news 2026/1/21 10:16:35

从逻辑层面理解Shiro在JVM中是如何工作的

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张小明

前端开发工程师

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从逻辑层面理解Shiro在JVM中是如何工作的

好的,我们先从逻辑层面理解Shiro在JVM中是如何工作的,先抛开具体代码。

一、核心逻辑架构

想象Shiro在JVM中创建了一个“安全控制中心”,这个中心有四大部门:

部门1:门卫系统(Security Manager - 安全管理器)

  • 职位:总指挥官,协调所有安全工作
  • 工作流程
    1. 应用程序启动时,创建唯一的SecurityManager实例(单例模式)
    2. 它手下管理着:Realm(数据库查询员)、Session Manager(会话管理员)、Cache Manager(缓存员)
    3. 所有安全请求都先到这里,它再分派给具体部门处理

部门2:身份验证科(Authentication - 登录认证)

  • 工作原理
    用户登录 → 创建登录令牌(Token) → SecurityManager接收 → 交给Realm查询员 → 查询数据库验证 → 返回认证结果
  • 关键"物件"
    1. Subject(用户身份证):代表当前操作用户,每个请求线程一个
    2. Token(登录申请单):包含用户名密码等凭证
    3. Realm(数据库查询员):负责去数据库查真实用户信息

部门3:权限检查科(Authorization - 授权检查)

  • 工作原理
    用户访问资源 → SecurityManager检查 → Realm查询员查权限 → 对比所需权限 → 通过/拒绝
  • 权限存储方式
    1. 角色:如"管理员"、“普通用户”(粗粒度)
    2. 权限:如"user:create"、“order:delete”(细粒度)

部门4:会话管理科(Session Management)

  • 独特之处:Shiro有自己的会话系统,独立于HttpSession
  • 工作方式
    1. 用户登录后创建Shiro Session
    2. 每个Session有唯一ID,存储在Cookie中
    3. 下次请求通过Cookie找到Session,恢复用户状态

二、JVM中创建的"人物"(类实例)

1.SecurityUtils(安全工具人)

  • 作用:提供快速访问当前用户的方法
  • 工作方式:通过ThreadLocal绑定Subject到当前线程
  • 类比:就像公司前台,随时告诉你"当前谁在办事"

2.Subject(当前用户代表)

  • 创建时机:每个请求开始时(通过Filter创建)
  • 存储位置:ThreadLocal(线程局部变量)
  • 生命周期:一个请求周期,随请求结束而清理
  • 实际身份:只是用户的一个"代理",不是真实用户对象

3.Realm(数据源连接员)

  • 数量:可以配置多个(如:DB Realm、LDAP Realm)
  • 工作流程

    认证请求

    SecurityManager

    选择Realm

    DB Realm

    LDAP Realm

    查数据库

    查LDAP

    返回用户信息

4.Filter(过滤器链)

  • 位置:在Servlet最外层,像安检通道
  • 工作流程
    请求到来 → 通过Filter链 → 每个Filter检查权限 → 放行或拦截 → 到达Controller
  • Filter类型举例
    • anon通道:免检通道(登录页、静态资源)
    • authc通道:必须出示身份证(需要登录)
    • roles通道:检查工作证角色
    • perms通道:检查具体权限卡

三、数据流转逻辑

登录过程:

1. 用户提交登录表单 2. 创建UsernamePasswordToken(登录申请表) 3. subject.login(token)提交申请 4. SecurityManager收到申请 5. 派一个或多个Realm去数据库核实 6. Realm返回:此人存在且密码正确 7. SecurityManager:创建Session,记录登录状态 8. 返回登录成功,后续请求携带Session ID

权限检查过程:

用户访问/admin/user/list页面: 1. Filter拦截到/admin/**路径需要"admin"角色 2. 从当前Subject获取用户身份 3. 问SecurityManager:这人有没有admin角色? 4. SecurityManager问Realm:查一下这人的角色列表 5. Realm返回:他有["user", "editor"]角色,没有"admin" 6. SecurityManager:拒绝访问,跳转到未授权页面

四、会话管理的特别设计

Shiro Session vs HttpSession:

传统方式: 浏览器 → HTTP请求 → Tomcat容器 → 创建HttpSession → 存储用户状态 Shiro方式: 浏览器 → HTTP请求 → Shiro Filter → 创建Shiro Session → → 可选择:1.存储在内存 2.存储在Redis 3.存储在数据库 → Session独立于Servlet容器

优势:即使更换Web容器(Tomcat→Jetty),会话依然有效

五、加密处理逻辑

密码存储验证流程:

用户注册时: 1. 用户输入密码"123456" 2. Shiro生成随机盐值"salt123" 3. 使用算法:md5(密码 + 盐值 + 迭代2次) 4. 存储到数据库:加密后的密码 + 盐值 用户登录时: 1. 用户输入密码"123456" 2. 从数据库取出:加密密码 + 盐值 3. Shiro用同样算法计算:md5(输入密码 + 盐值 + 迭代2次) 4. 比较两个加密结果是否一致

六、内部状态管理图

有Subject

无Subject

否/新Session

浏览器请求

Shiro Filter

检查ThreadLocal

获取已有Subject

创建新Subject

检查Session ID

生成新Session

Session有效?

恢复用户状态

创建新Session状态

执行权限检查

用户未登录状态

有权限?

执行业务逻辑

返回403未授权

需要登录?

重定向到登录页

响应返回

七、关键设计思想

  1. 单一职责:每个类只做一件事

    • SecurityManager只做协调
    • Realm只做数据查询
    • Subject只代表用户
  2. 无状态设计:服务端不存储状态,状态在Session中

  3. 插件化架构:可以替换任何组件

    • 换数据源?换Realm实现
    • 换Session存储?换SessionDAO
    • 换缓存?换CacheManager
  4. 线程隔离:每个请求独立Subject,互不干扰

这样的设计让Shiro既灵活又可靠,就像一个设计良好的安保公司:分工明确、流程清晰、可扩展性强。

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