Spring Boot 集成 Shiro 权限管理与密码加盐加密存储

在 Spring 中，流行的涉及权限管理的框架有两个：Spring Security 和 Apache Shiro。但是去了解一下 Spring Security 就知道，简单的权限管理根本用不到那么复杂的功能。在自己的项目中，我更倾向于使用简单明了的 Apache Shiro。

我们以最常见的用户、角色、权限关系做例子。一个用户有多个角色、一个角色有多个用户、一个角色有多个权限、一个权限有多个角色。即用户与角色、角色与权限是多对多关系。

引入 shiro-spring 包

pom包依赖

重要的是 shiro-spring 这个包。

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
</dependency>

<!-- MariaDB -->
<dependency>
  <groupId>org.mariadb.jdbc</groupId>
  <artifactId>mariadb-java-client</artifactId>
  <version>RELEASE</version>
</dependency>

<!-- shiro -->
<dependency>
  <groupId>org.apache.shiro</groupId>
  <artifactId>shiro-spring</artifactId>
  <version>RELEASE</version>
</dependency>

配置文件

spring.datasource.driver-class-name=org.mariadb.jdbc.Driver
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test
spring.datasource.username=test
spring.datasource.password=test

spring.jpa.database=mysql
spring.jpa.show-sql=true
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update

spring.thymeleaf.cache=false

spring.jackson.serialization.indent-output=true

实体类

用户类

package me.xlui.spring.entity;

import javax.persistence.*;
import java.io.Serializable;
import java.util.List;

@Entity
@Table(name = "shiro_user")
public class User implements Serializable {
  private static final long serialVersionUID = 1L;

  @Id
  @GeneratedValue
  private Long id;
  @Column(name = "username", nullable = false, unique = true)
  private String username;
  private String password;
  private String salt;    // 密码加盐

  @ManyToMany(fetch = FetchType.EAGER)
  @JoinTable(name = "shiro_user_role", joinColumns = {@JoinColumn(name = "user_id")}, inverseJoinColumns = {@JoinColumn(name = "role_id")})
  private List<Role> roleList;

  @Override
  public String toString() {
    return "User[id = " + id + ", username = " + username + ", password = " + password + ", salt = " + salt + "]";
  }

  public User() {
    super();
  }

// 省略 getter 和 setter
}

角色类

package me.xlui.spring.entity;

import javax.persistence.*;
import java.io.Serializable;
import java.util.List;

@Entity
@Table(name = "shiro_role")
public class Role implements Serializable {
  private static final long serialVersionUID = 1L;

  @Id
  @GeneratedValue
  private Long id;
  private String role;

  @ManyToMany
  @JoinTable(name = "shiro_user_role", joinColumns = {@JoinColumn(name = "role_id")}, inverseJoinColumns = {@JoinColumn(name = "user_id")})
  private List<User> userList;

  @ManyToMany
  @JoinTable(name = "shiro_role_permission", joinColumns = {@JoinColumn(name = "role_id")}, inverseJoinColumns = {@JoinColumn(name = "permission_id")})
  private List<Permission> permissionList;

  public Role() {
    super();
  }

// 省略 getter 和 setter
}

权限类

package me.xlui.spring.entity;

import javax.persistence.*;
import java.io.Serializable;
import java.util.List;

@Entity
@Table(name = "shiro_permission")
public class Permission implements Serializable {
  private static final long serialVersionUID = 1L;

  @Id
  @GeneratedValue
  private Long id;
  private String permission;

  @ManyToMany
  @JoinTable(name = "shiro_role_permission", joinColumns = {@JoinColumn(name = "permission_id")}, inverseJoinColumns = {@JoinColumn(name = "role_id")})
  private List<Role> roleList;

  public Permission() {
    super();
  }

// 省略 getter 和 setter
}

初始化数据库表

INSERT INTO shiro_user (id, password, salt, username) VALUES
  (1, "dev", "salt", "admin");

INSERT INTO shiro_role (id, role) VALUES
  (1, "admin"),
  (2, "normal");

INSERT INTO shiro_permission (id, permission) VALUES
  (1, "user info"),
  (2, "user add"),
  (3, "user del");

INSERT INTO shiro_user_role (user_id, role_id) VALUES
  (1, 1);

INSERT INTO shiro_role_permission (permission_id, role_id) VALUES
  (1, 1),
  (2, 1);

查询接口

UserRepository:

package me.xlui.spring.repository;

import me.xlui.spring.entity.User;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
  User findByUsername(String username);
}

其他省略。

Shiro 配置

Apache Shiro 核心通过 Filter 实现，是基于 URL 规则来进行过滤和权限校验。我们通过注入类来进行 Shiro 的配置：

package me.xlui.spring.config;

import org.apache.shiro.authc.credential.CredentialsMatcher;
import org.apache.shiro.authc.credential.HashedCredentialsMatcher;
import org.apache.shiro.mgt.SecurityManager;
import org.apache.shiro.spring.security.interceptor.AuthorizationAttributeSourceAdvisor;
import org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean;
import org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

@Configuration
public class ShiroConfiguration {
  /**
    * 开启对注解 `@RequirePermission` 的支持
    */
  @Bean
  public AuthorizationAttributeSourceAdvisor authorizationAttributeSourceAdvisor(SecurityManager securityManager) {
    AuthorizationAttributeSourceAdvisor authorizationAttributeSourceAdvisor = new AuthorizationAttributeSourceAdvisor();
    authorizationAttributeSourceAdvisor.setSecurityManager(securityManager);
    return authorizationAttributeSourceAdvisor;
  }

  /**
    * 自己实现的 Realm，Shiro 的认证最终都交给 Realm 进行执行了。我们需要自己实现一个 Realm，继承自 AuthrozingRealm
    */
  @Bean
  public MyShiroRealm myShiroRealm() {
    return new MyShiroRealm();
  }

  @Bean
  public SecurityManager securityManager() {
    DefaultWebSecurityManager securityManager = new DefaultWebSecurityManager();
    securityManager.setRealm(myShiroRealm());
    return securityManager;
  }

  @Bean
  public ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean(SecurityManager securityManager) {
    ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean = new ShiroFilterFactoryBean();
    shiroFilterFactoryBean.setSecurityManager(securityManager);

    Map<String, String> filterChainDefinitionMap = new LinkedHashMap<>();
    filterChainDefinitionMap.put("/logout", "logout");
    filterChainDefinitionMap.put("/static", "anon");
    // 将 /static 设置为 anon，避免登录后下载 favicon
    filterChainDefinitionMap.put("/**", "authc");
    // authc 表示需要验证身份才能访问，anon 表示不需要

    shiroFilterFactoryBean.setLoginUrl("/login");
    // 如果不设置，默认 Shiro 会寻找 classpath:/template/login.jsp 文件
    shiroFilterFactoryBean.setSuccessUrl("/index");
    // 成功登陆后跳转

    shiroFilterFactoryBean.setFilterChainDefinitionMap(filterChainDefinitionMap);
    return shiroFilterFactoryBean;
  }
}

通过 ShiroFilterFactoryBean 来处理拦截资源文件的问题（单独的 ShiroFilterFactoryBean 配置会出错，因为 Shiro 还需要 SecurityManager）。

ShiroFilterFactory 中已经由 Shiro 官方实现的过滤器（只列举常用的）：

Filter Name	作用
anon	匿名可访问
authc	需要认证
user	配置记住我或认证可访问

Shiro 认证和授权

Shiro 的认证、授权最终都交给 Realm 来处理，同时在 Shiro 中，用户、角色和权限等信息也是在 Realm 中获取。我们要做的是自定义一个类，继承抽象基类 AuthorizingRealm：

package me.xlui.spring.config;

import me.xlui.spring.entity.Permission;
import me.xlui.spring.entity.Role;
import me.xlui.spring.entity.User;
import me.xlui.spring.repository.UserRepository;
import me.xlui.spring.utils.LogUtil;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationException;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationInfo;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationToken;
import org.apache.shiro.authc.SimpleAuthenticationInfo;
import org.apache.shiro.authc.credential.CredentialsMatcher;
import org.apache.shiro.authc.credential.HashedCredentialsMatcher;
import org.apache.shiro.authz.AuthorizationInfo;
import org.apache.shiro.authz.SimpleAuthorizationInfo;
import org.apache.shiro.realm.AuthorizingRealm;
import org.apache.shiro.subject.PrincipalCollection;
import org.apache.shiro.util.ByteSource;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

/**
 * Shiro 主要配置
 */
public class MyShiroRealm extends AuthorizingRealm {
  @Autowired
  private UserRepository userRepository;

  /**
    * 负责授权
    */
  @Override
  protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principalCollection) {
    LogUtil.getLogger().info("权限配置：MyShiroRealm.doGetAuthorizationInfo");
    SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();
    User user = (User) principalCollection.getPrimaryPrincipal();
    LogUtil.getLogger().info("为用户 " + user.getUsername() + " 进行权限配置");

    for (Role role : user.getRoleList()) {
      authorizationInfo.addRole(role.getRole());
      for (Permission permission : role.getPermissionList()) {
        authorizationInfo.addStringPermission(permission.getPermission());
      }
    }

    return authorizationInfo;
  }

  /**
    * 负责身份认证
    */
  @Override
  protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
    LogUtil.getLogger().info("开始身份认证");
    String username = (String) authenticationToken.getPrincipal();
    LogUtil.getLogger().info("输入得到的用户名：" + username);
    User user = userRepository.findByUsername(username);
    // 从数据库中查找 user

    if (user == null) {
      return null;
    }

    LogUtil.getLogger().info("用户信息：\n" + user.toString());
    SimpleAuthenticationInfo authenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(
        user,
        user.getPassword(),
  //    ByteSource.Util.bytes(user.getSalt()),  如果密码需要加盐验证，需要使用这个构造方法，后面会讲到。
        getName()
    );
    return authenticationInfo;
  }
}

继承 AuthorizingRealm 类需要实现两个方法：doGetAuthorizationInfo() 和 doGetAuthenticationInfo()。doGetAuthorizationInfo() 负责权限管理，即为用户设置允许的权限，doGetAuthenticationInfo() 方法负责身份认证，即检验用户名密码的正确性。

SimpleAuthenticationInfo authenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(
    user,
    user.getPassword(),
//  ByteSource.Util.bytes(user.getSalt()),  如果密码需要加盐验证，需要使用这个构造方法，后面会讲到。
    getName()
);

默认使用 CredentialsMatcher 来进行用户名密码确认，如果觉得默认的不好可以自己手动实现，下面讲密码加密存储会涉及到。注释的一行是密码加密时使用的盐，如果是明文密码去掉注释的一行即可。

接下来需要把自定义的 Realm 注入到 SecurityManager 中，代码在 ShiroConfiguration 类中已经实现：

@Bean
public MyShiroRealm myShiroRealm() {
  return new MyShiroRealm();
}

@Bean
public SecurityManager securityManager() {
  DefaultWebSecurityManager securityManager = new DefaultWebSecurityManager();
  securityManager.setRealm(myShiroRealm());
  return securityManager;
}

测试

经过上面的操作 Shiro 的集成基本已经是完成了，下面进行测试：

控制器

package me.xlui.spring.web;

import me.xlui.spring.entity.User;
import me.xlui.spring.repository.UserRepository;
import me.xlui.spring.utils.LogUtil;
import org.apache.shiro.authc.IncorrectCredentialsException;
import org.apache.shiro.authc.UnknownAccountException;
import org.apache.shiro.authz.annotation.RequiresPermissions;
import org.apache.shiro.crypto.hash.SimpleHash;
import org.apache.shiro.util.ByteSource;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.util.Map;

@Controller
public class HelloController {
  @Autowired
  private UserRepository userRepository;

  @RequestMapping({"/", "/index"})
  public String index() {
    LogUtil.getLogger().info("HelloController.index");
    return "index";
  }

  @RequestMapping("/login")
  public String login(HttpServletRequest request, Map<String, Object> map) throws Exception {
    LogUtil.getLogger().info("HelloController.login");
    String exception = (String) request.getAttribute("shiroLoginFailure");
    String msg = "";
    if (exception != null) {
      if (UnknownAccountException.class.getName().equals(exception)) {
        LogUtil.getLogger().info("账户不存在！");
        msg = "账户不存在";
      } else if (IncorrectCredentialsException.class.getName().equals(exception)) {
        // 实际应用的时候写 "用户名或密码错误"
        LogUtil.getLogger().info("密码不正确！");
        msg = "密码错误";
      } else {
        LogUtil.getLogger().info("发生异常：" + exception);
        msg = "其他异常";
      }
    }

    map.put("msg", msg);
    return "login";
  }
}

模板

index.html:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8"/>
    <title>Index</title>
</head>
<body>
<p>这是 Index 页！</p>
</body>
</html>

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
    <meta charset="UTF-8"/>
    <title>Login</title>
</head>
<body>
错误信息：<h4 style="color: red;" th:text="${msg}"></h4>
<form th:action="@{/login}" method="post">
    <p>用户名：<input type="text" name="username" autofocus="autofocus"/></p>
    <p>密码：<input type="password" name="password"/></p>
    <p><input type="submit" value="登录"/></p>
</form>
</body>
</html>

运行

运行项目，访问 http://localhost:8080/。

密码加盐加密存储

实际应用中我们往往不会直接明文存储密码，因为这样非常不安全。而单纯的使用 MD5、SHA 之类的算法加密密码会存在数据库中两个密码相同用户的 password 字段也相同的情况，这样也很容易被撞库攻击。一种更安全的方式是加盐加密。

加盐加密的思路是在使用 MD5、SHA 之类算法的时候在用户的密码字段加一个随机、唯一的字符串（盐），这样生成的加密密码串几乎不可能存在相同的。即使是两个相同的密码，因为盐的不同，生成的密码串也是万万不同的。

生成加盐密码串

我采用的是访问特定 url 生成加盐密码串存储，实际应用的时候可以直接在用户注册或者修改密码的时候生成。

// HelloController
@RequestMapping("/en")
@ResponseBody
public String encrypt() {
  User user = userRepository.findByUsername("admin");
  user.setSalt(user.getUsername());
  user.setPassword((new SimpleHash("MD5", user.getPassword(), ByteSource.Util.bytes(user.getSalt()), 1024)).toString());
  userRepository.save(user);
  return "succ";
}

SimpleHash 是 Shiro 提供给我们的加密类，第一个参数是加密算法名，第二个参数是原密码，第三个参数是盐，因为在 Realm 中向 SimpleAuthenticationInfo 类传递参数时需要 ByteSource 类实例，所以我们在这里使用了相同的格式。实际上 SimpleHash 类对盐的具体类型没有要求，其形参的类型是 Object。第四个参数是加密的次数。

我们用自己的方式生成了加盐加密的密码串，接下来还需要告诉 Shiro 使用这种方式验证。

注入加密方式

本来我们应该编写一个加密算法类，但是 Shiro 已经替我们实现了，HashedCredentialsMatcher，我们只需要注入使用即可。有两种使用方式：

（1）重写 MyShiroRealm（自定义 Realm 类）的 setCredentialsMatcher 方法：

public class MyShiroRealm extends AuthorizingRealm {
// ...

  @Override
  public void setCredentialsMatcher(CredentialsMatcher credentialsMatcher) {
    // 重写 setCredentialsMatcher 方法为自定义的 Realm 设置 hash 验证方法
    HashedCredentialsMatcher hashedCredentialsMatcher = new HashedCredentialsMatcher();
    hashedCredentialsMatcher.setHashAlgorithmName("MD5");
    hashedCredentialsMatcher.setHashIterations(1024);
    super.setCredentialsMatcher(hashedCredentialsMatcher);
  }
}

（2）在 ShiroConfiguration 中注入：

@Configuration
public class ShiroConfiguration {
// ...

  @Bean
  public HashedCredentialsMatcher hashedCredentialsMatcher(){
    HashedCredentialsMatcher hashedCredentialsMatcher = new HashedCredentialsMatcher();
    hashedCredentialsMatcher.setHashAlgorithmName("md5");
    hashedCredentialsMatcher.setHashIterations(1024);
    return hashedCredentialsMatcher;
  }

  @Bean
  public MyShiroRealm myShiroRealm() {
    MyShiroRealm myShiroRealm = new MyShiroRealm();
    myShiroRealm.setCredentialsMatcher(hashedCredentialsMatcher());
    return myShiroRealm;
  }
}

两种方法无太大优劣，都可以成功告知 Shiro 使用这种方式进行加盐密码验证。

如果觉得默认的 HashedCredentialsMatcher 不好，可以自己动手实现一个，继承 CredentialsMatcher 接口，然后按照上面的方法集成即可。

验证

运行程序，访问 http://localhost:8080/en，跳转到登录，登录后返回，对密码进行加盐存储。

查看数据库中用户表相应字段是否更新。

关闭浏览器，重新访问 http://localhost:8080 使用原用户名密码成功登录。

吐槽

Spring Boot 和 Shiro 似乎存在一些问题。我一般开发的时候都在配置文件（application.properties）中这样设置：

1	spring.jpa.hibernate.ddl-auto=create

然后再 classpath 也就是 src/main/resources 下新建 data.sql。这样 Spring Boot 在启动的时候就会删除所有相关表重建并且执行 data.sql 中的语句进行初始化。

但是在使用 Shiro 的情况下 data.sql 一直无法成功执行。Google 和 StackOverflow 都没有发现理想的回答[摊手]。

还有就是关于密码加盐存储这一点，百度到的博客基本就是抄来抄去，大部分只提了如何给密码加盐，基本没提到加盐存储之后 Shiro 如何验证。

源码

源代码已经上传 GitHub：https://github.com/xlui/Spring-Boot-Examples/tree/master/spring-boot-shiro。如果对你有所帮助，不妨留个 star 再走。

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