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Shiro权限管理框架(五):自定义Filter实现及其问题排查记录

明确需求

在使用 Shiro 的时候,鉴权失败一般都是返回一个错误页或者登录页给前端,特别是后台系统,这种模式用的特别多。但是现在的项目越来越多的趋向于使用前后端分离的方式开发,这时候就需要响应 Json 数据给前端了,前端再根据状态码做相应的操作。那么Shiro框架能不能在鉴权失败的时候直接返回 Json 数据呢?答案当然是可以。

其实 Shiro 的自定义过滤器功能特别强大,可以实现很多实用的功能,向前端返回 Json 数据自然不在话下。通常我们没有去关注它是因为 Shiro 内置的一下过滤器功能已经比较全了,后台系统的权限控制基本上只需要使用 Shiro 内置的一些过滤器就能实现了,此处再次贴上这个图。

Shiro权限管理框架(五):自定义Filter实现及其问题排查记录

相关文档地址:http://shiro.apache.org/web.html#default-filters

我最近的一个项目是需要为手机APP提供功能接口,需要做用户登录, Session 持久化以及 Session 共享,但不需要细粒度的权限控制。面对这个需求我第一个想到的就是集成 Shiro 了, Session 的持久化及共享在 Shiro 系列第二篇已经讲过了,那么这篇顺便用一下 Shiro 中的自定义过滤器。因为不需要提供细粒度权限控制,只需要做登录鉴权,而且鉴权失败后需要向前端响应 Json 数据,那么使用自定义 Filter 再好不过了。

自定义Filter

还是以第一篇的Demo为例,项目地址在文章尾部有放上,本篇在之前的代码上继续添加功能。

首发地址: https://www.guitu18.com/post/2020/01/06/64.html

在实现自定义Filter之前,我们先看看这个类: org.apache.shiro.web.filter.AccessControlFilter ,点开它的子类,发现子类全部都是 org.apache.shiro.web.filter.authc 和 org.apache.shiro.web.filter.authz 这两个包下的,大多都继承了 AccessControlFilter 这个类。这些子类的类名是不是很眼熟,看上面那张我贴了三遍的图,大部分都在这里面呢。

Shiro权限管理框架(五):自定义Filter实现及其问题排查记录

看来 AccessControlFilter 这个类是跟Shiro权限过滤密切相关的,那么先看看它的体系结构:

Shiro权限管理框架(五):自定义Filter实现及其问题排查记录

它的顶级父类是 javax.servlet.Filter ,前面我们也说过, Shiro中所有的权限过滤都是基于 Filter 来实现的 。自定义 Filter 同样需要实现 AccessControlFilter ,这里我们添加一个登录验证过滤器,代码如下:

public class AuthLoginFilter extends AccessControlFilter {
    // 未登录登陆返状态回码
    private int code;
    // 未登录登陆返提示信息
    private String message;
    public AuthLoginFilter(int code, String message) {
        this.code = code;
        this.message = message;
    }
    @Override
    protected boolean isAccessAllowed(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse,
                                      Object mappedValue) throws Exception {
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        // 这里配合APP需求我只需要做登录检测即可
        if (subject != null && subject.isAuthenticated()) {
            // TODO 登录检测通过,这里可以添加一些自定义操作
            return Boolean.TRUE;
        }
        // 登录检测失败返货False后会进入下面的onAccessDenied()方法
        return Boolean.FALSE;
    }
    @Override
    protected boolean onAccessDenied(ServletRequest servletRequest, 
                                     ServletResponse servletResponse) throws Exception {
        PrintWriter out = null;
        try {
            // 这里就很简单了,向Response中写入Json响应数据,需要声明ContentType及编码格式
            servletResponse.setCharacterEncoding("UTF-8");
            servletResponse.setContentType("application/json; charset=utf-8");
            out = servletResponse.getWriter();
            out.write(JSONObject.toJSONString(R.error(code, message)));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (out != null) {
                out.close();
            }
        }
        return Boolean.FALSE;
    }
}

自定义过滤器写好了,现在需要把它交给Shiro管理:

@Bean
public ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean(SecurityManager securityManager) {
    ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean = new ShiroFilterFactoryBean();
    shiroFilterFactoryBean.setSecurityManager(securityManager);
    // 添加登录过滤器
    Map<String, Filter> filters = new LinkedHashMap<>();
    // 这里注释的一行是我这次踩的一个小坑,我一开始按下面这么配置产生一个我意料之外的问题
    // filters.put("authLogin", authLoginFilter());
    // 正确的配置是需要我们自己new出来,不能将这个Filter交给Spring管理,后面会说明
    filters.put("authLogin", new AuthLoginFilter(500, "未登录或登录超时"));
    shiroFilterFactoryBean.setFilters(filters);
    // 设置过滤规则
    Map<String, String> filterMap = new LinkedHashMap<>();
    filterMap.put("/api/login", "anon");
    filterMap.put("/api/**", "authLogin");
    shiroFilterFactoryBean.setFilterChainDefinitionMap(filterMap);
    return shiroFilterFactoryBean;
}

如此Shiro添加自定义过滤器就完成了。自定义的 Filter 可以添加多个以实现不同的需求,你仅仅需要在 filters 中将过滤器起好名字 put 进去,并在 filterChainMap 中添加过滤器别名和路径的映射就可以使用这个过滤器了。需要注意的一点就是 过滤器是从前往后顺序匹配 的,所以要把范围大的路径放在后面 put 进去。

到这里自定义Filter功能已经实现了,后面是采坑排查记录,不感兴趣可以跳过。

问题排查

前半段介绍了如何使用 Shiro 的自定义 Filter 功能实现过滤,在 Shiro 配置代码中我提了一句这次配置踩的一个小坑,如果我们将自定义的Filter交给Spring管理,会产生一些意料之外的问题。确实,通常在Spring项目中做配置时,我们都默认将Bean交由Spring管理,一般不会有什么问题,但是这次不一样,先看代码如下:

public ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean(SecurityManager securityManager) {
    ...
    filters.put("authLogin", authLoginFilter());
    ...
    filterMap.put("/api/login", "anon");
    filterMap.put("/api/**", "authLogin");
    ...
}
@Bean
public AuthLoginFilter authLoginFilter() {
    return new AuthLoginFilter(500, "未登录或登录超时");
}

这样配置后造成的现象是: 无论前面的过滤器是否放行,最终都会走到自定义的 AuthLoginFilter 过滤器 。

比如上面的配置,我们访问 /api/login 正常来讲会被 anon 匹配到 AnonymousFilter 中,这里是什么都没做直接放行的,但是放行后还会继续走到 AuthLoginFilter 中,怎么会这样,说好的按顺序匹配呢,怎么不按套路出牌。

打断点一路往上追溯,我们找到了 ApplicationFilterChain 这里,它是 Tomcat 所实现的一个 Java Servlet API 的规范。所有的请求都必须通过 filters 里的过滤器层层过滤后才会调用 Servlet 中的方法 service() 方法。这里包括Spring中的各种过滤器,全部都是注册到这里来的。

前面的四个Filter都是Spring的,第五个是 Shiro 的 ShiroFilterFactoryBean ,它的内部也维护了一个 filters ,用来保存 Shiro 内置的一些过滤器和我们自定义的过滤器, Tomcat 所维护的 filters 和 Shiro 维护的 filters 是一个父子层级的关系 , Shiro 中的 ShiroFilterFactoryBean 仅仅只是 Tomcat 里 filters 中的一员。点开看 ShiroFilterFactoryBean 查看,果然 Shiro 内置的一些过滤器全都按顺序排着呢,我们自定义的 AuthLoginFilter 在最后一个。

Shiro权限管理框架(五):自定义Filter实现及其问题排查记录

但是,再看看 Tomcat 中的第六个过滤器,居然也是我们自定义的 AuthLoginFilter ,它同时出现在 Tomcat 和 Shiro 的 filters 中,这样也就造成了前面提到的问题, Shiro 在匹配到 anon 之后确实会将请求放行,但是在外层 Tomcat 的 Filter 中依旧被匹配上了,造成的现象好像是 Shiro 的 Filter 配置规则失效了,其实这个问题跟 Shiro 并没有关系。

问题的根源找到了,想要解决这个问题必须找到这个自定义的 Filter 何时被添加到 Tomcat 的过滤器执行链中以及其原因。

追根溯源

关于这个问题我找到了 ServletContextInitializerBeans 这个类中,它在Spring启动时就会初始化,在它的构造方法中做了很多初始化相关的操作。至于这一系列初始化流程就不得不提 ServletContextInitializer 相关知识点了,关于它的内容完全可以另开一片博客细说了。先看看 ServletContextInitializerBeans 的构造方法:

@SafeVarargs
public ServletContextInitializerBeans(ListableBeanFactory beanFactory,
        Class<? extends ServletContextInitializer>... initializerTypes) {
    this.initializers = new LinkedMultiValueMap<>();
    this.initializerTypes = (initializerTypes.length != 0) ? Arrays.asList(initializerTypes)
            : Collections.singletonList(ServletContextInitializer.class);
    // 上面提到的Filter正是在这个方法开始一步步被添加到ApplicationFilterChain中的
    addServletContextInitializerBeans(beanFactory);
    addAdaptableBeans(beanFactory);
    List<ServletContextInitializer> sortedInitializers = this.initializers.values().stream()
            .flatMap((value) -> value.stream().sorted(AnnotationAwareOrderComparator.INSTANCE))
            .collect(Collectors.toList());
    this.sortedList = Collections.unmodifiableList(sortedInitializers);
    logMappings(this.initializers);
}

上面提到的 ApplicationFilterChain 中的 Filter 正是在 addServletContextInitializerBeans(beanFactory) 这个方法开始一步步被添加到 Filters 中的,限于篇幅这里就看一下关键步骤。

private void addServletContextInitializerBeans(ListableBeanFactory beanFactory) {
    for (Class<? extends ServletContextInitializer> initializerType : this.initializerTypes) {
        for (Entry<String, ? extends ServletContextInitializer> initializerBean : 
                // 这里根据type获取Bean列表并遍历
                getOrderedBeansOfType(beanFactory, initializerType)) {
            // 此处开始添加对应的ServletContextInitializer
            addServletContextInitializerBean(initializerBean.getKey(), initializerBean.getValue(), beanFactory);
        }
    }
}

addServletContextInitializerBeans(beanFactory) 一路走下去会到达 getOrderedBeansOfType() 方法中,然后调用了 beanFactory 的 getBeanNamesForType() ,默认的实现在 DefaultListableBeanFactory 中,这里所贴前后删减掉了无关代码:

private String[] doGetBeanNamesForType(ResolvableType type, boolean includeNonSingletons, boolean allowEagerInit) {
    List<String> result = new ArrayList<>();
    // 检查所有的Bean
    for (String beanName : this.beanDefinitionNames) {
        // 当这个Bean名称没有定义为其他bean的别名时,才进行匹配
        if (!isAlias(beanName)) {
            RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
            // 检查Bean的完整性,检测是否是抽象类,是否懒加载等等属性
            if (!mbd.isAbstract() && (allowEagerInit || (mbd.hasBeanClass() || !mbd.isLazyInit() || 
                    isAllowEagerClassLoading()) && !requiresEagerInitForType(mbd.getFactoryBeanName()))) {
                // 匹配的Bean是否是FactoryBean,对于FactoryBean,需要匹配它创建的对象
                boolean isFactoryBean = isFactoryBean(beanName, mbd);
                BeanDefinitionHolder dbd = mbd.getDecoratedDefinition();
                // 这里也是做完整性检查
                boolean matchFound = (allowEagerInit || !isFactoryBean || (dbd != null && !mbd.isLazyInit())
                    || containsSingleton(beanName)) && (includeNonSingletons || 
                    (dbd != null ? mbd.isSingleton() : isSingleton(beanName))) && isTypeMatch(beanName, type);
                if (!matchFound && isFactoryBean) {
                    // 对于FactoryBean,接下来尝试匹配FactoryBean实例本身
                    beanName = FACTORY_BEAN_PREFIX + beanName;
                    matchFound = (includeNonSingletons || mbd.isSingleton()) && isTypeMatch(beanName, type);
                }
                if (matchFound) {
                    result.add(beanName);
                }
            }
        }
    }
    return StringUtils.toStringArray(result);
}

到这里就是关键所在了,它会根据目标类型调用 isTypeMatch(beanName, type) 匹配每一个被Spring接管的 Bean , isTypeMatch 方法很长,这里就不贴了,有兴趣的可以自行去看看,它位于 AbstractBeanFactory 中。这里匹配的 type 就是 ServletContextInitializerBeans 遍历自构造方法中的 initializerTypes 列表。

从 doGetBeanNamesForType 出来后,再看这个方法:

private void addServletContextInitializerBean(String beanName,
        ServletContextInitializer initializer, ListableBeanFactory beanFactory) {
    if (initializer instanceof ServletRegistrationBean) {
        Servlet source = ((ServletRegistrationBean<?>) initializer).getServlet();
        addServletContextInitializerBean(Servlet.class, beanName, initializer,
                beanFactory, source);
    }
    else if (initializer instanceof FilterRegistrationBean) {
        Filter source = ((FilterRegistrationBean<?>) initializer).getFilter();
        addServletContextInitializerBean(Filter.class, beanName, initializer,
                beanFactory, source);
    }
    else if (initializer instanceof DelegatingFilterProxyRegistrationBean) {
        String source = ((DelegatingFilterProxyRegistrationBean) initializer)
                .getTargetBeanName();
        addServletContextInitializerBean(Filter.class, beanName, initializer,
                beanFactory, source);
    }
    else if (initializer instanceof ServletListenerRegistrationBean) {
        EventListener source = ((ServletListenerRegistrationBean<?>) initializer)
                .getListener();
        addServletContextInitializerBean(EventListener.class, beanName, initializer,
                beanFactory, source);
    }
    else {
        addServletContextInitializerBean(ServletContextInitializer.class, beanName,
                initializer, beanFactory, initializer);
    }
}

前面两个配置过 Filter 和 Servlet 的应该很熟悉, Spring 中添加自定义 Filter 经常这么用,添加 Servlet 同理:

@Bean
public FilterRegistrationBean xssFilterRegistration() {
    FilterRegistrationBean registration = new FilterRegistrationBean();
    registration.setDispatcherTypes(DispatcherType.REQUEST);
    registration.setFilter(new XxxFilter());
    registration.addUrlPatterns("/*");
    registration.setName("xxxFilter");
    return registration;
}

这样 Spring 就会将其添加到过滤器执行链中,当然这只是添加 Filter 的众多方式之一。

解决方案

那么问题的根源找到了,被 Spring 接管的 Bean 中所有的 Filter 都会被添加到 ApplicationFilterChain ,那我不让 Spring 接管我的 AuthLoginFilter 不就行了。如何做?配置的时候直接 new 出来,还记得前面的那两行代码吗:

// 这里注释的一行是我这次踩的一个小坑,我一开始按下面这么配置产生了一个我意料之外的问题
// filters.put("authLogin", authLoginFilter());
// 正确的配置是需要我们自己new出来,不能将这个Filter交给Spring管理
filters.put("authLogin", new AuthLoginFilter(500, "未登录或登录超时"));

OK,问题解决,就是这么简单。但就是这么小小的一个问题,在不清楚问题产生的原因的情况下,根本想不到是 Spring 接管 Filter 造成的,了解了底层,才能更好的排查问题。

尾巴

  • Shiro 中自定义 Filter 仅需要继承 AccessControlFilter 类后实现参与过滤的两个方法,再将其配置到 ShiroFilterFactoryBean 中即可。
  • 需要注意的点是,因为 Spring 的初始化机制,我们自定义的 Filter 如果被 Spring 接管,那么会被 Spring 添加到 ApplicationFilterChain 中, 导致这个自定义过滤器会被重复执行 ,也就是无论 Shiro 中的过滤器过滤结果如何,最后依旧会走到被添加到 ApplicationFilterChain 中的自定义过滤器。
  • 解决这个问题的方法非常简单, 不让 Spring 接管我们的 Filter ,直接 new 出来配置到 Shiro 中 即可。
  • 码海无涯,不进则退,日积跬步,以至千里。

Shiro系列博客项目源代码地址:

Gitee: https://gitee.com/guitu18/ShiroDemo

GitHub: https://github.com/guitu18/ShiroDemo

原文  http://www.cnblogs.com/guitu18/p/12163872.html
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