在实践中，发现很多朋友虽然在使用Shiro，但貌似对其并不了解，甚至有的项目还在使用filter来实现权限管理，而网络上相关教程又比较古老。因此，决定为大家更新这么一个关于Shiro的系列教程，最后会整理成册，分享给大家。如果你也想深入学习一下Shiro框架，那么关注一下公众号“程序新视界”，可及时获取最新的文章，等本系列更新完毕会也会第一时间整理成电子版文档分享给大家。第一篇，给大家科普一些基础概念，下面开始正文。

前言

权限管理是每个系统不可缺少的，它隶属于系统安全的范畴，实现对用户访问系统的控制，按照指定的安全策略控制用户对资源的访问。权限管理通常包括用户身份认证和授权两部分，简称认证授权。对于需要访问控制的资源，需先进行用户身份认证，认证通过后用户具有该资源的访问权限便可进行访问。

针对权限管理，在Java体系中，常见的权限框架有Shiro和Spring Security，当然在一些简单或古老的系统中可能还在用手写的filter来进行权限的管理和控制。本文先从Shiro的功能、组件、架构等方面来带大家了解一下Shiro框架。

Shiro简介

Apache Shiro是一个强大且易用的Java安全框架，执行身份验证、授权、密码和会话管理。与之相对应的便是Spring Security，但在大多数项目中开发人员更愿意使用Shiro来管理权限。主要原因是使用起来比较简单，而Spring Security相对来说更重量级一些，学习曲线比较陡峭，而实际环境中也并不需要Spring Security那么多功能。所以，一般情况下，使用Shiro便足够了。

Shiro可以快速、轻松的运用于任何应用程序中，从最小的移动应用程序到最大的网络和企业应用程序。

Shiro能做什么

Shiro提供了以下功能：认证（Authentication）、授权（Authorization）、加密（Cryptography）、Session管理（Session Management）、Web集成（Web Support）、缓存（Caching）等。可用于保护任何应用程序：从命令行应用程序、移动应用程序到最大的Web和企业应用程序。

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关于Shiro的核心功能，官方提供了下图：

使用Shiro我们可以实现以下功能：

  • 用户认证；
  • 用户访问控制：判断用户是否拥有特定的角色；判断用户是否可执行某个操作；
  • 在任何环境下使用Session API，即使在Web或EJB容器之外的应用；
  • 可在认证、访问控制和会话期间，对事件做出响应；
  • 汇总一个或多个用户安全数据的数据源，并将其全部显示为单个复合用户“视图”；
  • 支持单点登录（SSO）功能；
  • 支持登录时的“记住”功能；
  • 其他应用程序；

Shiro特点

Shiro的目标是：在各类应用（从命令行到大型企业应用）中，做到不依赖其他三方框架、容器或应用程序本身的依赖，可以在任何环境中直接使用。同时它又具有以下特点：

  • 易于理解的Java Security API；
  • 简单的身份认证（登录），支持多种数据源（LDAP，JDBC，Kerberos，ActiveDirectory 等）；
  • 对角色的简单的签权（访问控制），支持细粒度的签权；
  • 支持一级缓存，以提升应用程序的性能；
  • 内置的基于POJO企业会话管理，适用于Web以及非Web的环境；
  • 异构客户端会话访问；
  • 非常简单的加密 API；
  • 不跟任何的框架或者容器捆绑，可以独立运行；

Shiro各模块功能

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结合下图，我们来细化一下Shiro各个模块对应的功能：

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。验证某个用户是否有操作某个功能的权限。如：验证用户是否拥有某个角色、是否有操作某个资源的权限；

Session Management：Session管理，存储用户登录信息于会话当中，支持Web环境和非Web环境；

Cryptography：加密数据，并保持易用性，比如密码加密后存储到数据库；

Web Support：Web支持，可以方便的集成到Web环境；

Caching：缓存，比如用户登录后，对用户信息、角色/权限进行缓存；

Concurrency：Shiro支持多线程场景下的并发验证，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）进行访问；

Remember Me：记住我，登录之后，下次可直接进入系统。

看了上面的组件是不是突然觉得Shiro在实际应用中被小看了？虽然Shiro为我们提供了这么多功能，但它并不会帮我们实现具体的用户、权限等体系，关于用户、角色、权限等需要自行设计，然后在Shiro中进行处理即可。

核心组件

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Shiro包括三大核心组件：Subject，SecurityManager和Realms。这三个组件的关系如下图：

Subject：主体，即“当前操作用户”。在Shiro中Subject并不仅仅指人，是一个抽象概念，也可以是第三方进程、后台帐户（Daemon Account）或其他类似事物（如爬虫、机器人等）。也就是说它仅仅意味着“当前跟软件交互的东西”。所有Subject都绑定到SecurityManager上，SecurityManager才是实际的执行者。

SecurityManager：它是Shiro框架的核心，典型的Facade模式，Shiro通过SecurityManager来管理内部组件实例（包括所有的Subject），并通过它来提供安全管理的各种服务。类似SpringMVC中的DispatcherServlet的作用。

Realm：域，充当了Shiro与应用安全数据间的“桥梁”或者“连接器”。也就是说，当对用户执行认证（登录）和授权（访问控制）验证时，Shiro会从应用配置的Realm中查找用户及其权限信息。从这个意义上讲，Realm本质上是一个安全相关的DAO：它封装了数据源的连接细节，在需要时将相关数据提供给Shiro。当配置Shiro时，至少指定一个Realm，用于认证和（或）授权。

Shiro内置了可以连接大量安全数据源（又名目录）的Realm，如LDAP、关系数据库（JDBC）、类似INI的文本配置资源以及属性文件等。如果默认的Realm不能满足需求，还可以自定义Realm实现。

Shiro架构概览

分析了上述组件，我们梳理一下Shiro使用的简单场景：应用程序通过Subject来进行认证和授权，而Subject是委托给SecurityManager管理的。SecurityManager进行认证和授权又需要Authenticator和Realm的支持，因此需将Realm注入给SecurityManager。

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那么，Shiro内部的架构又是如何呢？

上图中，Subject、SecurityManager、Realm我们在前面已经讲到过了，这里再看看其他模块：

Authenticator：认证器，负责Subject的认证，支持自定义实现；需要认证策略（Authentication Strategy），即认证通过的条件。

Authrizer：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。

SessionManager：SessionManager用于管理Session的生命周期。Shiro可用在Web环境和非Web环境，所以Shiro就抽象出一个Session来管理主体与应用之间交互的数据，这样就可以将不同应用的Session进行集中管理，从而实现分布式会话。

SessionDAO：如果想把Session存储到数据库或Memcached当中，则可实现对应的SessionDAO来实现会话的CRUD。SessionDAO中可以使用Cache进行缓存，来提高性能；

CacheManager：缓存控制器，用来管理用户、角色、权限等缓存。

Cryptography：密码模块，提供了常见的加解密组件。

了解了上述组件的功能，再回想一下在实践中的应用，是不是有点豁然开朗了？

小结

看到很多朋友在使用shiro时往往是在网上找到一段代码，然后进行简单的修改便运用起来了，而各个组件之间什么关系，实现这个功能的原理是什么等信息却没有进行深入探究。这样即便实践了很多项目，依旧无法提升自身的技能。本篇文章从shiro的功能、架构、组件等方面进行讲解，经过本篇文章的学习，想必大家已经掌握了使用Shiro的基本原理和概念，这也是为后续深入学习和实践做好准备了。


01 Shiro原理、架构、组件介绍插图3

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