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Shiro學習(10)Session管理

Shiro提供了完整的企業級會話管理功能,不依賴於底層容器(如web容器tomcat),不管JavaSE還是JavaEE環境都可以使用,提供了會話管理、會話事件監聽、會話儲存/持久化、容器無關的叢集、失效/過期支援、對Web的透明支援、SSO單點登入的支援等特性。即直接使用Shiro的會話管理可以直接替換如Web容器的會話管理。

會話
所謂會話,即使用者訪問應用時保持的連線關係,在多次互動中應用能夠識別出當前訪問的使用者是誰,且可以在多次互動中儲存一些資料。如訪問一些網站時登入成功後,網站可以記住使用者,且在退出之前都可以識別當前使用者是誰。

Shiro的會話支援不僅可以在普通的JavaSE應用中使用,也可以在JavaEE應用中使用,如web應用。且使用方式是一致的。
Java程式碼

login("classpath:shiro.ini", "zhang", "123");  
Subject subject = SecurityUtils.getSubject();  
Session session = subject.getSession(); 

登入成功後使用Subject.getSession()即可獲取會話;其等價於Subject.getSession(true),即如果當前沒有建立Session物件會建立一個;另外Subject.getSession(false),如果當前沒有建立Session則返回null(不過預設情況下如果啟用會話儲存功能的話在建立Subject時會主動建立一個Session)。

Java程式碼

session.getId();  

獲取當前會話的唯一標識。

Java程式碼

session.getHost();  

獲取當前Subject的主機地址,該地址是通過HostAuthenticationToken.getHost()提供的。

Java程式碼

session.getTimeout();  
session.setTimeout(毫秒);  

獲取/設定當前Session的過期時間;如果不設定預設是會話管理器的全域性過期時間。

Java程式碼

session.getStartTimestamp();  
session.getLastAccessTime
();

獲取會話的啟動時間及最後訪問時間;如果是JavaSE應用需要自己定期呼叫session.touch()去更新最後訪問時間;如果是Web應用,每次進入ShiroFilter都會自動呼叫session.touch()來更新最後訪問時間。

Java程式碼

session.touch();  
session.stop(); 

更新會話最後訪問時間及銷燬會話;當Subject.logout()時會自動呼叫stop方法來銷燬會話。如果在web中,呼叫javax.servlet.http.HttpSession. invalidate()也會自動呼叫Shiro Session.stop方法進行銷燬Shiro的會話。

Java程式碼

session.setAttribute("key", "123");  
Assert.assertEquals("123", session.getAttribute("key"));  
session.removeAttribute("key"); 

設定/獲取/刪除會話屬性;在整個會話範圍內都可以對這些屬性進行操作。

Shiro提供的會話可以用於JavaSE/JavaEE環境,不依賴於任何底層容器,可以獨立使用,是完整的會話模組。

會話管理器
會話管理器管理著應用中所有Subject的會話的建立、維護、刪除、失效、驗證等工作。是Shiro的核心元件,頂層元件SecurityManager直接繼承了SessionManager,且提供了SessionsSecurityManager實現直接把會話管理委託給相應的SessionManager,DefaultSecurityManager及DefaultWebSecurityManager預設SecurityManager都繼承了SessionsSecurityManager。

SecurityManager提供瞭如下介面:

Java程式碼

Session start(SessionContext context); //啟動會話  
Session getSession(SessionKey key) throws SessionException; //根據會話Key獲取會話

另外用於Web環境的WebSessionManager又提供瞭如下介面:

Java程式碼

boolean isServletContainerSessions();//是否使用Servlet容器的會話  

Shiro還提供了ValidatingSessionManager用於驗資並過期會話:
Java程式碼

void validateSessions();//驗證所有會話是否過期  

這裡寫圖片描述

Shiro提供了三個預設實現:
DefaultSessionManager:DefaultSecurityManager使用的預設實現,用於JavaSE環境;
ServletContainerSessionManager:DefaultWebSecurityManager使用的預設實現,用於Web環境,其直接使用Servlet容器的會話;
DefaultWebSessionManager:用於Web環境的實現,可以替代ServletContainerSessionManager,自己維護著會話,直接廢棄了Servlet容器的會話管理。

替換SecurityManager預設的SessionManager可以在ini中配置(shiro.ini):

Java程式碼
[main]

sessionManager=org.apache.shiro.session.mgt.DefaultSessionManager  
securityManager.sessionManager=$sessionManager 

Web環境下的ini配置(shiro-web.ini):

Java程式碼

[main]  
sessionManager=org.apache.shiro.web.session.mgt.ServletContainerSessionManager  
securityManager.sessionManager=$sessionManager  

另外可以設定會話的全域性過期時間(毫秒為單位),預設30分鐘:

Java程式碼

sessionManager. globalSessionTimeout=1800000   

預設情況下globalSessionTimeout將應用給所有Session。可以單獨設定每個Session的timeout屬性來為每個Session設定其超時時間。

另外如果使用ServletContainerSessionManager進行會話管理,Session的超時依賴於底層Servlet容器的超時時間,可以在web.xml中配置其會話的超時時間(分鐘為單位):
Java程式碼

<session-config>  
  <session-timeout>30</session-timeout>  
</session-config>  

在Servlet容器中,預設使用JSESSIONID Cookie維護會話,且會話預設是跟容器繫結的;在某些情況下可能需要使用自己的會話機制,此時我們可以使用DefaultWebSessionManager來維護會話:
Java程式碼

sessionIdCookie=org.apache.shiro.web.servlet.SimpleCookie  
sessionManager=org.apache.shiro.web.session.mgt.DefaultWebSessionManager  
sessionIdCookie.name=sid  
#sessionIdCookie.domain=sishuok.com  
#sessionIdCookie.path=  
sessionIdCookie.maxAge=1800  
sessionIdCookie.httpOnly=true  
sessionManager.sessionIdCookie=$sessionIdCookie  
sessionManager.sessionIdCookieEnabled=true  
securityManager.sessionManager=$sessionManager  

sessionIdCookie是sessionManager建立會話Cookie的模板:
sessionIdCookie.name:設定Cookie名字,預設為JSESSIONID;
sessionIdCookie.domain:設定Cookie的域名,預設空,即當前訪問的域名;
sessionIdCookie.path:設定Cookie的路徑,預設空,即儲存在域名根下;
sessionIdCookie.maxAge:設定Cookie的過期時間,秒為單位,預設-1表示關閉瀏覽器時過期Cookie;
sessionIdCookie.httpOnly:如果設定為true,則客戶端不會暴露給客戶端指令碼程式碼,使用HttpOnly cookie有助於減少某些型別的跨站點指令碼攻擊;此特性需要實現了Servlet 2.5 MR6及以上版本的規範的Servlet容器支援;
sessionManager.sessionIdCookieEnabled:是否啟用/禁用Session Id Cookie,預設是啟用的;如果禁用後將不會設定Session Id Cookie,即預設使用了Servlet容器的JSESSIONID,且通過URL重寫(URL中的“;JSESSIONID=id”部分)儲存Session Id。

另外我們可以如“sessionManager. sessionIdCookie.name=sid”這種方式操作Cookie模板。

會話監聽器
會話監聽器用於監聽會話建立、過期及停止事件:
Java程式碼

public class MySessionListener1 implements SessionListener {  
    @Override  
    public void onStart(Session session) {//會話建立時觸發  
        System.out.println("會話建立:" + session.getId());  
    }  
    @Override  
    public void onExpiration(Session session) {//會話過期時觸發  
        System.out.println("會話過期:" + session.getId());  
    }  
    @Override  
    public void onStop(Session session) {//退出/會話過期時觸發  
        System.out.println("會話停止:" + session.getId());  
    }    
}  

如果只想監聽某一個事件,可以繼承SessionListenerAdapter實現:
Java程式碼

public class MySessionListener2 extends SessionListenerAdapter {  
    @Override  
    public void onStart(Session session) {  
        System.out.println("會話建立:" + session.getId());  
    }  
}  

在shiro-web.ini配置檔案中可以進行如下配置設定會話監聽器:
Java程式碼

sessionListener1=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter10.web.listener.MySessionListener1  
sessionListener2=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter10.web.listener.MySessionListener2  
sessionManager.sessionListeners=$sessionListener1,$sessionListener2  

會話儲存/持久化
Shiro提供SessionDAO用於會話的CRUD,即DAO(Data Access Object)模式實現:
Java程式碼

//如DefaultSessionManager在建立完session後會呼叫該方法;如儲存到關係資料庫/檔案系統/NoSQL資料庫;即可以實現會話的持久化;返回會話ID;主要此處返回的ID.equals(session.getId());  
Serializable create(Session session);  
//根據會話ID獲取會話  
Session readSession(Serializable sessionId) throws UnknownSessionException;  
//更新會話;如更新會話最後訪問時間/停止會話/設定超時時間/設定移除屬性等會呼叫  
void update(Session session) throws UnknownSessionException;  
//刪除會話;當會話過期/會話停止(如使用者退出時)會呼叫  
void delete(Session session);  
//獲取當前所有活躍使用者,如果使用者量多此方法影響效能  
Collection<Session> getActiveSessions();   

Shiro內嵌瞭如下SessionDAO實現:
這裡寫圖片描述
AbstractSessionDAO提供了SessionDAO的基礎實現,如生成會話ID等;CachingSessionDAO提供了對開發者透明的會話快取的功能,只需要設定相應的CacheManager即可;MemorySessionDAO直接在記憶體中進行會話維護;而EnterpriseCacheSessionDAO提供了快取功能的會話維護,預設情況下使用MapCache實現,內部使用ConcurrentHashMap儲存快取的會話。

可以通過如下配置設定SessionDAO:
Java程式碼

sessionDAO=org.apache.shiro.session.mgt.eis.EnterpriseCacheSessionDAO  
sessionManager.sessionDAO=$sessionDAO   

Shiro提供了使用Ehcache進行會話儲存,Ehcache可以配合TerraCotta實現容器無關的分散式叢集。

首先在pom.xml裡新增如下依賴:
Java程式碼

<dependency>  
    <groupId>org.apache.shiro</groupId>  
    <artifactId>shiro-ehcache</artifactId>  
    <version>1.2.2</version>  
</dependency>   

接著配置shiro-web.ini檔案:
Java程式碼

sessionDAO=org.apache.shiro.session.mgt.eis.EnterpriseCacheSessionDAO  
sessionDAO. activeSessionsCacheName=shiro-activeSessionCache  
sessionManager.sessionDAO=$sessionDAO  
cacheManager = org.apache.shiro.cache.ehcache.EhCacheManager  
cacheManager.cacheManagerConfigFile=classpath:ehcache.xml  
securityManager.cacheManager = $cacheManager   

sessionDAO. activeSessionsCacheName:設定Session快取名字,預設就是shiro-activeSessionCache;
cacheManager:快取管理器,用於管理快取的,此處使用Ehcache實現;
cacheManager.cacheManagerConfigFile:設定ehcache快取的配置檔案;
securityManager.cacheManager:設定SecurityManager的cacheManager,會自動設定實現了CacheManagerAware介面的相應物件,如SessionDAO的cacheManager;

然後配置ehcache.xml:
Java程式碼 收藏程式碼

<cache name="shiro-activeSessionCache"  
       maxEntriesLocalHeap="10000"  
       overflowToDisk="false"  
       eternal="false"  
       diskPersistent="false"  
       timeToLiveSeconds="0"  
       timeToIdleSeconds="0"  
       statistics="true"/>   

Cache的名字為shiro-activeSessionCache,即設定的sessionDAO的activeSessionsCacheName屬性值。

另外可以通過如下ini配置設定會話ID生成器:
Java程式碼

sessionIdGenerator=org.apache.shiro.session.mgt.eis.JavaUuidSessionIdGenerator  
sessionDAO.sessionIdGenerator=$sessionIdGenerator   

用於生成會話ID,預設就是JavaUuidSessionIdGenerator,使用java.util.UUID生成。

如果自定義實現SessionDAO,繼承CachingSessionDAO即可:
Java程式碼

public class MySessionDAO extends CachingSessionDAO {  
    private JdbcTemplate jdbcTemplate = JdbcTemplateUtils.jdbcTemplate();  
     protected Serializable doCreate(Session session) {  
        Serializable sessionId = generateSessionId(session);  
        assignSessionId(session, sessionId);  
        String sql = "insert into sessions(id, session) values(?,?)";  
        jdbcTemplate.update(sql, sessionId, SerializableUtils.serialize(session));  
        return session.getId();  
    }  
protected void doUpdate(Session session) {  
    if(session instanceof ValidatingSession && !((ValidatingSession)session).isValid()) {  
        return; //如果會話過期/停止 沒必要再更新了  
    }  
        String sql = "update sessions set session=? where id=?";  
        jdbcTemplate.update(sql, SerializableUtils.serialize(session), session.getId());  
    }  
    protected void doDelete(Session session) {  
        String sql = "delete from sessions where id=?";  
        jdbcTemplate.update(sql, session.getId());  
    }  
    protected Session doReadSession(Serializable sessionId) {  
        String sql = "select session from sessions where id=?";  
        List<String> sessionStrList = jdbcTemplate.queryForList(sql, String.class, sessionId);  
        if(sessionStrList.size() == 0) return null;  
        return SerializableUtils.deserialize(sessionStrList.get(0));  
    }  
}   

doCreate/doUpdate/doDelete/doReadSession分別代表建立/修改/刪除/讀取會話;此處通過把會話序列化後儲存到資料庫實現;接著在shiro-web.ini中配置:
Java程式碼

sessionDAO=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter10.session.dao.MySessionDAO  

其他設定和之前一樣,因為繼承了CachingSessionDAO;所有在讀取時會先查快取中是否存在,如果找不到才到資料庫中查詢。

會話驗證
Shiro提供了會話驗證排程器,用於定期的驗證會話是否已過期,如果過期將停止會話;出於效能考慮,一般情況下都是獲取會話時來驗證會話是否過期並停止會話的;但是如在web環境中,如果使用者不主動退出是不知道會話是否過期的,因此需要定期的檢測會話是否過期,Shiro提供了會話驗證排程器SessionValidationScheduler來做這件事情。

可以通過如下ini配置開啟會話驗證:
Java程式碼

sessionValidationScheduler=org.apache.shiro.session.mgt.ExecutorServiceSessionValidationScheduler  
sessionValidationScheduler.interval = 3600000  
sessionValidationScheduler.sessionManager=$sessionManager  
sessionManager.globalSessionTimeout=1800000  
sessionManager.sessionValidationSchedulerEnabled=true  
sessionManager.sessionValidationScheduler=$sessionValidationScheduler   

sessionValidationScheduler:會話驗證排程器,sessionManager預設就是使用ExecutorServiceSessionValidationScheduler,其使用JDK的ScheduledExecutorService進行定期排程並驗證會話是否過期;
sessionValidationScheduler.interval:設定排程時間間隔,單位毫秒,預設就是1小時;
sessionValidationScheduler.sessionManager:設定會話驗證排程器進行會話驗證時的會話管理器;
sessionManager.globalSessionTimeout:設定全域性會話超時時間,預設30分鐘,即如果30分鐘內沒有訪問會話將過期;
sessionManager.sessionValidationSchedulerEnabled:是否開啟會話驗證器,預設是開啟的;
sessionManager.sessionValidationScheduler:設定會話驗證排程器,預設就是使用ExecutorServiceSessionValidationScheduler。

Shiro也提供了使用Quartz會話驗證排程器:
Java程式碼

sessionValidationScheduler=org.apache.shiro.session.mgt.quartz.QuartzSessionValidationScheduler  
sessionValidationScheduler.sessionValidationInterval = 3600000  
sessionValidationScheduler.sessionManager=$sessionManager   

使用時需要匯入shiro-quartz依賴:
Java程式碼

<dependency>  
     <groupId>org.apache.shiro</groupId>  
     <artifactId>shiro-quartz</artifactId>  
     <version>1.2.2</version>  
</dependency>  

如上會話驗證排程器實現都是直接呼叫AbstractValidatingSessionManager 的validateSessions方法進行驗證,其直接呼叫SessionDAO的getActiveSessions方法獲取所有會話進行驗證,如果會話比較多,會影響效能;可以考慮如分頁獲取會話並進行驗證,如com.github.zhangkaitao.shiro.chapter10.session.scheduler.MySessionValidationScheduler:
Java程式碼

//分頁獲取會話並驗證  
String sql = "select session from sessions limit ?,?";  
int start = 0; //起始記錄  
int size = 20; //每頁大小  
List<String> sessionList = jdbcTemplate.queryForList(sql, String.class, start, size);  
while(sessionList.size() > 0) {  
  for(String sessionStr : sessionList) {  
    try {  
      Session session = SerializableUtils.deserialize(sessionStr);  
      Method validateMethod =   
        ReflectionUtils.findMethod(AbstractValidatingSessionManager.class,   
            "validate", Session.class, SessionKey.class);  
      validateMethod.setAccessible(true);  
      ReflectionUtils.invokeMethod(validateMethod,   
        sessionManager, session, new DefaultSessionKey(session.getId()));  
    } catch (Exception e) {  
        //ignore  
    }  
  }  
 start = start + size;  
  sessionList = jdbcTemplate.queryForList(sql, String.class, start, size);  
}   

其直接改造自ExecutorServiceSessionValidationScheduler,如上程式碼是驗證的核心程式碼,可以根據自己的需求改造此驗證排程器器;ini的配置和之前的類似。

如果在會話過期時不想刪除過期的會話,可以通過如下ini配置進行設定:
Java程式碼

sessionManager.deleteInvalidSessions=false  

預設是開啟的,在會話過期後會呼叫SessionDAO的delete方法刪除會話:如會話時持久化儲存的,可以呼叫此方法進行刪除。

如果是在獲取會話時驗證了會話已過期,將丟擲InvalidSessionException;因此需要捕獲這個異常並跳轉到相應的頁面告訴使用者會話已過期,讓其重新登入,如可以在web.xml配置相應的錯誤頁面:
Java程式碼

<error-page>  
    <exception-type>org.apache.shiro.session.InvalidSessionException</exception-type>  
    <location>/invalidSession.jsp</location>  
</error-page>  

sessionFactory
sessionFactory是建立會話的工廠,根據相應的Subject上下文資訊來建立會話;預設提供了SimpleSessionFactory用來建立SimpleSession會話。

首先自定義一個Session:
Java程式碼

public class OnlineSession extends SimpleSession {  
    public static enum OnlineStatus {  
        on_line("線上"), hidden("隱身"), force_logout("強制退出");  
        private final String info;  
        private OnlineStatus(String info) {  
            this.info = info;  
        }  
        public String getInfo() {  
            return info;  
        }  
    }  
    private String userAgent; //使用者瀏覽器型別  
    private OnlineStatus status = OnlineStatus.on_line; //線上狀態  
    private String systemHost; //使用者登入時系統IP  
    //省略其他  
}   

OnlineSession用於儲存當前登入使用者的線上狀態,支援如離線等狀態的控制。

接著自定義SessionFactory:
Java程式碼

public class OnlineSessionFactory implements SessionFactory {  

    @Override  
    public Session createSession(SessionContext initData) {  
        OnlineSession session = new OnlineSession();  
        if (initData != null && initData instanceof WebSessionContext) {  
            WebSessionContext sessionContext = (WebSessionContext) initData;  
            HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) sessionContext.getServletRequest();  
            if (request != null) {  
                session.setHost(IpUtils.getIpAddr(request));  
                session.setUserAgent(request.getHeader("User-Agent"));  
                session.setSystemHost(request.getLocalAddr() + ":" + request.getLocalPort());  
            }  
        }  
        return session;  
    }  
}   

根據會話上下文建立相應的OnlineSession。

最後在shiro-web.ini配置檔案中配置:
Java程式碼

sessionFactory=org.apache.shiro.session.mgt.OnlineSessionFactory  
sessionManager.sessionFactory=$sessionFactory