Springboot中的Shiro框架

Springboot中的Shiro框架

首先了解下原理，了解下shrio的认证的逻辑，再讲解下springboot中，如何通过代码进行认证，授权操作。

Shiro框架的逻辑

RBAC模型

在讲解认证授权之前，先介绍下RBAC模型，Shiro框架后续用上的最后本质上，还是通过查询这个库。

• 定义：RBAC（Role-Based Access Control）即基于角色的访问控制模型，核心是通过 “用户 - 角色 - 权限” 的层级关系实现访问控制，简化权限管理流程。

• 核心要素

  ：

  • 用户（User）：系统的实际使用者，可被分配多个角色。
  • 角色（Role）：一组相关权限的集合，代表用户的职能或职位（如管理员、普通用户）。
  • 权限（Permission）：对系统资源的操作许可（如查看、编辑、删除等），可关联到角色。
  • 关系：用户与角色、角色与权限均为多对多关系。

如何做到不同的角色有不同的权限。

sys_menu（权限 / 菜单表）

存储系统中所有可操作的权限（目录、菜单、按钮），对应 “创建文档”“查看文档” 等具体权限。

id	parent_id	title	path	perms	component	type	created	sort_order	icon	status	updated
1	0	文档管理	/document	NULL	Layout	0	2024-01-01 00:00:00	1	folder	0	2024-01-01 00:00:00
2	1	文档列表	/document/list	document:list	DocumentList	1	2024-01-01 00:00:00	2	list	0	2024-01-01 00:00:00
3	2	创建文档	NULL	document:create	NULL	2	2024-01-01 00:00:00	3	plus	0	2024-01-01 00:00:00
4	2	查看文档	NULL	document:view	NULL	2	2024-01-01 00:00:00	4	eye	0	2024-01-01 00:00:00
5	2	编辑文档	NULL	document:edit	NULL	2	2024-01-01 00:00:00	5	edit	0	2024-01-01 00:00:00
6	2	删除文档	NULL	document:delete	NULL	2	2024-01-01 00:00:00	6	trash	0	2024-01-01 00:00:00
7	0	系统管理	/system	NULL	Layout	0	2024-01-01 00:00:00	7	setting	0	2024-01-01 00:00:00
8	7	用户管理	/system/user	user:manage	UserManage	1	2024-01-01 00:00:00	8	user	0	2024-01-01 00:00:00

解释：

• type字段区分权限类型：0 = 目录（如 “文档管理”“系统管理”）、1 = 菜单（如 “文档列表”“用户管理”）、2 = 按钮（如 “创建文档”“删除文档”）。

•       perms
  

  字段对应具体操作权限，与前文的 P1-P5 对应关系：

  • P1（创建文档）→ document:create
  • P2（查看文档）→ document:view
  • P3（编辑文档）→ document:edit
  • P4（删除文档）→ document:delete
  • P5（管理用户）→ user:manage

sys_role（角色表）

存储系统中的角色，对应 “Admin、Manager、Employee、Guest”。

id	name	code	remark	created	updated
1	超级管理员	ROLE_ADMIN	拥有系统所有权限	2024-01-01 00:00:00	2024-01-01 00:00:00
2	部门经理	ROLE_MANAGER	拥有文档全操作权限	2024-01-01 00:00:00	2024-01-01 00:00:00
3	普通员工	ROLE_EMPLOYEE	拥有文档创建 / 查看 / 编辑权限	2024-01-01 00:00:00	2024-01-01 00:00:00
4	访客	ROLE_GUEST	仅拥有文档查看权限	2024-01-01 00:00:00	2024-01-01 00:00:00

解释：

• code字段为角色标识，用于权限校验（如ROLE_ADMIN对应管理员）。
• 角色权限范围与前文一致：Admin > Manager > Employee > Guest。

sys_role_menu（角色 - 权限关联表）

关联角色与权限，定义每个角色可操作的具体权限。

id	role_id	menu_id
1	1	3	（Admin 拥有 “创建文档” 权限）
2	1	4	（Admin 拥有 “查看文档” 权限）
3	1	5	（Admin 拥有 “编辑文档” 权限）
4	1	6	（Admin 拥有 “删除文档” 权限）
5	1	8	（Admin 拥有 “用户管理” 权限）
6	2	3	（Manager 拥有 “创建文档” 权限）
7	2	4	（Manager 拥有 “查看文档” 权限）
8	2	5	（Manager 拥有 “编辑文档” 权限）
9	2	6	（Manager 拥有 “删除文档” 权限）
10	3	3	（Employee 拥有 “创建文档” 权限）
11	3	4	（Employee 拥有 “查看文档” 权限）
12	3	5	（Employee 拥有 “编辑文档” 权限）
13	4	4	（Guest 仅拥有 “查看文档” 权限）

解释：

• 角色权限严格遵循前文规则：Admin 拥有所有权限（P1-P5），Manager 缺少 “管理用户”（P5），Employee 缺少 “删除文档”（P4）和 “管理用户”（P5），Guest 仅保留 “查看文档”（P2）。

sys_user（用户表）

存储系统用户信息，对应 “张三、李四、王五、访客 001”。

id	username	password	avatar	email	phone	created	updated	last_login	status	is_delete
1	zhangsan	$2a$10$xxxxxx（加密后）	/avatar/zhangsan.jpg	zhangsan@example.com	13800138000	2024-01-01 00:00:00	NULL	2024-07-16 09:00:00	0	0
2	lisi	$2a$10$xxxxxx（加密后）	/avatar/lisi.jpg	lisi@example.com	13900139000	2024-01-02 00:00:00	NULL	2024-07-16 09:30:00	0	0
3	wangwu	$2a$10$xxxxxx（加密后）	/avatar/wangwu.jpg	wangwu@example.com	13700137000	2024-01-03 00:00:00	NULL	2024-07-16 10:00:00	0	0
4	guest001	$2a$10$xxxxxx（加密后）	/avatar/guest.jpg	guest001@example.com	NULL	2024-07-16 08:00:00	NULL	2024-07-16 08:30:00	0	0

解释：

• password字段存储加密后的密码（如 BCrypt 加密），避免明文泄露。
• status=0表示用户正常，is_delete=0表示未删除（逻辑删除标记）。
• last_login记录最近登录时间，用于追踪用户活动。

sys_user_role（用户 - 角色关联表）

关联用户与角色，定义每个用户所属的角色。

id	user_id	role_id
1	1	1	（张三→超级管理员）
2	2	2	（李四→部门经理）
3	3	3	（王五→普通员工）
4	4	4	（访客 001→访客）

解释：

• 直接对应前文的用户 - 角色关系，通过user_id和role_id关联，实现 “用户→角色→权限” 的间接映射。

Shiro框架

Shiro 的功能可概括为四大基石及相关支持特性：

四大核心功能

• Authentication（认证）：验证用户身份（如用户名/密码登录、SSO登录）
• Authorization（授权）：细粒度的权限控制（如"user:delete"权限校验）
• Session Management（会话管理）：用户特定的会话管理，支持非 Web/EJB 环境
• Cryptography（加密）：提供易于使用的加密算法

支持特性

• Web支持：提供URL拦截、Remember Me等Web专属功能
• 并发控制：支持多线程环境下的安全访问
• 缓存机制：提升权限验证性能（如EhCache集成）
• “记住我”：基于Cookie的持久化身份会话
• “运行方式”：允许特权用户临时扮演其他身份（Impersonation）

Shiro 架构组件

Shiro 架构主要包含三个核心概念：

• Subject：当前用户（可指人、第三方服务等任何与软件交互的实体）

• SecurityManager：管理所有 Subject，是 Shiro 架构的核心

• Realm 是 Shiro 的核心安全数据访问对象（Security DAO），它：

  1. 封装了与安全数据源（数据库、LDAP等）的连接细节
  2. 提供统一的API供 SecurityManager 调用
  3. 负责将数据源的原始数据转换为 Shiro 可识别的安全信息

  类比理解：就像JDBC连接数据库，Realm是Shiro连接各种安全数据源的标准接口。这里不好解释，就是类似存放了相关用户数据。通过一些列操作之后得到相关的用户的数据。

  下面有关realm不了解可以先跳过，博主也暂时能力有限，没有找到更好的表述方式，可以暂时先跳过。跟着流程表述就行，这里还是比较晦涩难懂。写到这里博主觉得，可以先跟着后面的springboot是如何是如何使用shrio框架的进行过一遍流程。有不懂得地方再进行查阅，先弄懂相关的认证、授权的逻辑。先过一遍，后面再慢慢的一点的弄懂。先用着，再慢慢的了解其特性。

Realm 的基本概念

Realm（域）是 Shiro 框架中连接应用与安全数据源的 “桥梁” 或 “连接器”。当进行认证（登录）和授权（访问控制）验证时，Shiro 会通过 Realm 获取用户及其权限信息。

其核心特点包括：

• 是 Shiro 的安全数据访问层，相当于安全领域的 DAO
• 至少需要配置一个 Realm，也可配置多个
• 封装了数据源的连接细节，提供统一访问接口
• 支持多种数据源类型，可自定义实现

Realm 的核心功能

身份验证getAuthenticationInfo方法

• 作用：验证账户和密码，返回用户验证信息
• 处理流程：
  1. 接收用户提交的 Token（如用户名和密码）
  2. 从数据源获取用户存储的验证信息
  3. 比较 Token 与存储的信息，完成验证
  4. 返回验证通过的用户信息
• Token 示例（UsernamePasswordToken）：

public class UsernamePasswordToken implements HostAuthenticationToken, RememberMeAuthenticationToken {
  private String username;  // 用户名
  private char[] password;  // 密码
  private boolean rememberMe;  // 记住我
  private String host;  // 主机地址
}

权限获取getAuthorizationInfo方法

• 作用：获取指定用户的角色和权限信息
• 功能：返回用户被授予的角色集合和权限集合，

令牌支持supports方法

• 作用：判断 Realm 是否支持某种类型的 Token
• 常用场景：通常支持 UsernamePasswordToken，也可扩展支持其他类型（如 HostAuthenticationToken）

Realm 的方法执行时机

身份验证方法getAuthenticationInfo

• 触发时机：当调用subject.login(token)时执行
• 示例代码中的触发点：

Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username, password);
subject.login(token);  // 此时触发身份验证

权限获取方法getAuthorizationInfo

• 触发时机有三种：
  1. 调用subject.hasRole("角色名")或subject.isPermitted("权限名")时
  2. 方法上使用@RequiresRoles("角色名")等注解时
  3. 页面中使用 Shiro 标签（如[@shiro.hasPermission name="权限名"][/@shiro.hasPermission]）时

shrio的认证授权

shrio认证过程

1. 构建 SecurityManager 环境，并设置 Realm
2. 主体（Subject）提交认证请求（调用 login 方法）
3. SecurityManager 委托 Authenticator 进行身份验证
4. Authenticator 可能委托 AuthenticationStrategy 处理多 Realm 验证
5. Authenticator 将 token 传入 Realm 获取身份信息，无返回或抛出异常则认证失败

流程触发层

// 开发者可见的调用入口
Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();
currentUser.login(new UsernamePasswordToken("admin", "password123"));

• 前置条件：必须通过SecurityUtils.setSecurityManager()初始化安全管理器

核心控制层

SecurityManager作为中央调度器：

• 接收Subject提交的认证请求
• 委派给内置的Authenticator组件执行具体验证
• 管理整个认证过程的生命周期

认证执行层

Authenticator（默认实现ModularRealmAuthenticator）：

@startuml
Authenticator -> AuthenticationStrategy : 应用验证策略
AuthenticationStrategy -> Realm1 : 查询凭证
AuthenticationStrategy -> Realm2 : 查询凭证
@enduml

• 支持通过setAuthenticator()注入自定义实现
• 采用策略模式处理多Realm场景

策略决策层

AuthenticationStrategy控制多Realm协作方式：

策略类型	行为特征	适用场景
AtLeastOneSuccess	任意Realm验证成功即通过	多认证源并联
FirstSuccessful	采用首个成功的验证结果	认证源优先级排序
AllSuccessful	要求全部Realm验证成功	多因素认证

数据验证层

Realm实际执行凭证校验：

protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) {
    String username = (String) token.getPrincipal();
    User user = userService.findByUsername(username);
    if(user == null) throw new UnknownAccountException();
    return new SimpleAuthenticationInfo(user, user.getPassword(), getName());
}

• 验证失败时抛出具体异常：
  • IncorrectCredentialsException：密码错误
  • LockedAccountException：账户锁定
• 支持配置多个Realm形成认证链

图片参考：https://blog.youkuaiyun.com/qq_45299673/article/details/122091352

校验过程

流程如下：

授权请求入口层

// 开发者调用方式示例
Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
boolean hasAccess = subject.isPermitted("user:delete"); 
boolean hasRole = subject.hasRole("admin");

核心处理组件

组件	职责说明	默认实现类
SecurityManager	授权请求的中转调度	DefaultSecurityManager
Authorizer	授权逻辑的抽象接口	ModularRealmAuthorizer
PermissionResolver	权限字符串转换器	WildcardPermissionResolver

多Realm处理机制

ModularRealmAuthorizer 的工作逻辑：

1. 遍历所有配置的Realm

2. 检查Realm是否实现Authorizer接口

3. 对符合条件的Realm调用

springboot中shrio认证授权逻辑

导入依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.shiro</groupId>
    <artifactId>shiro-spring-boot-web-starter</artifactId>
    <version>1.10.0</version>
</dependency>

执行流程

自定义Realm

public class AccountRealm extends AuthorizingRealm {

    /*
    * doGetAuthorizationInfo：权限校验
    * 获取用户权限信息
     */
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principal) {
        AccountProfile profile =(AccountProfile) principal.getPrimaryPrincipal();
     
        return info;
    }


    /*
    * doGetAuthenticationInfo：认证校验
     */
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
      

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

认证和授权的过程通常需要把这两个方法实现就可以

认证

通常有两种写法，可以对着流程图

方法一：直接用Jwt种的token进行认证，无需要密码验证

*
    * doGetAuthenticationInfo：认证校验
     */
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
        JwtToken jwtToken = (JwtToken) authenticationToken;
        // 校验jwt
        Claims claim = jwtUtils.getClaimByToken((String) jwtToken.getPrincipal());
        if(claim == null || jwtUtils.isTokenExpired(claim.getExpiration())) {
            throw new UnauthenticatedException("请重新登录");
        }
       //获取到用户的信息，这里放到claim中，在设计的产生token的过程中
    
    //以下是业务逻辑
        String userId = claim.getSubject();

        SysUser sysUser = userService.getById(Long.valueOf(userId));
        if (sysUser == null) {
            throw new UnknownAccountException("账户不存在");
        }
        if (sysUser.getStatus() == -1) {
            throw new LockedAccountException("账户已被锁定");
        }
         
        AccountProfile profile = new AccountProfile();
        BeanUtil.copyProperties(sysUser, profile);
/
        return new SimpleAuthenticationInfo(profile, jwtToken.getCredentials(), getName());
    }

方法一最重要的是通过return new SimpleAuthenticationInfo(profile, jwtToken.getCredentials(), getName());进行返回。

参数一为用户，参数二为token,参数三为realm

方法二：需要进行密码，以及加盐的过程

参考：https://blog.youkuaiyun.com/hubeilihao/article/details/106414363

public class ShiroRealm extends AuthorizingRealm {
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
    // 第一步从token中取出用户名
        String userName = (String) token.getPrincipal();
    // 第二步：根据用户输入的userName从数据库查询
    User user = userService.findByUsername("userName");		
    if(user==null){
        return null;//用户不存在
    }
    //第三步  从数据库取该用户的passw
    String password = user.getPassword();
    // 第四步  加盐
        String salt = userCode;
        .......其他判断逻辑......
        // 第五步  创建SimpleAuthenticationInfo
        SimpleAuthenticationInfo simpleAuthenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(user,password,ByteSource.Util.bytes(salt), this.getName());
        //第六步 返回
        return simpleAuthenticationInfo;//  return的过程完成 password的验证
}

}

授权逻辑

 /*
    * doGetAuthorizationInfo：权限校验
    * 获取用户权限信息
     */
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principal) {
        AccountProfile profile =(AccountProfile) principal.getPrimaryPrincipal();
        Long userId = profile.getId();
        //获取角色
        List<SysRole> roles = sysRoleService.listRolesByUserId(userId);
        //获取菜单
        List<SysMenu> menus = sysMenuService.listMenusByUserId(userId);
        SimpleAuthorizationInfo info = new SimpleAuthorizationInfo();
        info.setRoles(roles.stream().map(SysRole::getCode).collect(Collectors.toSet()));
        info.setStringPermissions(menus.stream().map(SysMenu::getPerms).collect(Collectors.toSet()));

        return info;
    }

PrincipalCollection 是 Shiro 中表示用户身份信息的集合接口，它：

• 存储了一个或多个"主体"（Principal）
• 主体代表用户的身份信息（如用户对象、用户名等）
• 通常来自认证阶段设置的 AuthenticationInfo

// 获取主要主体（通常是认证时设置的第一个主体）
Object getPrimaryPrincipal()

// 获取所有主体（当使用多Realm认证时可能有多个）
Collection<?> getPrincipals()

• 从 PrincipalCollection 获取主要主体
• 强制转换为自定义的 AccountProfile 类型（这是在认证阶段存入的用户概要信息）

最重要的一点是这个，这里都用set集合

//创建 SimpleAuthorizationInfo 对象
SimpleAuthorizationInfo info = new SimpleAuthorizationInfo();
//设置角色集合（提取角色编码）
info.setRoles(roles.stream().map(SysRole::getCode).collect(Collectors.toSet()));
//设置权限字符串集合（提取权限标识）
info.setStringPermissions(menus.stream().map(SysMenu::getPerms).collect(Collectors.toSet()));

• 使用 @RequiresRoles 或 @RequiresPermissions 注解时
• 调用 subject.hasRole() 或 subject.isPermitted() 时
• 首次进行权限检查时（结果会被缓存）

Shiro配置

@Configuration
public class ShiroConfig {
    //自定义Realm永远完成具体的认证和授权操作
// Realm的父类抽象类
//  AuthenticatingRealm 只负责认证（登录）的Realm父类
//  AuthorizingRealm    负责认证（登录）和授权 的Realm父类
    @Bean
    public Realm realm() {
        return new AccountRealm();
    }


    /**
     * 配置ShiroFilterChainDefinition
     * @return
     * 定义 URL 路径与 Shiro 过滤器的映射关系，即哪些路径需要什么样的安全控制。
     * 默认情况下，Shiro 框架会为所有路径添加一个 "authc" 过滤器，即要求用户进行身份验证。
     */
    @Bean
    public ShiroFilterChainDefinition shiroFilterChainDefinition() {
        DefaultShiroFilterChainDefinition chain = new DefaultShiroFilterChainDefinition();
        chain.addPathDefinition("/app/**", "anon");
        chain.addPathDefinition("/sys/login", "anon");
        chain.addPathDefinition("/**", "jwt");
        return chain;
    }

    /**
     * 配置ShiroFilterFactoryBean
     * @param securityManager
     * @param shiroFilterChainDefinition
     * @return
     * SecurityManager：Shiro 的核心安全管理器（由 Spring 自动注入）
     * ShiroFilterChainDefinition：前面定义的 URL 过滤规则（由 Spring 自动注入）
     *置一个Shiro的过滤器bean，这个bean将配置Shiro相关的一个规则的拦截
     *     //例如什么样的请求可以访问，什么样的请求不可以访问等等
     */
    @Bean
    public ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean(SecurityManager securityManager,
                                                         ShiroFilterChainDefinition shiroFilterChainDefinition) {
        //这是 Shiro 提供的工厂类，用于创建过滤器链
        // 创建Shiro的拦截的拦截器 ，用于拦截我们的用户请求
        ShiroFilterFactoryBean shiroFilter = new ShiroFilterFactoryBean();
        //设置Shiro的安全管理，设置管理的同时也会指定某个Realm 用来完成我们权限分配
        shiroFilter.setSecurityManager(securityManager);
        /**
         * shiroFilter.setFilters(MapUtil.of("jwt", new JwtFilter()));
         * 使用 Hutool 的 MapUtil.of() 创建了一个单元素 Map
         * Key "jwt"：过滤器名称（在路径规则中引用）
         * Value new JwtFilter()：自定义的 JWT 过滤器实例
         * 这样就将自定义的 JwtFilter 注册到了 Shiro 过滤器系统中
         */
        shiroFilter.setFilters(MapUtil.of("jwt",new JwtFilter()));
        //获取并设置过滤器链映射
        //从 shiroFilterChainDefinition 获取之前定义的路径-过滤器映射
        //（即 /app/**=anon, /sys/login=anon, /**=jwt）
        //将这些映射设置到 shiroFilter 中
        //定义一个Map集合，这个Map集合中存放的数据全部都是规则，用于设置通知Shiro什么样的请求可以访问什么样的请求不可以访问
        Map<String, String> filterMap = shiroFilterChainDefinition.getFilterChainMap();
        shiroFilter.setFilterChainDefinitionMap(filterMap);
        return shiroFilter;
    }
}
() 创建了一个单元素 Map
         * Key "jwt"：过滤器名称（在路径规则中引用）
         * Value new JwtFilter()：自定义的 JWT 过滤器实例
         * 这样就将自定义的 JwtFilter 注册到了 Shiro 过滤器系统中
         */
        shiroFilter.setFilters(MapUtil.of("jwt",new JwtFilter()));
        //获取并设置过滤器链映射
        //从 shiroFilterChainDefinition 获取之前定义的路径-过滤器映射
        //（即 /app/**=anon, /sys/login=anon, /**=jwt）
        //将这些映射设置到 shiroFilter 中
        //定义一个Map集合，这个Map集合中存放的数据全部都是规则，用于设置通知Shiro什么样的请求可以访问什么样的请求不可以访问
        Map<String, String> filterMap = shiroFilterChainDefinition.getFilterChainMap();
        shiroFilter.setFilterChainDefinitionMap(filterMap);
        return shiroFilter;
    }
}