包：shiro-redis

pom.xml添加相应依赖

  除了一些基本的依赖，我们还需要添加jwt和shiro-redis依赖

        <dependency>
             <groupId>org.crazycakegroupId>
             <artifactId>shiro-redis-spring-boot-starterartifactId>
             <version>3.2.1version>
        dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>io.jsonwebtokengroupId>
            <artifactId>jjwtartifactId>
            <version>0.9.1version>
        dependency>

先写一个JWT工具类：JwtUtils

  我们需要写一个JWT工具类JwtUtils，该工具类需要有3个功能：生成JWT、解析JWT、判断JWT是否过期。直接上代码：

@Data
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "xiaolinbao.jwt")
public class JwtUtils {

    private long expire;
    private String secret;
    private String header;

    // 生成JWT
    public String generateToken(long userId) {

        Date nowDate = new Date();
        Date expireDate = new Date(nowDate.getTime() + 1000 * expire);

        return Jwts.builder()
                .setHeaderParam("typ", "JWT")
                .setSubject(userId+"")
                .setIssuedAt(nowDate)
                .setExpiration(expireDate)    // 7天过期
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS512, secret)
                .compact();
    }

    // 解析JWT
    public Claims getClaimsByToken(String jwt) {
        try {
            return Jwts.parser()
                    .setSigningKey(secret)
                    .parseClaimsJws(jwt)
                    .getBody();
        } catch (Exception e) {
            return null;
        }
    }

    // 判断JWT是否过期
    public boolean isTokenExpired(Claims claims) {
        return claims.getExpiration().before(new Date());
    }

}

登录接口

  登录接口是可匿名访问接口，若用户名密码正确，则生成jwt并写入http response的header中返回：

    @PostMapping("/login")
    public Result login(@Validated @RequestBody LoginDto loginDto, HttpServletResponse response) {
        MUser user = userService.getOne(new QueryWrapper<MUser>().eq("username", loginDto.getUsername()));
        Assert.notNull(user, "用户不存在");

        if (!user.getPassword().equals(SecureUtil.md5(loginDto.getPassword()))) {
            return Result.fail("密码不正确");
        }
        String jwt = jwtUtils.generateToken(user.getId());
        response.setHeader("Authorization", jwt);
        response.setHeader("Access-control-Expose-Headers", "Authorization");
        return Result.succ(MapUtil.builder().put("id", user.getId())
                .put("username", user.getUsername())
                .put("avatar", user.getAvatar())
                .put("email", user.getEmail())
                .map());
    }

shiro进行用户认证的核心类：AuthorizingRealm

  我们需自定义继承于AuthorizingRealm的类，称为AccountRealm，该类需重写3个方法，分别是：

• supports：为了让AuthorizingRealm支持jwt的凭证校验
• doGetAuthorizationInfo：定义权限校验的过程，由于我们只有匿名接口和登录接口两种情况，不包含权限管理，因此该方法在此可以不进行具体实现
• doGetAuthenticationInfo：进行用户认证校验，即在访问非匿名接口时，判断请求是否携带了正确的jwt

  shiro默认supports的是UsernamePasswordToken，而我们现在采用了jwt的方式，所以这里我们需要自定义一个JwtToken，来完成shiro的supports方法。JwtToken需要实现AuthenticationToken接口，AuthenticationToken接口中定义了两个方法getPrincipal和getCredentials，本意分别是表示获取用户信息，以及获取只被Subject 知道的秘密值。由于我们无法直接从jwt中获得用户的全部信息，只能从jwt中解析出用户名或用户ID，再从数据库中查询才能得到用户实体，所以这两个方法我们都返回jwt token。这样可能有违本意，但不会影响程序运行

public class JwtToken implements AuthenticationToken {

    private String token;

    public JwtToken(String jwt) {
        this.token = jwt;
    }

    @Override
    public Object getPrincipal() {
        return token;
    }

    @Override
    public Object getCredentials() {
        return token;
    }
}

  doGetAuthenticationInfo方法中定义用户认证校验过程，该方法处理的是非匿名接口的访问，会去判断请求是否具有正确的JWT。该方法的返回值为AuthenticationInfo接口，表示用户信息的载体，我们可以返回SimpleAuthenticationInfo类，该类间接实现了了AuthenticationInfo接口：

  该类的第一个属性表示用户信息，我们可以定义一个用户信息封装类AccountProfile，到时候将其作为SimpleAuthenticationInfo构造函数中的第一个参数：

@Data
public class AccountProfile implements Serializable {
    private Long id;

    private String username;

    private String avatar;

    private String email;
}

  AccountRealm类的完整代码如下：

@Component
public class AccountRealm extends AuthorizingRealm {

    @Autowired
    JwtUtils jwtUtils;

    @Autowired
    MUserService userService;

    @Override
    public boolean supports(AuthenticationToken token) {
        return token instanceof JwtToken;
    }

    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principalCollection) {
        return null;
    }

    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {

        JwtToken jwtToken = (JwtToken) authenticationToken;
        String userId = jwtUtils.getClaimsByToken((String) jwtToken.getPrincipal()).getSubject();
        MUser user = userService.getById(Long.valueOf(userId));
        if (user == null) {
            throw new UnknownAccountException("账户不存在");
        }

        if (user.getStatus() == -1) {
            throw new LockedAccountException("账户已被锁定");
        }

        AccountProfile profile = new AccountProfile();
        BeanUtil.copyProperties(user, profile);

        return new SimpleAuthenticationInfo(profile, jwtToken.getCredentials(), getName());
    }
}

JwtFilter

  我们需自定义过滤器JwtFilter，该类继承于Shiro内置的AuthenticatingFilter，AuthenticatingFilter内置了登录方法executeLogin
  我们需要重写以下方法：

• createToken：我们需要从http请求的header中拿到jwt，并将其封装成我们自定义的JwtToken
• onAccessDenied：进行拦截校验过程，当请求不含JWT时，我们直接通过放行（因为匿名也能访问一些接口，即使匿名去访问需要权限的接口，也会被权限注解拦截，因此是安全的）；当带有JWT的时候，首先我们校验jwt的有效性，正确我们就直接执行executeLogin方法实现自动登录
• onLoginFailure：登录异常时候进入的方法，我们直接把异常信息封装然后抛出
• preHandle：拦截器的前置拦截，在这里由于我写的是前后端分离项目，项目中除了需要跨域全局配置之外，我们在拦截器中也需要提供跨域支持。这样，拦截器才不会在进入Controller之前就被限制了。

  JwtFilter的完整代码如下：

@Component
public class JwtFilter extends AuthenticatingFilter {

    @Autowired
    JwtUtils jwtUtils;

    @Override
    protected boolean onAccessDenied(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse) throws Exception {

        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) servletRequest;
        String jwt = request.getHeader("Authorization");
        if (StringUtils.isEmpty(jwt)) {
            return true;
        } else {
            // 校验jwt
            Claims claims = jwtUtils.getClaimsByToken(jwt);
            if (claims == null || jwtUtils.isTokenExpired(claims)) {
                throw new ExpiredCredentialsException("token已失效，请重新登录");
            }

            // 执行登录
            return executeLogin(servletRequest, servletResponse);

        }
    }

    @Override
    protected AuthenticationToken createToken(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse) throws Exception {
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) servletRequest;
        String jwt = request.getHeader("Authorization");
        if (StringUtils.isEmpty(jwt)) {
            return null;
        }
        return new JwtToken(jwt);
    }

    @Override
    protected boolean onLoginFailure(AuthenticationToken token, AuthenticationException e, ServletRequest request, ServletResponse response) {

        HttpServletResponse httpServletResponse = (HttpServletResponse) response;

        Throwable throwable = e.getCause() == null ? e : e.getCause();

        Result result = Result.fail(throwable.getMessage());

        String json = JSONUtil.toJsonStr(result);

        try {
            httpServletResponse.getWriter().println(json);
        } catch (IOException ioException) {

        }

        return false;
    }

    @Override
    protected boolean preHandle(ServletRequest request, ServletResponse response) throws Exception {
        HttpServletRequest httpServletRequest = WebUtils.toHttp(request);
        HttpServletResponse httpServletResponse = WebUtils.toHttp(response);
        httpServletResponse.setHeader("Access-control-Allow-Origin", httpServletRequest.getHeader("Origin"));
        httpServletResponse.setHeader("Access-Control-Allow-Methods", "GET,POST,OPTIONS,PUT,DELETE");
        httpServletResponse.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", httpServletRequest.getHeader("Access-Control-Request-Headers"));
        // 跨域时会首先发送一个OPTIONS请求，这里我们给OPTIONS请求直接返回正常状态
        if (httpServletRequest.getMethod().equals(RequestMethod.OPTIONS.name())) {
            httpServletResponse.setStatus(org.springframework.http.HttpStatus.OK.value());
            return false;
        }
        return super.preHandle(request, response);
    }
}

整合所有组件，进行Shiro全局配置：ShiroConfig

  我们主要要在ShiroConfig中做3件事：

• 引入RedisSessionDAO和RedisCacheManager，这是为了解决shiro的权限数据和会话信息能保存到redis中，实现会话共享。
• 为了整合redis，重写了SessionManager和DefaultWebSecurityManager，同时在DefaultWebSecurityManager中关闭shiro自带的session，这样用户就不能通过session方式登录shiro，只能采用jwt凭证登录。
• 在ShiroFilterChainDefinition中，我们不再通过编码形式拦截Controller访问路径，而是所有的路由都需要经过JwtFilter这个过滤器，然后判断请求头中是否含有jwt的信息，有并且正确就进行Shiro的自动登录，没有JWT就跳过放行。跳过放行之后，有Controller中的shiro注解进行再次拦截，比如@RequiresAuthentication，这样来控制需要权限的访问，因此是安全的。

  ShiroConfig的完整代码如下：

@Configuration
public class ShiroConfig {
    @Autowired
    JwtFilter jwtFilter;
    @Bean
    public SessionManager sessionManager(RedisSessionDAO redisSessionDAO) {
        DefaultWebSessionManager sessionManager = new DefaultWebSessionManager();
        sessionManager.setSessionDAO(redisSessionDAO);
        return sessionManager;
    }
    @Bean
    public DefaultWebSecurityManager securityManager(AccountRealm accountRealm,
                                                     SessionManager sessionManager,
                                                     RedisCacheManager redisCacheManager) {
        DefaultWebSecurityManager securityManager = new DefaultWebSecurityManager(accountRealm);
        securityManager.setSessionManager(sessionManager);
        securityManager.setCacheManager(redisCacheManager);
        /*
         * 关闭shiro自带的session，详情见文档
         */
        DefaultSubjectDAO subjectDAO = new DefaultSubjectDAO();
        DefaultSessionStorageEvaluator defaultSessionStorageEvaluator = new DefaultSessionStorageEvaluator();
        defaultSessionStorageEvaluator.setSessionStorageEnabled(false);
        subjectDAO.setSessionStorageEvaluator(defaultSessionStorageEvaluator);
        securityManager.setSubjectDAO(subjectDAO);
        return securityManager;
    }
    @Bean
    public ShiroFilterChainDefinition shiroFilterChainDefinition() {
        DefaultShiroFilterChainDefinition chainDefinition = new DefaultShiroFilterChainDefinition();
        Map<String, String> filterMap = new LinkedHashMap<>();
        filterMap.put("/**", "jwt"); // 主要通过注解方式校验权限
        chainDefinition.addPathDefinitions(filterMap);
        return chainDefinition;
    }
    @Bean("shiroFilterFactoryBean")
    public ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean(SecurityManager securityManager,
                                                         ShiroFilterChainDefinition shiroFilterChainDefinition) {
        ShiroFilterFactoryBean shiroFilter = new ShiroFilterFactoryBean();
        shiroFilter.setSecurityManager(securityManager);
        Map<String, Filter> filters = new HashMap<>();
        filters.put("jwt", jwtFilter);
        shiroFilter.setFilters(filters);
        Map<String, String> filterMap = shiroFilterChainDefinition.getFilterChainMap();
        shiroFilter.setFilterChainDefinitionMap(filterMap);
        return shiroFilter;
    }

    // 开启注解代理（默认好像已经开启，可以不要）
    @Bean
    public AuthorizationAttributeSourceAdvisor authorizationAttributeSourceAdvisor(SecurityManager securityManager){
        AuthorizationAttributeSourceAdvisor authorizationAttributeSourceAdvisor = new AuthorizationAttributeSourceAdvisor();
        authorizationAttributeSourceAdvisor.setSecurityManager(securityManager);
        return authorizationAttributeSourceAdvisor;
    }
    @Bean
    public static DefaultAdvisorAutoProxyCreator getDefaultAdvisorAutoProxyCreator() {
        DefaultAdvisorAutoProxyCreator creator = new DefaultAdvisorAutoProxyCreator();
        return creator;
    }
}

对需要登录才能请求的接口使用@RequiresAuthentication注解

  举个logout的例子：

    @RequiresAuthentication
    @GetMapping("/logout")
    public Result logout() {
        SecurityUtils.getSubject().logout();
        return Result.succ(null);
    }

前端可以做什么：路由权限拦截

  我们在后端用Shiro定义了哪些接口是只有登录才能请求的，我们还可以在前端加上路由权限拦截，控制一下哪些页面是需要登录之后才能跳转的，如果未登录就访问对应页面就直接重定向到登录页面让用户登录，这样更加安全
  以Vue为例，我们需要在src目录下定义一个js文件，可称为permission.js：

import router from "./router"

// 路由判断登录 根据路由配置文件的参数
router.beforeEach((to, from, next) => {
    if (to.matched.some(record => record.meta.requireAuth)) { // 判断该路由是否需要登录权限
        const token = localStorage.getItem("token")
        console.log("------------" + token)
        if (token) { // 判断当前的token是否存在（登录时存入的token）
            if (to.path === '/login') {
            } else {
                next()
            }
        } else {
            next({
                path: '/login'
            })
        }
    } else {
        next()
    }
})

  然后我们在定义页面路由的时候定义meta信息，指定requireAuth: true，则该路由需要登录才能访问。

  最后在main.js中import我们的permission.js：