Spring Boot整合Shiro实现多Realm权限控制

# 1. 简介

## 1.1 Spring Boot简介

Spring Boot是一个由Pivotal团队提供的用于简化新Spring应用的初始搭建以及开发过程的框架。它使用“习惯优于配置”的理念让开发者能够更快地上手Spring框架，并且基于Spring Boot可以快速地构建独立的、生产级别的Spring应用程序。

## 1.2 Shiro简介

Shiro是一个强大且易用的Java安全框架，提供了身份验证、授权、加密和会话管理等功能。Shiro被设计为易于集成到任何应用程序中，无论是基于Spring、Spring Boot还是SSM等框架，Shiro都能提供可靠的安全保障。

## 1.3 目标与意义

本文将介绍如何将Spring Boot与Shiro框架进行整合，实现用户认证、授权以及基于的动态权限管理。通过本文的学习，读者将能够了解如何搭建Spring Boot项目，并结合Shiro框架实现多Realm权限控制、用户认证与授权、权限注解与角色控制，以及基于数据库的动态权限管理。这将为开发安全可靠的Java应用程序提供重要参考和指导。

# 2. 搭建Spring Boot项目

在本章节中，我们将介绍如何搭建一个基于Spring Boot的项目，并且引入Shiro相关的依赖，最后配置Spring Boot与Shiro的整合。

### 2.1 创建项目

首先，我们需要创建一个新的Spring Boot项目。可以使用Spring Initializr（https://start.spring.io/）来快速生成一个基础的Spring Boot项目。选择所需的构建工具、语言和相关依赖，然后点击“Generate”按钮下载项目压缩包。

### 2.2 引入相关依赖

解压下载的项目压缩包，在项目的pom.xml（Maven项目）或者build.gradle（Gradle项目）中引入Shiro和相关依赖，例如：

<dependencies>
    <!-- Spring Boot 的依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Shiro 的依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.apache.shiro</groupId>
        <artifactId>shiro-spring</artifactId>
        <version>1.7.1</version>
    </dependency>
</dependencies>

### 2.3 配置Spring Boot与Shiro整合

在Spring Boot项目中，我们需要配置Shiro的相关信息，如在application.properties或application.yml中添加Shiro和安全相关的配置，例如：

# 配置Shiro的自定义Realm
shiro.realms = com.example.CustomRealm1, com.example.CustomRealm2

# 开启Shiro的注解支持
shiro.enable.annotations = true

接下来，我们可以开始实现多Realm权限控制，通过多个Realm来管理不同的认证和授权逻辑。

# 3. 实现多Realm权限控制

#### 3.1 什么是Realm

在Shiro中，Realm充当了安全数据源的角色，即用于验证用户身份和获取用户的授权信息。Realm通常会连接Shiro与后端数据源进行交互，比如数据库、LDAP、文件系统等。一个应用程序可以拥有多个Realm，它们将按照配置中指定的顺序依次进行身份认证和授权。

#### 3.2 创建多个Realm

在实际开发中，可能需要同时使用多个Realm来满足不同数据源的需求。比如一个Realm负责从数据库中验证用户身份，另一个Realm负责从LDAP中获取用户授权信息。因此，我们需要创建多个Realm来分别处理不同的安全数据源。

#### 3.3 配置Shiro的Realm链

在Spring Boot中配置Shiro的Realm链，需要在Shiro的配置文件中指定多个Realm，并将它们按照特定的顺序组成一个Realm链。Realm链会按照指定的顺序依次进行身份认证和授权，直到有一个Realm验证成功或者全部验证失败为止。这样就实现了多Realm权限控制的功能。

接下来，我们将详细讲解如何在Spring Boot项目中实现多Realm权限控制。

# 4. 用户认证与授权

用户认证与授权是 Shiro 中非常重要的功能，本章将介绍用户认证与授权的流程，并演示如何实现自定义的认证Realm和授权Realm。

#### 4.1 用户认证流程

用户认证是指验证用户输入的账号和密码是否正确，下面是用户认证的简要流程：

1. 用户登录输入账号密码。
2. 系统将用户输入的账号密码封装成 token 对象。
3. 调用 SecurityManager 的 login 方法，由其委托给 Authenticator 进行用户认证。
4. Authenticator 验证 token 中的账号密码是否和系统中存储的账号密码匹配。
5. 认证成功后，将用户信息存储在 Subject 中，方便后续授权操作。

#### 4.2 实现自定义的认证Realm

在实际项目中，往往需要根据自己的业务逻辑对用户认证进行个性化的处理，这时需要实现自定义的认证 Realm。下面是一个简单的自定义认证 Realm 的示例代码：

public class CustomRealm extends AuthorizingRealm {

    // 认证
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
        // 从 token 中获取用户名
        String username = (String) token.getPrincipal();
        // 根据用户名从数据库中获取密码
        String password = userService.getPasswordByUsername(username);
        if (password == null) {
            throw new UnknownAccountException("用户不存在");
        }
        // 返回认证信息
        return new SimpleAuthenticationInfo(username, password, getName());
    }

    // 授权
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
        SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();
        String username = (String) principals.getPrimaryPrincipal();
        // 根据用户名从数据库中获取用户角色和权限信息
        Set<String> roles = userService.getRolesByUsername(username);
        Set<String> permissions = userService.getPermissionsByUsername(username);
        // 设置角色和权限
        authorizationInfo.setRoles(roles);
        authorizationInfo.setStringPermissions(permissions);
        return authorizationInfo;
    }
}

#### 4.3 用户授权流程

用户认证成功后，系统需要判断该用户是否有执行某个操作的权限，这就是用户授权的过程。下面是用户授权的简要流程：

1. 用户登录成功后，通过 Subject 获取自己的角色和权限信息。
2. 系统根据用户的角色和权限信息判断用户是否有权限执行某个操作。

#### 4.4 实现自定义的授权Realm

同样地，如果对用户的授权部分有自定义的需求，可以实现自定义的授权 Realm。下面是一个简单的自定义授权 Realm 的示例代码：

public class CustomAuthorizationRealm extends AuthorizingRealm {

    // 授权
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
        SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();
        String username = (String) principals.getPrimaryPrincipal();
        // 根据用户名从数据库中获取用户角色和权限信息
        Set<String> roles = userService.getRolesByUsername(username);
        Set<String> permissions = userService.getPermissionsByUsername(username);
        // 设置角色和权限
        authorizationInfo.setRoles(roles);
        authorizationInfo.setStringPermissions(permissions);
        return authorizationInfo;
    }
}

以上示例代码展示了如何实现自定义的认证 Realm 和授权 Realm，通过重写相应的方法，就可以根据实际业务需求来进行个性化的用户认证和授权操作。

在下一章节，我们将介绍如何使用 Shiro 的权限注解来控制用户的访问权限。

# 5. 权限注解与角色控制

在本章节中，我们将介绍如何使用Shiro的权限注解和控制用户角色访问权限。通过本章节的学习，读者将能够深入理解Shiro框架中的权限控制机制，以及如何在实际项目中应用它们。

#### 5.1 使用Shiro的权限注解

Shiro提供了一系列的注解来简化权限控制，其中包括`@RequiresPermissions`、`@RequiresRoles`等，通过在方法或类上添加这些注解，可以实现对方法或类的访问权限控制，从而简化了在代码中手动进行权限认证和授权的复杂逻辑。

下面以一个简单的示例来演示如何在Spring Boot项目中使用Shiro的权限注解。

首先，我们在Controller中添加一个需要权限控制的方法：

@RestController
public class HelloController {
    @RequiresPermissions("user:view")
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "Hello, Shiro!";
    }
}

在上面的代码中，我们使用了`@RequiresPermissions`注解来标记`hello()`方法需要`user:view`权限才能访问。这样，当用户没有该权限时，Shiro会抛出相应的异常，从而实现了对该方法的访问权限控制。

#### 5.2 控制用户角色访问权限

除了使用权限注解外，Shiro还提供了`@RequiresRoles`注解来控制用户角色的访问权限。使用方法与`@RequiresPermissions`类似，只需要将注解添加到对应的方法上，并指定需要的角色名称。

下面以一个简单的示例来演示如何在Spring Boot项目中使用Shiro的角色控制注解。

@RestController
public class HelloController {
    @RequiresRoles("admin")
    @GetMapping("/admin")
    public String admin() {
        return "Hello, Admin!";
    }
}

在上面的代码中，我们使用了`@RequiresRoles`注解来标记`admin()`方法需要`admin`角色才能访问。这样，当用户没有该角色时，Shiro会抛出相应的异常，实现了对该方法的角色访问权限控制。

#### 5.3 添加角色控制的注解

除了使用`@RequiresPermissions`和`@RequiresRoles`注解外，Shiro还提供了`@RequiresUser`、`@RequiresGuest`和`@RequiresAuthentication`等注解，用于对用户的登录状态进行控制。读者可以根据项目需求来选择合适的注解来进行用户权限和角色的控制。

通过本节的学习，读者将能够掌握如何使用Shiro的权限和角色控制注解，从而更加方便地实现对方法或类的访问权限和角色的控制。

# 6. 基于数据库的动态权限管理

在实际的系统开发中，权限管理往往是一个很重要的功能。传统的权限管理方式通常是在代码中硬编码，但这样会导致维护困难，特别是当权限需求发生变化时。因此，很多项目采用了基于数据库的动态权限管理方式。本章节将介绍如何在Spring Boot项目中使用Shiro实现基于数据库的动态权限管理。

### 6.1 使用数据库存储权限信息

动态权限管理的核心思想是将权限信息存储到数据库中，通过数据库的增删改查操作来实现动态的权限管理。在使用Shiro时，我们需要创建相应的数据库表来存储权限信息。

-- 权限表
CREATE TABLE `permissions` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL COMMENT '权限名称',
  `permission` varchar(255) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL COMMENT '权限字符串',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;

-- 角色表
CREATE TABLE `roles` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL COMMENT '角色名称',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;

-- 用户表
CREATE TABLE `users` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `username` varchar(255) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL COMMENT '用户名',
  `password` varchar(255) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL COMMENT '密码',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;

-- 用户-角色关联表
CREATE TABLE `user_roles` (
  `user_id` int(11) NOT NULL COMMENT '用户ID',
  `role_id` int(11) NOT NULL COMMENT '角色ID',
  PRIMARY KEY (`user_id`,`role_id`),
  KEY `fk_user_roles_role_id` (`role_id`),
  CONSTRAINT `fk_user_roles_role_id` FOREIGN KEY (`role_id`) REFERENCES `roles` (`id`),
  CONSTRAINT `fk_user_roles_user_id` FOREIGN KEY (`user_id`) REFERENCES `users` (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;

-- 角色-权限关联表
CREATE TABLE `role_permissions` (
  `role_id` int(11) NOT NULL COMMENT '角色ID',
  `permission_id` int(11) NOT NULL COMMENT '权限ID',
  PRIMARY KEY (`role_id`,`permission_id`),
  KEY `fk_role_permissions_permission_id` (`permission_id`),
  CONSTRAINT `fk_role_permissions_permission_id` FOREIGN KEY (`permission_id`) REFERENCES `permissions` (`id`),
  CONSTRAINT `fk_role_permissions_role_id` FOREIGN KEY (`role_id`) REFERENCES `roles` (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;

### 6.2 更新动态权限

在实现动态权限管理时，我们通常会提供一个管理界面，用于更新权限信息。这个界面可以是一个Web页面，也可以是一个API接口。我们需要使用Spring Boot提供的数据访问技术，如MyBatis、Hibernate等，进行数据库操作。

以下是一个示例的权限更新接口的代码：

@RestController
@RequestMapping("/permissions")
public class PermissionController {

    @Autowired
    private PermissionService permissionService;

    @PostMapping
    public Permission addPermission(@RequestBody Permission permission) {
        return permissionService.addPermission(permission);
    }

    @PutMapping("/{id}")
    public Permission updatePermission(@PathVariable("id") Long id, @RequestBody Permission permission) {
        return permissionService.updatePermission(id, permission);
    }

    @DeleteMapping("/{id}")
    public void deletePermission(@PathVariable("id") Long id) {
        permissionService.deletePermission(id);
    }
}

### 6.3 实现动态权限管理的Realm

为了使Shiro能够动态获取权限信息，我们需要实现一个自定义的Realm，并在其中调用数据库查询权限信息的方法。以下是一个示例的动态权限管理Realm的代码：

public class DynamicPermissionRealm extends AuthorizingRealm {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
        SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();
        // 获取当前登录用户的权限信息
        User user = (User) principals.getPrimaryPrincipal();
        Set<String> permissions = userService.getUserPermissions(user.getId());
        authorizationInfo.setStringPermissions(permissions);
        return authorizationInfo;
    }

    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
        // 省略认证逻辑，可以使用默认的SimpleAuthenticationInfo，也可以自定义认证逻辑
    }
}

在配置Shiro的Realm链时，我们将动态权限管理的Realm加入其中：

@Configuration
public class ShiroConfig {

    @Bean
    public Realm realm() {
        return new DynamicPermissionRealm();
    }

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

通过以上步骤，我们就可以使用数据库存储权限信息，并且动态更新权限，从而实现了基于数据库的动态权限管理。