Shiro的自定义Realm实现

# 引言

## 1.1 Shiro简介

Apache Shiro是一个强大且易用的Java安全框架，提供了身份验证、授权、加密、会话管理等安全特性。Shiro的设计是非常灵活和通用的，可以与任何应用程序集成，无论是Web、移动、云端还是桌面应用。它的简单性使得开发人员可以快速地为他们的应用程序提供安全性。

## 1.2 Realm的作用与原理

在Shiro中，Realm充当了连接数据源的桥梁，用于认证和授权。它提供了Shiro与应用程序安全数据（如用户帐户、角色和权限）进行交互的方法。对于不同的应用程序，可以配置一个或多个Realm来满足不同的安全需求。

Realm定义了三个基本的实现：身份（认证）、授权和会话。每个应用程序必须至少有一个Realm来实现用户的认证和授权。自定义Realm的实现可以扩展Shiro的安全功能，满足特定应用场景的需求。
## 2. Shiro Realm的基本使用

Apache Shiro内置了一些常用的Realm实现，以满足大部分应用场景的需求。在实际应用中，我们可以直接使用Shiro提供的默认Realm来进行身份认证和权限控制，同时也可以根据具体需求来自定义Realm。

### 2.1 Shiro默认Realm的使用

Shiro提供了多个默认的Realm实现，包括JDBC Realm、INI Realm、LDAP Realm等，可以根据具体的认证、授权方式来选择合适的默认Realm进行使用。

// 使用默认的IniRealm进行认证和授权
Factory<SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();

// 登录操作
UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("username", "password");
currentUser.login(token);

// 权限检查
if(currentUser.hasRole("admin")) {
    // 执行管理员权限操作
} else {
    // 执行普通用户权限操作
}

### 2.2 自定义Realm的优势和必要性

自定义Realm可以根据具体业务需求，灵活地实现身份认证、权限控制等功能，满足个性化的安全性要求。同时，对于现有系统，如已有的用户数据、权限数据存储方式与Shiro默认Realm不符合时，自定义Realm也是必要的。

### 2.3 创建自定义Realm的基本步骤

1. 创建一个类继承自`org.apache.shiro.realm.Realm`接口。
2. 实现`doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token)`方法进行身份认证。
3. 实现`doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals)`方法进行权限控制。

### 3. 自定义Realm的身份认证

在Shiro中，身份认证是指验证用户身份是否合法的过程。自定义Realm可以通过重写身份认证的相关方法来实现对用户身份的验证，包括获取用户输入的身份信息、比对身份信息与存储信息、认证成功的处理与失败的处理等。

#### 3.1 获取用户输入的身份信息

在自定义Realm中，我们可以通过重写`doGetAuthenticationInfo`方法来获取用户输入的身份信息。这个方法会在用户登录时由Shiro调用，我们可以从参数中获取用户输入的用户名或者其他身份信息。

protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
    UsernamePasswordToken usernamePasswordToken = (UsernamePasswordToken) token;
    String username = usernamePasswordToken.getUsername();
    // 其他处理
}

#### 3.2 比对身份信息与存储信息

获取到用户输入的身份信息之后，我们需要将其与存储的身份信息进行比对，即判断用户名和密码是否匹配。这一步通常是和数据库进行交互，获取数据库中存储的用户信息进行比对。

// 假设UserService是一个用于获取用户信息的服务
User user = userService.getUserByUsername(username);
if (user == null) {
    throw new UnknownAccountException("用户不存在");
}
String storedPassword = user.getPassword();
String inputPassword = new String(usernamePasswordToken.getPassword());
if (!storedPassword.equals(inputPassword)) {
    throw new IncorrectCredentialsException("密码错误");
}

#### 3.3 认证成功的处理与失败的处理

在身份信息和存储信息比对完成后，如果认证成功，我们需要返回一个`AuthenticationInfo`对象，表示认证成功；如果认证失败，可以抛出相应的异常进行失败处理。

SimpleAuthenticationInfo authenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(username, storedPassword, getName());
return authenticationInfo;

### 4. 自定义Realm的权限控制

在Shiro中，权限控制是非常重要的一部分，通过自定义Realm，我们可以灵活地实现对用户权限的管理与控制。

#### 4.1 获取用户角色和权限信息

在自定义Realm中，我们可以通过重写`doGetAuthorizationInfo`方法来获取用户的角色和权限信息。该方法会在用户进行权限检查时被调用，我们需要在该方法中从数据库或其他数据源中获取用户的角色和权限信息，并返回给Shiro进行权限验证。

@Override
protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
    SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();
    String username = (String) principals.getPrimaryPrincipal();
    // 从数据库中获取用户角色和权限信息
    Set<String> roles = userRoleService.getUserRoles(username);
    Set<String> permissions = userPermissionService.getUserPermissions(username);

    authorizationInfo.setRoles(roles);
    authorizationInfo.setStringPermissions(permissions);
    return authorizationInfo;
}

#### 4.2 验证用户权限

通过上述方法获取到用户的角色和权限信息后，Shiro会自动根据用户的请求进行权限检查。我们可以在Controller层进行相应的权限判断，比如通过`@RequiresPermissions`注解来限制用户访问某些资源的权限。

@RestController
@RequestMapping("/api")
public class UserController {
    @Autowired
    private UserService userService;

    @RequiresPermissions("user:delete")
    @DeleteMapping("/user/{id}")
    public String deleteUser(@PathVariable Long id) {
        userService.deleteUser(id);
        return "Delete user successfully";
    }
}

#### 4.3 权限控制的配置与处理

在自定义Realm中，我们也可以通过重写`isPermitted`和`isPermittedAll`方法来自定义权限控制的逻辑。在这些方法中，我们可以根据用户的角色和权限信息进行灵活的权限控制，实现更加个性化的权限管理。

@Override
public boolean isPermitted(PrincipalCollection principals, String permission) {
    String username = (String) principals.getPrimaryPrincipal();
    // 根据用户角色和权限信息进行权限判断
    return userPermissionService.hasPermission(username, permission);
}

@Override
public boolean isPermittedAll(PrincipalCollection principals, String... permissions) {
    String username = (String) principals.getPrimaryPrincipal();
    // 根据用户角色和权限信息进行多个权限的判断
    return userPermissionService.hasAllPermissions(username, permissions);
}

### 5. 自定义Realm的扩展功能

在使用自定义Realm的过程中，除了基本的身份认证和权限控制外，我们还可以通过扩展功能来进一步提升应用的安全性和用户体验。下面将介绍如何在自定义Realm中实现Remember Me功能、Session管理和缓存管理。

#### 5.1 实现Remember Me功能

在用户登录成功后，通常会提供“记住我”的功能，即使用户关闭浏览器再次访问应用时仍然保持登录状态。在自定义Realm中，我们可以通过设置Cookie来实现Remember Me功能。具体步骤如下：

// 实现Remember Me功能的代码示例

// 在Realm中进行Remember Me功能的配置
public class CustomRealm extends AuthorizingRealm {
    // ... 省略其他方法

    // 配置Remember Me功能
    @Override
    protected void onSuccessfulLogin(AuthenticationToken token, AuthenticationInfo info, Subject subject) {
        if (token instanceof RememberMeAuthenticationToken) {
            // 设置Remember Me Cookie
            // ...
        }
    }
}

#### 5.2 实现Session管理

除了用户身份认证和权限控制外，Session管理也是一个重要的安全机制。在自定义Realm中，我们可以通过实现SessionDAO接口来对用户的Session进行管理，包括创建、读取、更新和删除Session等操作。

// 实现Session管理的代码示例

// 自定义SessionDAO实现
public class CustomSessionDAO implements SessionDAO {
    // ... 省略其他方法实现
}

#### 5.3 实现缓存管理

为了提升系统性能，我们通常会使用缓存来存储用户的权限信息，减少对数据库的频繁访问。在自定义Realm中，我们可以通过集成Ehcache、Redis等缓存框架来实现缓存管理，将用户的权限信息缓存在内存中，提高系统的响应速度。

// 实现缓存管理的代码示例

// 集成Ehcache实现缓存管理
public class CustomRealm extends AuthorizingRealm {
    // 设置缓存管理器
    @Override
    public void setCacheManager(CacheManager cacheManager) {
        super.setCacheManager(cacheManager);
    }
}

通过以上这些扩展功能的实现，我们可以在自定义Realm中更加灵活地管理用户的身份信息、Session和缓存，进一步提升系统的安全性和性能。

以上是自定义Realm的扩展功能的内容，请问对您有帮助吗？
### 6. 总结与展望

Shiro Realm作为Shiro框架中的重要组件，在身份认证和权限控制中起着至关重要的作用。通过本文的介绍，我们可以看到自定义Realm的灵活性和强大功能。在使用自定义Realm的过程中，我们可以根据实际业务需求，灵活扩展认证、授权、Remember Me功能、Session管理和缓存管理等各种功能，同时也能够更好地应对复杂的权限控制场景。

#### 6.1 Shiro Realm的优势与不足
通过自定义Realm，我们能够灵活应对各种复杂的身份认证和权限控制场景，同时也能够实现各种扩展功能，为应用系统提供更加全面的安全保障。然而，自定义Realm也需要开发人员具有一定的安全意识和开发经验，以保障认证和授权功能的稳定和安全。

#### 6.2 自定义Realm的应用场景
自定义Realm适用于各种Java Web应用系统，特别是那些需要满足复杂权限控制需求的系统，比如企业OA系统、电商系统、金融系统等。通过自定义Realm，我们可以灵活应对各种业务需求，并实现高度定制化的身份认证和权限控制功能。

#### 6.3 未来Shiro Realm的发展方向
随着互联网安全环境的不断演变和复杂化，Shiro Realm在未来的发展方向将更加注重安全性和性能优化，同时也将加强对各种新型身份认证和授权机制的支持，比如多因素认证、OAuth2.0等。同时，Shiro Realm还将更加注重与各种主流框架和应用场景的集成，以满足更广泛的应用需求。