【Shiro】Apache Shiro架构之身份认证（Authentication）

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Apache Shiro是一个强大易用的Java安全框架，提供了认证、授权、加密和会话管理功能，可为任何应用提供安全保障。本文主要介绍一下Shiro中的身份认证功能，如下： 
 
　　本文参考自Apache Shiro的官方文档：http://shiro.apache.org/authentication.html。 
　　本文遵循以下流程：先介绍Shiro中的身份认证，再通过一个实例来具体说明一下（基于maven）。

1. 认证主体（Authenticating Subjects）

　　Subject 认证主体包含两个信息：

Principals：身份。可以是用户名，邮件，手机号码等等，用来标识一个登录主体身份；
Credentials：凭证。常见有密码，数字证书等等。

在Shiro中可以在.ini文件中指定一个认证主体，也可以从数据库中取，这里使用.ini文件来写一个简单的认证主体：

[users]
csdn1=12345
csdn2=12345

可以表示两个用户，账号为csdn1和csdn2，密码都是12345。至于这个文件怎么用，后面我会在实例中介绍。 
　　验证一个主体的方法可以有效地细分为三个不同的步骤：

Step 1：收集主体提交的身份和凭证；
Step 2：提交该身份和凭证；
Step 3：如果提交成功，允许访问，否则重新尝试身份验证或阻止访问。
Step 4：退出

下面说明Shiro中的API是如何反映以上步骤的：

//Step1: Collect the Subject's principals and credentials
//根据用户名和密码获得一个令牌（token）
UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username, password);
//token.setRememberMe(true); //可选用

在Step1中，我们使用UsernamePasswordToken，支持最常用的用户名/密码认证方式。这是Shiro的org.apache.shiro.authc.AuthenticationToken接口，这是由Shiro的认证系统代表提交的主体和凭证使用的基本接口的实现。username和password就是和Subject认证主体中对应的身份和凭证做验证的。当然也可以记住该用户，这个可有可无，关于RememberMe将在后续文章中介绍。

 //Step2: Submit the principals and credentials
 //得到当前执行的用户
 Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();
 //进行认证
 currentUser.login(token);

在Step2中，先通过SecurityUtils工具类获取当前执行的用户，然后进行身份认证，这个认证会参考ini文件中的Subject主体（当然了，实际中是参考数据库中的信息），在下面的示例程序中可以看的出。

//Step3: Handling Success or Failure
try {
    currentUser.login(token);
} catch ( AuthenticationException ae ) {
    //unexpected error?
    //Handel error
}
//No problems, continue on as expected...

在Step3中，我们要根据认证的结果来处理正确或者错误的结果，所以我们需要将currentUser.login(token)使用try/catch包起来。

//Step4: Logging out
currentUser.logout();

　与认证相反的是释放所有已知的确定的状态。当主体完成与应用程序交互，可以调用subject.logout（）放弃所有的身份信息，subject.logout（）会删除所有身份信息以及他们的会话（这里的会话指的是Shiro中的会话）。

2. 认证过程（Authentication Sequence）

　　上文介绍了认证主体，以及从代码的角度来分析了一下身份认证过程。下面来看一下在身份认证中，Shiro里面都干了些啥。图出自官方文档： 

Step1：应用程序代码在调用Subject.login(token)方法后，传入代表最终用户的身份和凭证构造的AuthenticationToken实例token。 
　　Step2：将Subject实例委托给应用程序的SecurityManager（Shiro的安全管理）通过调用securityManager.login（token）来开始实际的认证工作。这里开始真正的认证工作了。 
　　Step3，4，5：然后SecurityManager就会根据具体的reaml去进行安全认证了。 
　　这个realm到底是啥呢？realm就是一个域，Shiro就是从realm中获取验证数据的，也就是我们写在.ini文件中的东西，当然了，这个realm有很多种，如text realm、jdbc realm、jndi realm等，text realm比较简单，这一节主要总结一下jdbc realm的使用，text realm也会提到。

3. 身份认证示例

　　示例的工程结构如下： 
 
　　pom.xml中的包如下：

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <groupId>demo.shiro</groupId>
  <artifactId>Shiro02</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <name>Shiro02</name>
  <description>Shiro02</description>
  <build/>

  <dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.shiro</groupId>
        <artifactId>shiro-core</artifactId>
        <version>1.2.5</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.slf4j</groupId>
        <artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
        <version>1.7.21</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>c3p0</groupId>
        <artifactId>c3p0</artifactId>
        <version>0.9.1.2</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>commons-logging</groupId>
        <artifactId>commons-logging</artifactId>
        <version>1.2</version>
    </dependency>
    <dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
        <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
        <version>5.1.38</version>
    </dependency>
  </dependencies>
</project>

log4j.properties文件如下：

log4j.rootLogger=INFO, stdout
log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m %n
# General Apache libraries
log4j.logger.org.apache=WARN
# Spring
log4j.logger.org.springframework=WARN
# Default Shiro logging
log4j.logger.org.apache.shiro=TRACE
# Disable verbose logging
log4j.logger.org.apache.shiro.util.ThreadContext=WARN
log4j.logger.org.apache.shiro.cache.ehcache.EhCache=WARN

首先写一个shiro.ini文件，文件内容很简单，只放一个用户信息：

 [users]
 csdn=123

然后开始写身份认证的java代码了，如下：

public class TextRealm {

    public static void main(String[] args) {
        // 读取配置文件，初始化SecurityManager工厂
        Factory<SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
        // 获取securityManager实例
        SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        // 把securityManager实例绑定到SecurityUtils
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        // 创建token令牌，用户名/密码
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("csdn", "123");
        // 得到当前执行的用户
        Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();
        try{
            // 身份认证
            currentUser.login(token);
            System.out.println("身份认证成功！");
        }catch(AuthenticationException e){
            e.printStackTrace();
            System.out.println("身份认证失败！");
        }
        // 退出
        currentUser.logout();
    }
}

运行该程序就可以根据传入的参数和realm中的数据进行匹对，完成身份认证，从而打印认证成功，如果用户名和密码填写一个错误的，则会验证失败。 
　　接下来再分析一下jdbc realm的写法，首先新建一个JdbcRealm.ini文件，如下：

#数据源选择的是c3p0
dataSource=com.mchange.v2.c3p0.ComboPooledDataSource
dataSource.driverClass=com.mysql.jdbc.Driver
dataSource.jdbcUrl=jdbc:mysql://localhost:3306/db_shiro
dataSource.user=root
dataSource.password=root

#定义一个jdbc的realm，取名为jdbcRealm
jdbcRealm=org.apache.shiro.realm.jdbc.JdbcRealm

#jdbcRealm中有个属性是dataSource，选择我们上边定义的dataSource
jdbcRealm.dataSource=$dataSource

#SecurityManager中的realm选择上面定义的jdbcRealm
securityManager.realms=$jdbcRealm

然后需要准备数据库的数据，我新建了一个数据库db_shiro，里面有个users表，两个字段username和password，我就放了三个数据用来测试的，如下： 
 
　　然后写JdbcRealm.java代码，和上面的一样的，只不过读取的配置文件不同

public class JdbcRealm {

    public static void main(String[] args) {
        // 读取配置文件，初始化SecurityManager工厂
        Factory<SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:jdbc_realm.ini");
        // 获取securityManager实例
        SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        // 把securityManager实例绑定到SecurityUtils
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        // 得到当前执行的用户
        Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();
        // 创建token令牌，用户名/密码
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("倪升武2", "123");
        try{
            // 身份认证
            currentUser.login(token);
            System.out.println("身份认证成功！");
        }catch(AuthenticationException e){
            e.printStackTrace();
            System.out.println("身份认证失败！");
        }
        // 退出
        currentUser.logout();
    }
}

　这样Shiro就会根据这个jdbc realm从数据库中获取验证数据对传入的参数进行身份验证，验证通过则打印出通过的语句，否则不予通过。这就是Shiro中简单的身份认证，下一节将总结一下Shiro中的权限认证，即授权。

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