Shiro源码分析----认证流程

由于本文是基于源码分析Shiro认证流程，所以假设阅读者对Shiro已经有一定的了解，如果对Shiro还不大了解的话，推荐一下博文：跟我学Shiro目录贴

Apache Shiro作为一个优秀的权限框架，其最重要的两项工作：其一是认证，即解决登录的用户的身份是否合法；其二是用户登录后有什么样的权限。本文将基于Shiro源码来剖析Shiro的认证流程，只有深层次的理解Shiro认证流程，认证过程中各个组件的作用，才能在实际应用中灵活使用。由于Shiro一般用于Web环境且会与Spring集成使用，所以此次认证流程的分析的前提也是Web环境且Shiro已与Spring集成。

特别说明：本文使用的Shiro版本：1.2.2。

Shiro与Spring集成时，需要在web.xml中配置Shiro入口过滤器：[html] view plain copy<filter>  
    <filter-name>shiroFilter</filter-name>  
    <filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxy</filter-class>  
    <async-supported>true</async-supported>  
    <init-param>  
        <param-name>targetFilterLifecycle</param-name>  
        <param-value>true</param-value>  
    </init-param>  
</filter>  
<filter-mapping>  
    <filter-name>shiroFilter</filter-name>  
    <url-pattern>/*</url-pattern>  
</filter-mapping>  

熟悉Spring的人应该都知道DelegatingFilterProxy的作用，该Spring提供的过滤器只起委托作用，执行流程委托给Spring容器中名为shiroFilter的过滤器。所以还需要在Spring配置文件中配置shiroFilter，如下：
[html] view plain copy<!-- Shiro的Web过滤器 -->  
<bean id="shiroFilter" class="org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean">  
    <property name="securityManager" ref="securityManager"/>  
    <property name="loginUrl" value="/login.jsp"/>  
    <property name="unauthorizedUrl" value="/unauthorized.jsp"/>  
    <property name="filters">  
        <util:map>  
            <entry key="authc" value-ref="formAuthenticationFilter"/>  
        </util:map>  
    </property>  
    <property name="filterChainDefinitions">  
        <value>  
            /index.jsp = anon  
            /unauthorized.jsp = anon  
            /login.jsp = authc  
            /logout = logout  
            /authenticated.jsp = authc   
            /** = user  
        </value>  
    </property>  
</bean>  

ShiroFilterFactoryBean实现了org.springframework.beans.factory.FactoryBean接口，所以shiroFilter对象是由ShiroFilterFactoryBean的getObject()方法返回的：
[java] view plain copypublic Object getObject() throws Exception {  
    if (instance == null) {  
        instance = createInstance();  
    }  
    return instance;  
}  
  
protected AbstractShiroFilter createInstance() throws Exception {  
  
    log.debug("Creating Shiro Filter instance.");  
    // 获取配置文件中设置的安全管理器  
    SecurityManager securityManager = getSecurityManager();  
    if (securityManager == null) {  
        String msg = "SecurityManager property must be set.";  
        throw new BeanInitializationException(msg);  
    }  
    // 必须是Web环境的安全管理器  
    if (!(securityManager instanceof WebSecurityManager)) {  
        String msg = "The security manager does not implement the WebSecurityManager interface.";  
        throw new BeanInitializationException(msg);  
    }  
  
    // 创建过滤器链管理器  
    FilterChainManager manager = createFilterChainManager();  
  
    // 创建基于路径匹配的过滤器链解析器  
    PathMatchingFilterChainResolver chainResolver = new PathMatchingFilterChainResolver();  
    chainResolver.setFilterChainManager(manager);  
  
    // 返回SpringShiroFilter对象  
    return new SpringShiroFilter((WebSecurityManager) securityManager, chainResolver);  
}  

从上述源码中可以看到，最终返回了一个SpringShiroFilter对象，即Spring配置文件中的shiroFilter对象，该过滤器拥有三个重要对象：SecurityManager、PathMatchingFilterChainResolver、FilterChainManager。

由于在Spring配置中设置了filterChainDefinitions属性，所以会调用setFilterChainDefinitions方法：
[java] view plain copypublic void setFilterChainDefinitions(String definitions) {  
    Ini ini = new Ini();  
    ini.load(definitions);  
    //did they explicitly state a 'urls' section?  Not necessary, but just in case:  
    Ini.Section section = ini.getSection(IniFilterChainResolverFactory.URLS);  
    if (CollectionUtils.isEmpty(section)) {  
        //no urls section.  Since this _is_ a urls chain definition property, just assume the  
        //default section contains only the definitions:  
        section = ini.getSection(Ini.DEFAULT_SECTION_NAME);  
    }  
    /** 获取默认section，也就是加载 
            /index.jsp = anon 
            /unauthorized.jsp = anon 
            /login.jsp = authc 
            /logout = logout 
            /authenticated.jsp = authc  
            /** = user 
            这段配置，从这段配置中可以知道哪种URL需要应用上哪些Filter，像anon、authc、logout就是Filter的名称， 
            Ini.Section实现了Map接口，其key为URL匹配符，value为Filter名称 
    **/  
    // 设置filterChainDefinitionMap  
    setFilterChainDefinitionMap(section);  
}  

FilterChainManager用于管理当前Shiro应用的所有Filter，有Shiro默认使用的Filter，也可以是自定义的Filter。下面我们看看FilterChainManager是如何创建出来的：
[java] view plain copyprotected FilterChainManager createFilterChainManager() {  
    // 创建DefaultFilterChainManager  
    DefaultFilterChainManager manager = new DefaultFilterChainManager();  
    // 创建Shiro默认Filter，根据org.apache.shiro.web.filter.mgt.DefaultFilter创建  
    Map<String, Filter> defaultFilters = manager.getFilters();  
    //apply global settings if necessary:  
    for (Filter filter : defaultFilters.values()) {  
        // 设置相关Filter的loginUrl、successUrl、unauthorizedUrl属性  
        applyGlobalPropertiesIfNecessary(filter);  
    }  
  
    // 获取在Spring配置文件中配置的Filter  
    Map<String, Filter> filters = getFilters();  
    if (!CollectionUtils.isEmpty(filters)) {  
        for (Map.Entry<String, Filter> entry : filters.entrySet()) {  
            String name = entry.getKey();  
            Filter filter = entry.getValue();  
            applyGlobalPropertiesIfNecessary(filter);  
            if (filter instanceof Nameable) {  
                ((Nameable) filter).setName(name);  
            }  
            // 将配置的Filter添加至链中，如果同名Filter已存在则覆盖默认Filter  
            manager.addFilter(name, filter, false);  
        }  
    }  
  
    //build up the chains:  
    Map<String, String> chains = getFilterChainDefinitionMap();  
    if (!CollectionUtils.isEmpty(chains)) {  
        for (Map.Entry<String, String> entry : chains.entrySet()) {  
            String url = entry.getKey();  
            String chainDefinition = entry.getValue();  
            // 为配置的每一个URL匹配创建FilterChain定义，  
            // 这样当访问一个URL的时候，一旦该URL配置上则就知道该URL需要应用上哪些Filter  
            // 由于URL配置符会配置多个，所以以第一个匹配上的为准，所以越具体的匹配符应该配置在前面，越宽泛的匹配符配置在后面  
            manager.createChain(url, chainDefinition);  
        }  
    }  
  
    return manager;  
}  

PathMatchingFilterChainResolver对象职责很简单，就是使用ant路径匹配方法匹配访问的URL，由于pathMatchingFilterChainResolver拥有FilterChainManager对象，所以URL匹配上后可以获取该URL需要应用的FilterChain了。

通过上述分析可以知道，Shiro就是通过一系列的URL匹配符配置URL应该应用上的Filter，然后在Filter中完成相应的任务，所以Shiro的所有功能都是通过Filter完成的。当然认证功能也不例外，在上述配置中认证功能是由org.apache.shiro.web.filter.authc.FormAuthenticationFilter完成的。

下面我们就看看入口过滤器SpringShiroFilter的执行流程，是如何执行到FormAuthenticationFilter的。既然是Filter，那么最重要的就是doFilter方法了，由于SpringShiroFilter继承自OncePerRequestFilter，doFilter方法也是在OncePerRequestFilter中定义的：
[java] view plain copypublic final void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain filterChain)  
        throws ServletException, IOException {  
    // 用于保证链中同一类型的Filter只会被执行一次  
    String alreadyFilteredAttributeName = getAlreadyFilteredAttributeName();  
    if ( request.getAttribute(alreadyFilteredAttributeName) != null ) {  
        log.trace("Filter '{}' already executed.  Proceeding without invoking this filter.", getName());  
        filterChain.doFilter(request, response);  
    } else //noinspection deprecation  
        if (/* added in 1.2: */ !isEnabled(request, response) ||  
            /* retain backwards compatibility: */ shouldNotFilter(request) ) {  
        log.debug("Filter '{}' is not enabled for the current request.  Proceeding without invoking this filter.",  
                getName());  
        filterChain.doFilter(request, response);  
    } else {  
        // Do invoke this filter...  
        log.trace("Filter '{}' not yet executed.  Executing now.", getName());  
        request.setAttribute(alreadyFilteredAttributeName, Boolean.TRUE);  
  
        try {  
            // 执行真正的功能代码  
            doFilterInternal(request, response, filterChain);  
        } finally {  
            // Once the request has finished, we're done and we don't  
            // need to mark as 'already filtered' any more.  
            request.removeAttribute(alreadyFilteredAttributeName);  
        }  
    }  
}  

doFilterInternal方法定义AbstractShiroFilter中：
[java] view plain copyprotected void doFilterInternal(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, final FilterChain chain)  
            throws ServletException, IOException {  
  
    Throwable t = null;  
  
    try {  
        final ServletRequest request = prepareServletRequest(servletRequest, servletResponse, chain);  
        final ServletResponse response = prepareServletResponse(request, servletResponse, chain);  
          
        // 创建Subject对象，由此可见，每一个请求到来，都会调用createSubject方法  
        final Subject subject = createSubject(request, response);  
  
        // 通过Subject对象执行过滤器链，  
        subject.execute(new Callable() {  
            public Object call() throws Exception {  
                // 更新会话最后访问时间，用于计算会话超时  
                updateSessionLastAccessTime(request, response);  
                // 执行过滤器链  
                executeChain(request, response, chain);  
                return null;  
            }  
        });  
    } catch (ExecutionException ex) {  
        t = ex.getCause();  
    } catch (Throwable throwable) {  
        t = throwable;  
    }  
  
    // 省略一些代码...  
}  

先看一下，Subject如果是如何创建的：
[java] view plain copyprotected WebSubject createSubject(ServletRequest request, ServletResponse response) {  
    return new WebSubject.Builder(getSecurityManager(), request, response).buildWebSubject();  
}  

跟踪代码最终调用DefaultWebSubjectFactory.createSubject方法：
[java] view plain copypublic Subject createSubject(SubjectContext context) {  
    if (!(context instanceof WebSubjectContext)) {  
        return super.createSubject(context);  
    }  
    WebSubjectContext wsc = (WebSubjectContext) context;  
    SecurityManager securityManager = wsc.resolveSecurityManager();  
    Session session = wsc.resolveSession();  
    boolean sessionEnabled = wsc.isSessionCreationEnabled();  
    PrincipalCollection principals = wsc.resolvePrincipals();  
    // 判断是已经认证，如果是在没有登录之前，明显返回是false  
    boolean authenticated = wsc.resolveAuthenticated();  
    String host = wsc.resolveHost();  
    ServletRequest request = wsc.resolveServletRequest();  
    ServletResponse response = wsc.resolveServletResponse();  
  
    return new WebDelegatingSubject(principals, authenticated, host, session, sessionEnabled,  
            request, response, securityManager);  
}  

接下来看看过滤器链是如何创建与执行的：
[java] view plain copyprotected void executeChain(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain origChain)  
        throws IOException, ServletException {  
    // 获取当前URL匹配的过滤器链  
    FilterChain chain = getExecutionChain(request, response, origChain);  
    // 执行过滤器链中的过滤器  
    chain.doFilter(request, response);  
}  
  
protected FilterChain getExecutionChain(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain origChain) {  
    FilterChain chain = origChain;  
    // 获取过滤器链解析器，即上面创建的PathMatchingFilterChainResolver对象  
    FilterChainResolver resolver = getFilterChainResolver();  
    if (resolver == null) {  
        log.debug("No FilterChainResolver configured.  Returning original FilterChain.");  
        return origChain;  
    }  
      
    // 调用其getChain方法，根据URL匹配相应的过滤器链  
    FilterChain resolved = resolver.getChain(request, response, origChain);  
    if (resolved != null) {  
        log.trace("Resolved a configured FilterChain for the current request.");  
        chain = resolved;  
    } else {  
        log.trace("No FilterChain configured for the current request.  Using the default.");  
    }  
  
    return chain;  
}  

根据上述Spring配置，假设现在第一次访问URL: "/authenticated.jsp"，则会应用上名为authc的Filter，即FormAuthenticationFilter，根据FormAuthenticationFilter的继承体系，先执行dviceFilter.doFilterInternal方法：
[java] view plain copypublic void doFilterInternal(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)  
            throws ServletException, IOException {  
    Exception exception = null;  
  
    try {  
        // 执行preHandle  
        boolean continueChain = preHandle(request, response);  
        if (log.isTraceEnabled()) {  
            log.trace("Invoked preHandle method.  Continuing chain?: [" + continueChain + "]");  
        }  
        // 如果preHandle返回false则过滤器链不再执行  
        if (continueChain) {  
            executeChain(request, response, chain);  
        }  
  
        postHandle(request, response);  
        if (log.isTraceEnabled()) {  
            log.trace("Successfully invoked postHandle method");  
        }  
  
    } catch (Exception e) {  
        exception = e;  
    } finally {  
        cleanup(request, response, exception);  
    }  
}  

接下来执行：PathMatchingFilter.preHandle方法：
[java] view plain copyprotected boolean preHandle(ServletRequest request, ServletResponse response) throws Exception {  
  
    if (this.appliedPaths == null || this.appliedPaths.isEmpty()) {  
        if (log.isTraceEnabled()) {  
            log.trace("appliedPaths property is null or empty.  This Filter will passthrough immediately.");  
        }  
        return true;  
    }  
  
    for (String path : this.appliedPaths.keySet()) {  
        // 根据配置，访问URL:"/authenticated.jsp"时，会匹配上FormAuthenticationFilter,  
        // 而FormAuthenticationFilter继承自PathMatchingFilter，所以返回true  
        if (pathsMatch(path, request)) {  
            log.trace("Current requestURI matches pattern '{}'.  Determining filter chain execution...", path);  
            Object config = this.appliedPaths.get(path);  
            // 执行isFilterChainContinued方法，该方法调用onPreHandle方法  
            return isFilterChainContinued(request, response, path, config);  
        }  
    }  
  
    //no path matched, allow the request to go through:  
    return true;  
}  

接着执行AccessControlFilter.onPreHandle方法：
[java] view plain copypublic boolean onPreHandle(ServletRequest request, ServletResponse response, Object mappedValue) throws Exception {  
    // 如果isAccessAllowed方法返回false，则会执行onAccessDenied方法  
    return isAccessAllowed(request, response, mappedValue) || onAccessDenied(request, response, mappedValue);  
}  

接着执行AuthenticatingFilter.isAccessAllowed方法：
[java] view plain copy@Override  
protected boolean isAccessAllowed(ServletRequest request, ServletResponse response, Object mappedValue) {  
    return super.isAccessAllowed(request, response, mappedValue) ||  
            (!isLoginRequest(request, response) && isPermissive(mappedValue));  
}  
super.isAccessAllowed方法，即AuthenticationFilter.isAccessAllowed方法：  
protected boolean isAccessAllowed(ServletRequest request, ServletResponse response, Object mappedValue) {  
    Subject subject = getSubject(request, response);  
    return subject.isAuthenticated();  
}  

由以上代码可知，由于是第一次访问URL:"/authenticated.jsp"，所以isAccessAllowed方法返回false，所以接着执行FormAuthenticationFilter.onAccessDenied方法：
[java] view plain copyprotected boolean onAccessDenied(ServletRequest request, ServletResponse response) throws Exception {  
    // 第一次访问自然不是登录请求  
    if (isLoginRequest(request, response)) {  
        // 判断是否是POST请求  
        if (isLoginSubmission(request, response)) {  
            if (log.isTraceEnabled()) {  
                log.trace("Login submission detected.  Attempting to execute login.");  
            }  
            return executeLogin(request, response);  
        } else {  
            if (log.isTraceEnabled()) {  
                log.trace("Login page view.");  
            }  
            //allow them to see the login page ;)  
            return true;  
        }  
    } else {  
        if (log.isTraceEnabled()) {  
            log.trace("Attempting to access a path which requires authentication.  Forwarding to the " +  
                    "Authentication url [" + getLoginUrl() + "]");  
        }  
        // 所以执行该方法  
        saveRequestAndRedirectToLogin(request, response);  
        return false;  
    }  
}  
  
protected void saveRequestAndRedirectToLogin(ServletRequest request, ServletResponse response) throws IOException {  
    // 将request对象保存在session中，以便登录成功后重新转至上次访问的URL  
    saveRequest(request);  
    // 重定向至登录页面，即："/login.jsp"  
    redirectToLogin(request, response);  
}  

根据配置，访问URL:"/login.jsp"时也会应用上FormAuthenticationFilter，由于是重定向所以发起的是GET请求，所以isLoginSubmission()返回false，所以没有执行executeLogin方法，所以能够访问/login.jsp页面。在登录表单中应该设置action=""，这样登录请求会提交至/login.jsp，这时为POST请求，所以会执行executeLogin方法：
[java] view plain copyprotected boolean executeLogin(ServletRequest request, ServletResponse response) throws Exception {  
    // 根据表单填写的用户名密码创建AuthenticationToken  
    AuthenticationToken token = createToken(request, response);  
    if (token == null) {  
        String msg = "createToken method implementation returned null. A valid non-null AuthenticationToken " +  
                "must be created in order to execute a login attempt.";  
        throw new IllegalStateException(msg);  
    }  
    try {  
        // 获取Subject对象  
        Subject subject = getSubject(request, response);  
        // 执行Subject.login方法进行登录  
        subject.login(token);  
        // 如果登录成功，重定向至上次访问的URL  
        return onLoginSuccess(token, subject, request, response);  
    } catch (AuthenticationException e) {  
        // 如果登录失败，则设置错误信息至request，并重新返回登录页面  
        return onLoginFailure(token, e, request, response);  
    }  
}  
  
protected boolean onLoginSuccess(AuthenticationToken token, Subject subject,  
                                     ServletRequest request, ServletResponse response) throws Exception {  
    // 重定向至上次访问的URL  
    issueSuccessRedirect(request, response);  
    // 由于返回false，所以过滤器链不再执行  
    return false;  
}  
  
protected boolean onLoginFailure(AuthenticationToken token, AuthenticationException e,  
                                 ServletRequest request, ServletResponse response) {  
    // 设置错误信息至request  
    setFailureAttribute(request, e);  
    // 由于返回true，所以过滤器链继续执行，所以又返回了登录页面  
    return true;  
}  

至此，认证流程大致流程就是这样了，限于篇幅，登录的流程具体，请期待下篇博文。