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Springboot如何实现认证和动态权限管理

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Jun 03, 2023 pm 09:46 PM

springboot

知识点补充

Shiro缓存

流程分析

在原来的项目当中，由于没有配置缓存，因此每次需要验证当前主体有没有访问权限时，都会去查询数据库。由于权限数据是典型的读多写少的数据，因此，我们应该要对其加入缓存的支持。

当我们加入缓存后，shiro在做鉴权时先去缓存里查询相关数据，缓存里没有，则查询数据库并将查到的数据写入缓存，下次再查时就能从缓存当中获取数据，而不是从数据库中获取。这样就能改善我们的应用的性能。

接下来，我们去实现shiro的缓存管理部分。

Shiro会话机制

Shiro 提供了完整的企业级会话管理功能，不依赖于底层容器（如 web 容器 tomcat），不管 JavaSE 还是 JavaEE 环境都可以使用，提供了会话管理、会话事件监听、会话存储 / 持久化、容器无关的集群、失效 / 过期支持、对 Web 的透明支持、SSO 单点登录的支持等特性。

我们将使用 Shiro 的会话管理来接管我们应用的web会话，并通过Redis来存储会话信息。

整合步骤

添加缓存

CacheManager

在Shiro当中，它提供了CacheManager这个类来做缓存管理。

使用Shiro默认的EhCache实现

在shiro当中，默认使用的是EhCache缓存框架。EhCache 是一个纯Java的进程内缓存框架，具有快速、精干等特点。

引入shiro-EhCache依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.shiro</groupId>
    <artifactId>shiro-ehcache</artifactId>
    <version>1.4.0</version>
</dependency>

在SpringBoot整合Redis的过程中，还要注意版本匹配的问题，不然有可能报方法未找到的异常。

在ShiroConfig中添加缓存配置

private void enableCache(MySQLRealm realm){
    //开启全局缓存配置
    realm.setCachingEnabled(true);
    //开启认证缓存配置
    realm.setAuthenticationCachingEnabled(true);
    //开启授权缓存配置
    realm.setAuthorizationCachingEnabled(true);

    //为了方便操作，我们给缓存起个名字
    realm.setAuthenticationCacheName("authcCache");
    realm.setAuthorizationCacheName("authzCache");
    //注入缓存实现
    realm.setCacheManager(new EhCacheManager());
}

然后再在getRealm中调用这个方法即可。

提示：在这个实现当中，只是实现了本地的缓存。也就是说缓存的数据同应用一样共用一台机器的内存。如果服务器发生宕机或意外停电，那么缓存数据也将不复存在。当然你也可通过cacheManager.setCacheManagerConfigFile()方法给予缓存更多的配置。

接下来我们将通过Redis缓存我们的权限数据

使用Redis实现

添加依赖

<!--shiro-redis相关依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.crazycake</groupId>
            <artifactId>shiro-redis</artifactId>
            <version>3.1.0</version>
            <!--    里面这个shiro-core版本较低，会引发一个异常
					ClassNotFoundException: org.apache.shiro.event.EventBus
                    需要排除，直接使用上面的shiro
                    shiro1.3 加入了时间总线。-->
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.apache.shiro</groupId>
                    <artifactId>shiro-core</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>

配置redis

在application.yml中添加redis的相关配置

spring:
   redis:
     host: 127.0.0.1
     port: 6379
     password: hewenping
     timeout: 3000
     jedis:
       pool:
         min-idle: 5
         max-active: 20
         max-idle: 15

修改ShiroConfig配置类，添加shiro-redis插件配置

/**shiro配置类
 * @author 赖柄沣 bingfengdev@aliyun.com
 * @version 1.0
 * @date 2020/10/6 9:11
 */
@Configuration
public class ShiroConfig {

    private static final String CACHE_KEY = "shiro:cache:";
    private static final String SESSION_KEY = "shiro:session:";
    private static final int EXPIRE = 18000;
    @Value("${spring.redis.host}")
    private String host;
    @Value("${spring.redis.port}")
    private int port;
    @Value("${spring.redis.timeout}")
    private int timeout;
    @Value("${spring.redis.password}")
    private String password;

    @Value("${spring.redis.jedis.pool.min-idle}")
    private int minIdle;
    @Value("${spring.redis.jedis.pool.max-idle}")
    private int maxIdle;
    @Value("${spring.redis.jedis.pool.max-active}")
    private int maxActive;

    @Bean
    public AuthorizationAttributeSourceAdvisor authorizationAttributeSourceAdvisor(org.apache.shiro.mgt.SecurityManager securityManager) {
        AuthorizationAttributeSourceAdvisor authorizationAttributeSourceAdvisor = new AuthorizationAttributeSourceAdvisor();
        authorizationAttributeSourceAdvisor.setSecurityManager(securityManager);
        return authorizationAttributeSourceAdvisor;
    }


    /**
     * 创建ShiroFilter拦截器
     * @return ShiroFilterFactoryBean
     */
    @Bean(name = "shiroFilterFactoryBean")
    public ShiroFilterFactoryBean getShiroFilterFactoryBean(DefaultWebSecurityManager securityManager){
        ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean = new ShiroFilterFactoryBean();
        shiroFilterFactoryBean.setSecurityManager(securityManager);

        //配置不拦截路径和拦截路径，顺序不能反
        HashMap<String, String> map = new HashMap<>(5);

        map.put("/authc/**","anon");
        map.put("/login.html","anon");
        map.put("/js/**","anon");
        map.put("/css/**","anon");

        map.put("/**","authc");
        shiroFilterFactoryBean.setFilterChainDefinitionMap(map);

        //覆盖默认的登录url
        shiroFilterFactoryBean.setLoginUrl("/authc/unauthc");
        return shiroFilterFactoryBean;
    }

    @Bean
    public Realm getRealm(){
        //设置凭证匹配器，修改为hash凭证匹配器
        HashedCredentialsMatcher myCredentialsMatcher = new HashedCredentialsMatcher();
        //设置算法
        myCredentialsMatcher.setHashAlgorithmName("md5");
        //散列次数
        myCredentialsMatcher.setHashIterations(1024);
        MySQLRealm realm = new MySQLRealm();
        realm.setCredentialsMatcher(myCredentialsMatcher);
        //开启缓存
        realm.setCachingEnabled(true);
        realm.setAuthenticationCachingEnabled(true);
        realm.setAuthorizationCachingEnabled(true);
        return realm;
    }

    /**
     * 创建shiro web应用下的安全管理器
     * @return DefaultWebSecurityManager
     */
    @Bean
    public DefaultWebSecurityManager getSecurityManager( Realm realm){
        DefaultWebSecurityManager securityManager = new DefaultWebSecurityManager();
        securityManager.setRealm(realm);
    
        securityManager.setCacheManager(cacheManager());
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        return securityManager;
    }



    /**
     * 配置Redis管理器
     * @Attention 使用的是shiro-redis开源插件
     * @return
     */
    @Bean
    public RedisManager redisManager() {
        RedisManager redisManager = new RedisManager();
        redisManager.setHost(host);
        redisManager.setPort(port);
        redisManager.setTimeout(timeout);
        redisManager.setPassword(password);
        JedisPoolConfig jedisPoolConfig = new JedisPoolConfig();
        jedisPoolConfig.setMaxTotal(maxIdle+maxActive);
        jedisPoolConfig.setMaxIdle(maxIdle);
        jedisPoolConfig.setMinIdle(minIdle);
        redisManager.setJedisPoolConfig(jedisPoolConfig);
        return redisManager;
    }


    @Bean
    public RedisCacheManager cacheManager() {
        RedisCacheManager redisCacheManager = new RedisCacheManager();
        redisCacheManager.setRedisManager(redisManager());
        redisCacheManager.setKeyPrefix(CACHE_KEY);
        // shiro-redis要求放在session里面的实体类必须有个id标识
        //这是组成redis中所存储数据的key的一部分
        redisCacheManager.setPrincipalIdFieldName("username");
        return redisCacheManager;
    }

}

修改MySQLRealm中的doGetAuthenticationInfo方法，将User对象整体作为SimpleAuthenticationInfo的第一个参数。shiro-redis将根据RedisCacheManager的principalIdFieldName属性值从第一个参数中获取id值作为redis中数据的key的一部分。

/**
 * 认证
 * @param token
 * @return
 * @throws AuthenticationException
 */
@Override
protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {

    if(token==null){
        return null;
    }
    String principal = (String) token.getPrincipal();
    User user = userService.findByUsername(principal);
    SimpleAuthenticationInfo simpleAuthenticationInfo = new MyAuthcInfo(
            //由于shiro-redis插件需要从这个属性中获取id作为redis的key
            //所有这里传的是user而不是username
            user,
            //凭证信息
            user.getPassword(),
            //加密盐值
            new CurrentSalt(user.getSalt()),
            getName());
    
    return simpleAuthenticationInfo;
}

并修改MySQLRealm中的doGetAuthorizationInfo方法，从User对象中获取主身份信息。

/**
 * 授权
 * @param principals
 * @return
 */
@Override
protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
   User user = (User) principals.getPrimaryPrincipal();
    String username = user.getUsername();
    List<Role> roleList = roleService.findByUsername(username);
    SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();
    for (Role role : roleList) {
        authorizationInfo.addRole(role.getRoleName());
    }
    List<Long> roleIdList  = new ArrayList<>();
    for (Role role : roleList) {
        roleIdList.add(role.getRoleId());
    }

    List<Resource> resourceList = resourceService.findByRoleIds(roleIdList);
    for (Resource resource : resourceList) {
        authorizationInfo.addStringPermission(resource.getResourcePermissionTag());
    }
    return authorizationInfo;
}

自定义Salt

由于Shiro里面默认的SimpleByteSource没有实现序列化接口，导致ByteSource.Util.bytes()生成的salt在序列化时出错，因此需要自定义Salt类并实现序列化接口。并在自定义的Realm的认证方法使用new CurrentSalt(user.getSalt())传入盐值。

/**由于shiro当中的ByteSource没有实现序列化接口，缓存时会发生错误
 * 因此，我们需要通过自定义ByteSource的方式实现这个接口
 * @author 赖柄沣 bingfengdev@aliyun.com
 * @version 1.0
 * @date 2020/10/8 16:17
 */
public class CurrentSalt extends SimpleByteSource implements Serializable {
    public CurrentSalt(String string) {
        super(string);
    }

    public CurrentSalt(byte[] bytes) {
        super(bytes);
    }

    public CurrentSalt(char[] chars) {
        super(chars);
    }

    public CurrentSalt(ByteSource source) {
        super(source);
    }

    public CurrentSalt(File file) {
        super(file);
    }

    public CurrentSalt(InputStream stream) {
        super(stream);
    }
}

添加Shiro自定义会话

添加自定义会话ID生成器

/**SessionId生成器
 * <p>@author 赖柄沣 laibingf_dev@outlook.com</p>
 * <p>@date 2020/8/15 15:19</p>
 */
public class ShiroSessionIdGenerator implements SessionIdGenerator {

    /**
     *实现SessionId生成
     * @param session
     * @return
     */
    @Override
    public Serializable generateId(Session session) {
        Serializable sessionId = new JavaUuidSessionIdGenerator().generateId(session);
        return String.format("login_token_%s", sessionId);
    }
}

添加自定义会话管理器

/**
 * <p>@author 赖柄沣 laibingf_dev@outlook.com</p>
 * <p>@date 2020/8/15 15:40</p>
 */
public class ShiroSessionManager extends DefaultWebSessionManager {

    //定义常量
    private static final String AUTHORIZATION = "Authorization";
    private static final String REFERENCED_SESSION_ID_SOURCE = "Stateless request";
    //重写构造器
    public ShiroSessionManager() {
        super();
        this.setDeleteInvalidSessions(true);
    }

    /**
     * 重写方法实现从请求头获取Token便于接口统一
     *      * 每次请求进来,
     *      Shiro会去从请求头找Authorization这个key对应的Value(Token)
     * @param request
     * @param response
     * @return
     */
    @Override
    public Serializable getSessionId(ServletRequest request, ServletResponse response) {
        String token = WebUtils.toHttp(request).getHeader(AUTHORIZATION);
        //如果请求头中存在token 则从请求头中获取token
        if (!StringUtils.isEmpty(token)) {
            request.setAttribute(ShiroHttpServletRequest.REFERENCED_SESSION_ID_SOURCE, REFERENCED_SESSION_ID_SOURCE);
            request.setAttribute(ShiroHttpServletRequest.REFERENCED_SESSION_ID, token);
            request.setAttribute(ShiroHttpServletRequest.REFERENCED_SESSION_ID_IS_VALID, Boolean.TRUE);
            return token;
        } else {
            // 这里禁用掉Cookie获取方式
            return null;
        }
    }
}

配置自定义会话管理器

在ShiroConfig中添加对会话管理器的配置

/**
 * SessionID生成器
 *
 */
@Bean
public ShiroSessionIdGenerator sessionIdGenerator(){
    return new ShiroSessionIdGenerator();
}

/**
 * 配置RedisSessionDAO
 */
@Bean
public RedisSessionDAO redisSessionDAO() {
    RedisSessionDAO redisSessionDAO = new RedisSessionDAO();
    redisSessionDAO.setRedisManager(redisManager());
    redisSessionDAO.setSessionIdGenerator(sessionIdGenerator());
    redisSessionDAO.setKeyPrefix(SESSION_KEY);
    redisSessionDAO.setExpire(EXPIRE);
    return redisSessionDAO;
}

/**
 * 配置Session管理器
 * @Author Sans
 *
 */
@Bean
public SessionManager sessionManager() {
    ShiroSessionManager shiroSessionManager = new ShiroSessionManager();
    shiroSessionManager.setSessionDAO(redisSessionDAO());
    //禁用cookie
    shiroSessionManager.setSessionIdCookieEnabled(false);
    //禁用会话id重写
    shiroSessionManager.setSessionIdUrlRewritingEnabled(false);
    return shiroSessionManager;
}

目前最新版本（1.6.0）中，session管理器的setSessionIdUrlRewritingEnabled(false)配置没有生效，导致没有认证直接访问受保护资源出现多次重定向的错误。将shiro版本切换为1.5.0后就解决了这个bug。

本来这篇文章应该是昨晚发的，因为这个原因搞了好久，所有今天才发。。。

修改自定义Realm的doGetAuthenticationInfo认证方法

在认证信息返回前，我们需要做一个判断：如果当前用户已在旧设备上登录，则需要将旧设备上的会话id删掉，使其下线。

/**
 * 认证
 * @param token
 * @return
 * @throws AuthenticationException
 */
@Override
protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {

    if(token==null){
        return null;
    }
    String principal = (String) token.getPrincipal();
    User user = userService.findByUsername(principal);
    SimpleAuthenticationInfo simpleAuthenticationInfo = new MyAuthcInfo(
            //由于shiro-redis插件需要从这个属性中获取id作为redis的key
            //所有这里传的是user而不是username
            user,
            //凭证信息
            user.getPassword(),
            //加密盐值
            new CurrentSalt(user.getSalt()),
            getName());

    //清除当前主体旧的会话，相当于你在新电脑上登录系统，把你之前在旧电脑上登录的会话挤下去
    ShiroUtils.deleteCache(user.getUsername(),true);
    return simpleAuthenticationInfo;
}

修改login接口

我们将会话信息存储在redis中，并在用户认证通过后将会话Id以token的形式返回给用户。用户请求受保护资源时带上这个token，我们根据token信息去redis中获取用户的权限信息，从而做访问控制。

@PostMapping("/login")
public HashMap<Object, Object> login(@RequestBody LoginVO loginVO) throws AuthenticationException {
    boolean flags = authcService.login(loginVO);
    HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>(3);
    if (flags){
        Serializable id = SecurityUtils.getSubject().getSession().getId();
        map.put("msg","登录成功");
        map.put("token",id);
        return map;
    }else {
        return null;
    } 
}

添加全局异常处理

/**shiro异常处理
 * @author 赖柄沣 bingfengdev@aliyun.com
 * @version 1.0
 * @date 2020/10/7 18:01
 */
@ControllerAdvice(basePackages = "pers.lbf.springbootshiro")
public class AuthExceptionHandler {

    //==================认证异常====================//

    @ExceptionHandler(ExpiredCredentialsException.class)
    @ResponseBody
    public String expiredCredentialsExceptionHandlerMethod(ExpiredCredentialsException e) {
        return "凭证已过期";
    }

    @ExceptionHandler(IncorrectCredentialsException.class)
    @ResponseBody
    public String incorrectCredentialsExceptionHandlerMethod(IncorrectCredentialsException e) {
        return "用户名或密码错误";
    }

    @ExceptionHandler(UnknownAccountException.class)
    @ResponseBody
    public String unknownAccountExceptionHandlerMethod(IncorrectCredentialsException e) {
        return "用户名或密码错误";
    }

    
    @ExceptionHandler(LockedAccountException.class)
    @ResponseBody
    public String lockedAccountExceptionHandlerMethod(IncorrectCredentialsException e) {
        return "账户被锁定";
    }

    //=================授权异常=====================//

    @ExceptionHandler(UnauthorizedException.class)
    @ResponseBody
    public String unauthorizedExceptionHandlerMethod(UnauthorizedException e){
        return "未授权！请联系管理员授权";
    }
}

实际开发中，应该对返回结果统一化，并给出业务错误码。这已经超出了本文的范畴，如有需要，请根据自身系统特点考量。