Spring Boot和Shiro教程-用户认证和权限控制

# 1. Spring Boot和Shiro简介

## 1.1 Spring Boot简介

Spring Boot是一个开源的快速应用开发框架，它基于Spring Framework，并通过自动化配置、快速部署等特性简化了Spring应用的开发过程。Spring Boot提供了诸多开箱即用的特性，使得开发人员能够更加便捷地构建和部署应用程序。

## 1.2 Shiro简介

Shiro是一个强大且易于使用的Java安全框架，它提供了身份认证、权限控制、会话管理等一系列安全相关的功能。Shiro可以与任何基于Java的应用程序集成，不仅限于Web应用。通过使用Shiro，开发人员可以轻松地实现用户认证和权限控制功能，提高应用程序的安全性和可信度。

## 1.3 为什么选择Spring Boot和Shiro进行用户认证和权限控制

Spring Boot具有快速、简单的特点，能够极大地提高开发效率。结合Shiro，可以方便地实现用户认证和权限控制功能，同时又能够充分利用Spring Boot的自动化配置和快速部署等特性。有了这两个框架的支持，开发人员可以更加便捷地构建安全可靠的应用程序，并且能够轻松地应对日常的用户认证和权限控制需求。

# 2. Spring Boot和Shiro的环境搭建

### 2.1 创建Spring Boot项目

在开始之前，我们需要创建一个基于Spring Boot的项目作为我们的开发环境。可以按照以下步骤进行操作：

1. 打开你的集成开发环境（IDE），比如Eclipse、IntelliJ IDEA等。
2. 创建一个新的Maven项目，并选择Spring Boot作为项目的基础框架。
3. 配置项目的基本信息，如项目名称、包名等。
4. 确定项目依赖，包括Spring Boot核心依赖、Shiro相关依赖以及其他需要的依赖。
5. 点击完成创建项目。

### 2.2 集成Shiro

在项目创建完成后，我们需要将Shiro集成到项目中。按照以下步骤进行操作：

1. 打开项目的配置文件，一般是`application.properties`或`application.yml`文件。
2. 配置Shiro的安全管理器、认证器、授权器等相关信息。
3. 创建一个Shiro的配置类，用于配置Shiro的相关信息。
4. 将Shiro的配置类注入到Spring容器中。
5. 在需要进行用户认证和权限控制的地方，使用Shiro的注解进行标记。

### 2.3 配置Shiro的安全策略

为了保证项目的安全性，我们需要配置Shiro的安全策略。按照以下步骤进行操作：

1. 在Shiro的配置类中配置安全策略相关的信息，如登录URL、未授权URL等。
2. 创建自定义的Realm，用于进行用户认证和权限控制的逻辑。
3. 将自定义的Realm注入到Shiro的配置类中。
4. 根据项目需求，配置具体的安全策略，如限制用户登录次数、设置密码加密算法等。

通过以上步骤，我们已经完成了Spring Boot和Shiro的环境搭建。接下来，我们将详细介绍用户认证和权限控制的具体实现方法。

# 3. 用户认证

### 3.1 用户的注册与登录

在进行用户认证之前，首先需要实现用户的注册和登录功能。用户注册时，需要输入用户名和密码，并将其保存在数据库中。用户登录时，需要验证用户名和密码是否与数据库中保存的一致。

#### 3.1.1 注册功能的实现

@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @PostMapping("/register")
    public String register(@RequestParam("username") String username, @RequestParam("password") String password) {
        // 检查用户名是否已存在
        if (userService.findByUsername(username) != null) {
            return "用户名已存在";
        }
        // 创建用户对象
        User user = new User();
        user.setUsername(username);
        user.setPassword(password);
        // 保存用户信息到数据库
        userService.saveUser(user);
        return "注册成功";
    }
}

#### 3.1.2 登录功能的实现

@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @PostMapping("/login")
    public String login(@RequestParam("username") String username, @RequestParam("password") String password) {
        // 获取用户信息
        User user = userService.findByUsername(username);
        // 检查用户名和密码是否正确
        if (user == null || !user.getPassword().equals(password)) {
            return "用户名或密码错误";
        }
        // 用户登录成功，进行相关操作
        return "登录成功";
    }
}

### 3.2 使用Shiro进行用户认证

Spring Boot集成Shiro可以方便地实现用户的认证与授权功能。下面是使用Shiro进行用户认证的示例代码。

#### 3.2.1 Shiro配置文件的编写

@Configuration
public class ShiroConfig {

    @Bean
    public SecurityManager securityManager() {
        DefaultWebSecurityManager securityManager = new DefaultWebSecurityManager();
        // 设置Realm
        securityManager.setRealm(myRealm());
        return securityManager;
    }
    @Bean
    public MyRealm myRealm() {
        return new MyRealm();
    }
}

#### 3.2.2 自定义Realm

public class MyRealm extends AuthorizingRealm {

    @Autowired
    private UserService userService;

    // 授权
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principalCollection) {
        // 获取用户名
        String username = (String) principalCollection.getPrimaryPrincipal();
        // 获取用户权限信息
        Set<String> permissions = userService.findPermissionsByUsername(username);
        // 设置用户权限
        SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();
        authorizationInfo.setStringPermissions(permissions);
        return authorizationInfo;
    }

    // 认证
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
        // 获取用户名和密码
        String username = (String) authenticationToken.getPrincipal();
        String password = new String((char[]) authenticationToken.getCredentials());
        // 根据用户名查询用户信息
        User user = userService.findByUsername(username);
        if (user == null) {
            throw new UnknownAccountException("用户不存在");
        }
        // 校验密码
        if (!user.getPassword().equals(password)) {
            throw new IncorrectCredentialsException("密码错误");
        }
        // 返回认证信息
        return new SimpleAuthenticationInfo(username, password, getName());
    }
}

### 3.3 集成Spring Boot实现用户认证功能

#### 3.3.1 添加Shiro依赖

在pom.xml文件中添加Shiro的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.apache.shiro</groupId>
    <artifactId>shiro-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.7.1</version>
</dependency>

#### 3.3.2 启用Shiro

在启动类中添加`@EnableShiro`注解，启用Shiro自动配置：

@SpringBootApplication
@EnableShiro
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

#### 3.3.3 配置Shiro的安全策略

在application.yml文件中配置Shiro的安全策略：

shiro:
  filter-chain:
    anon: /user/login
    authc: /**

这样就完成了使用Spring Boot和Shiro实现用户认证的配置。在访问需要认证的接口时，会自动跳转到登录页面进行认证。

以上是使用Spring Boot和Shiro进行用户认证的简单示例，可以根据具体需求进行扩展和优化。

# 4. 权限控制

在本章中，我们将深入探讨权限控制的基本概念，并演示如何使用Spring Boot和Shiro进行权限控制。我们将介绍如何配置Shiro来实现基本的权限管理，并集成到Spring Boot项目中。最后，我们将详细说明在项目中实现权限控制功能的步骤和代码示例。

#### 4.1 权限控制的基本概念

在用户认证和权限控制中，权限控制是非常重要的一环。权限控制主要包括对用户的访问权限进行控制，确保用户只能访问其被授权的资源和执行被允许的操作。常见的权限控制包括角色权限控制和资源权限控制。

角色权限控制将用户分配到不同的角色，每个角色具有不同的权限集合，通过赋予用户不同的角色，实现对用户权限的控制。资源权限控制则是针对具体的资源（如URL、菜单、按钮等）设置访问权限，确保用户只能访问其被授权的资源。

#### 4.2 使用Shiro进行权限控制

Shiro提供了丰富的API和配置选项来实现权限控制。通过配置Shiro的安全策略、Realm和权限验证规则，我们可以轻松地在项目中实现权限控制功能。

在Shiro中，我们可以定义角色和权限，并将其关联到用户身上，从而实现对用户的权限控制。Shiro还提供了各种权限验证注解，可以方便地在代码中标记需要进行权限验证的方法或资源。

#### 4.3 集成Spring Boot实现权限控制功能

在Spring Boot项目中，集成Shiro并实现权限控制功能通常需要配置安全策略、自定义Realm、实现权限验证等步骤。我们将详细介绍如何在Spring Boot项目中集成Shiro，配置权限控制功能，并演示实现基于角色和资源的权限控制的代码示例。

本章的内容将帮助读者深入了解权限控制的基本概念，掌握使用Shiro实现权限控制的方法，并在Spring Boot项目中实践权限控制功能的实现。

# 5. Shiro与数据库的整合

在本章中，我们将介绍如何将Shiro与数据库进行整合，实现用户信息和权限信息的存储，并且实现动态权限管理的功能。通过这些内容，读者可以深入了解Shiro在实际项目中与数据库的整合方式，以及如何实现动态权限管理的功能。

#### 5.1 将Shiro与数据库进行整合

在本节中，我们将介绍如何将Shiro与数据库进行整合，以实现用户信息和权限信息的存储。通过将用户信息和权限信息存储在数据库中，可以方便地进行管理和维护，同时也支持动态权限管理的功能。

首先，我们需要创建相应的数据库表来存储用户信息和权限信息。通常情况下，我们需要创建用户信息表（如user表）和权限信息表（如permission表）来存储相关的数据。接下来，我们需要配置Shiro框架，指定相应的数据源，并编写相应的Realm来从数据库中获取用户信息和权限信息。

#### 5.2 使用数据库存储用户信息和权限信息

在本节中，我们将详细介绍如何使用数据库存储用户信息和权限信息。我们需要配置Shiro框架，指定相应的数据源，并编写相应的Realm来从数据库中获取用户信息和权限信息。

首先，我们需要在Shiro的配置文件中指定数据源，通常是通过JDBC来连接数据库。然后，我们需要编写相应的Realm来从数据库中获取用户信息和权限信息。Realm是Shiro框架中用于认证和授权的组件，我们需要根据实际情况编写自定义的Realm，并在配置文件中指定其使用。

#### 5.3 实现动态权限管理

在本节中，我们将介绍如何实现动态权限管理的功能。通过动态权限管理，可以在系统运行时动态地修改用户的权限信息，而不需要重新部署应用。

通常情况下，我们可以通过在数据库中存储用户的权限信息，并在应用中实时地从数据库中获取用户的权限信息来实现动态权限管理。当用户的权限信息发生变化时，可以立即生效，而无需重启应用。

通过本节的内容，读者可以深入了解动态权限管理的实现方式，并在实际项目中应用该功能。

以上就是本章的内容梳理，通过这些内容，读者可以深入了解Shiro与数据库的整合方式，并实现动态权限管理的功能。

# 6. 安全性能优化和扩展

### 6.1 安全性能优化技巧

在实际项目中，安全性能是非常重要的一部分。下面介绍几种安全性能优化的常见技巧。

#### 6.1.1 密码加密存储

用户密码是敏感信息，需要进行加密存储。常见的密码加密算法有MD5、SHA-1、SHA-256等。可以使用Spring Security的PasswordEncoder类来实现密码的加密和比对。

下面是一个使用BCrypt密码编码器的例子：

@Bean
public PasswordEncoder passwordEncoder() {
    return new BCryptPasswordEncoder();
}

@Autowired
private PasswordEncoder passwordEncoder;

public void registerUser(User user) {
    String encodedPassword = passwordEncoder.encode(user.getPassword());
    user.setPassword(encodedPassword);
    // 将用户信息存储到数据库中
}

#### 6.1.2 缓存优化

在Shiro中，用户的认证和授权信息默认是存储在内存中的。当用户认证过程频繁发生时，可能会造成性能瓶颈。可以使用Shiro的CacheManager来将用户信息存储在缓存中，减少对数据库的访问。

下面是一个使用Ehcache作为缓存的例子：

@Bean
public CacheManager cacheManager() {
    EhCacheManager cacheManager = new EhCacheManager();
    cacheManager.setCacheManagerConfigFile("classpath:ehcache.xml");
    return cacheManager;
}

@Autowired
private CacheManager cacheManager;

public void authorize(User user) {
    // 获取用户角色和权限信息
    Set<String> roles = getUserRoles(user.getId());
    Set<String> permissions = getUserPermissions(user.getId());
    // 使用缓存
    Cache<String, Set<String>> userCache = cacheManager.getCache("userCache");
    userCache.put(user.getUsername() + "-roles", roles);
    userCache.put(user.getUsername() + "-permissions", permissions);
    // 执行授权逻辑
    // ...
}

#### 6.1.3 过滤器链顺序优化

Shiro的过滤器链是按照顺序执行的，每个过滤器都会对请求进行处理。在过滤器链中，对于不需要认证和授权的请求，可以将其放在过滤器链的最前面，提前返回响应，减少后续过滤器的执行。

下面是一个过滤器链顺序优化的例子：

@Bean
public ShiroFilterChainDefinition shiroFilterChainDefinition() {
    DefaultShiroFilterChainDefinition chainDefinition = new DefaultShiroFilterChainDefinition();
    // 放行不需要认证和授权的请求
    chainDefinition.addPathDefinition("/login", "anon");
    chainDefinition.addPathDefinition("/register", "anon");
    // 进行认证和授权的请求
    chainDefinition.addPathDefinition("/**", "authc, roles[admin]");
    return chainDefinition;
}

### 6.2 实现记住我功能

在用户登录时，可以选择记住用户的登录状态，以便下次访问时自动登录。Shiro提供了RememberMe功能来实现这一功能。

下面是一个实现RememberMe功能的例子：

@Bean
public CookieRememberMeManager rememberMeManager() {
    CookieRememberMeManager rememberMeManager = new CookieRememberMeManager();
    SimpleCookie rememberMeCookie = new SimpleCookie("rememberMe");
    rememberMeCookie.setMaxAge(3600); // 设置记住我Cookie的有效期
    rememberMeManager.setCookie(rememberMeCookie);
    return rememberMeManager;
}

@Autowired
private CookieRememberMeManager rememberMeManager;

public void login(User user, boolean rememberMe) {
    Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
    UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(user.getUsername(), user.getPassword());
    token.setRememberMe(rememberMe);
    subject.login(token);
}

### 6.3 定制化Shiro的扩展功能

Shiro提供了丰富的可扩展功能，可以根据实际需求进行定制化开发。

下面是一个自定义Realm的例子：

public class CustomRealm extends AuthorizingRealm {

    @Autowired
    private UserService userService;

    // 用户授权
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
        // 获取当前登录用户
        String username = (String) principals.getPrimaryPrincipal();
        // 查询用户角色和权限信息
        Set<String> roles = userService.getRolesByUsername(username);
        Set<String> permissions = userService.getPermissionsByUsername(username);
        // 创建AuthorizationInfo对象，并设置角色和权限信息
        SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo = new SimpleAuthorizationInfo();
        authorizationInfo.setRoles(roles);
        authorizationInfo.setStringPermissions(permissions);
        return authorizationInfo;
    }

    // 用户认证
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
        // 获取用户名和密码
        String username = (String) token.getPrincipal();
        String password = new String((char[]) token.getCredentials());
        // 查询用户信息
        User user = userService.getUserByUsername(username);
        // 校验用户名和密码
        if (user == null || !password.equals(user.getPassword())) {
            throw new UnknownAccountException();  // 用户名或密码错误，抛出异常
        }
        // 创建AuthenticationInfo对象，并设置用户信息和认证方式
        SimpleAuthenticationInfo authenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(
                user.getUsername(), user.getPassword(), getName());
        return authenticationInfo;
    }
}

以上就是安全性能优化和扩展的内容，通过使用这些技巧可以提高项目的安全性能和扩展性。