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如何使用Java Security Manager？

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使用Java SecurityManager可帮助我们确保Java应用程序的安全性，本文将详细讲解如何使用Java SecurityManager。

1. SecurityManager简介

Java提供了一个名为SecurityManager的类，它控制着Java应用程序的访问权限。通过SecurityManager，我们可以对Java程序进行细粒度的安全控制。SecurityManager在Java中的作用如下：

  • 检查访问权限：控制文件读写、网络访问、线程创建等操作是否有访问权限；
  • 校验类加载：确保应用程序只加载可信的类，并验证代码的来源和完整性；
  • 中断执行：在发现安全问题时，中断执行。

2. 使用SecurityManager

2.1 启用SecurityManager

Java SecurityManager默认未启用，我们需要手动启用，步骤如下：

System.setSecurityManager(new SecurityManager());

2.2 配置安全策略

在启用SecurityManager后，我们需要为应用程序配置一个安全策略。 安全策略通常使用Java策略文件（.policy文件）配置，其中指定了允许和拒绝访问的权限列表。下面是一个简单的策略文件例子：

grant {
    //允许所有的访问
    permission java.security.AllPermission;
};

2.3 策略文件格式

.policy文件的格式是规范的语法，决定了如何分配和授权Java应用程序的权限。下面是一个简单的.policy文件运作原理：

  • 多个条目构成了文件，每一条包含了一个权限配置；
  • 权限配置包含授权代码根、代码基、权限和一个可选的签名；
  • 规则遵守由一个分号分隔的代码，关键字和名称，授权指令根据法定指令命名传递。

例如，下面的语句配置了只允许访问特定目录下的文件：

grant codeBase "file:/var/www/mysite/mylibs/*" {
  permission java.io.FilePermission "/var/www/mysite/-", "read";
};

3. SecurityManager示例

下面是两个SecurityManager示例：

3.1 控制系统调用

假设应用程序中有个线程直接调用了操作系统的C库，使用SecurityManager可以控制Java程序访问操作系统C库时会发生什么。

import java.security.Permission;
import java.security.SecurityPermission;

public class TestSecurityManager extends SecurityManager {

    @Override
    public void checkExit(int status) {
        throw new SecurityException("checkExit denied");
    }

    @Override
    public void checkSecurityAccess(String target) {
        if (target.startsWith("exitVM")) {
            throw new SecurityException("checkSecurityAccess denied");
        }
    }

    @Override
    public void checkPermission(Permission permission) {
        if (permission instanceof SecurityPermission) {
            return;
        }
        throw new SecurityException("checkPermission denied");
    }

    @Override
    public void checkPermission(Permission permission, Object context) {
        checkPermission(permission);
    }
}

在这个SecurityManager当中，我们覆盖了checkPermission方法，当权限被请求时检查是否允许访问操作系统C库。我们还覆盖了checkSecurityAccess方法，检查是否允许退出虚拟机。最后，我们定义了checkExit方法，当应用程序尝试退出时会出现SecurityException。

3.2 控制访问文件

假设我们需要创建一个新的安全策略文件，以控制Java程序对文件的访问权限。

import java.io.FilePermission;
import java.security.AccessControlContext;
import java.security.AccessController;
import java.security.Permission;
import java.security.Permissions;

public class TestFilePermissions {
    public static void main(String[] args) {
        String userDir = System.getProperty("user.dir");
        Permissions permissions = new Permissions();
        permissions.add(new FilePermission(userDir + "/-", "read"));
        permissions.add(new FilePermission(userDir + "/-", "write"));
        AccessControlContext acc = new AccessControlContext(
                new ProtectionDomain[]{new ProtectionDomain(null, permissions)});
        AccessController.doPrivileged(() -> {
            System.setProperty("java.home", userDir);
            return null;
        }, acc);
    }
}

在这个SecurityManager当中，我们创建了一个新的ProtectionDomain，包含了条目的委托对象和许可集的组合。我们可以使用AccessController.doPrivileged方法来运行代码块，并将许可集传递给访问控制和安全管理器，以确认总体上的访问。

结语

本文详细介绍了SecurityManager的相关内容，包括启用SecurityManager、配置安全策略文件、策略文件格式和两个SecurityManager示例（控制系统调用和控制访问文件）。在开发过程中，我们应该遵循最佳安全实践，使用SecurityManager来确保Java应用程序的安全。

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