如果你经常阅读源码,你会发现 Java 的源码中到处都有类似于下面这一段代码
class File { // 判断一个磁盘文件是否存在 public boolean exists() { SecurityManager security = System.getSecurityManager(); if (security != null) { security.checkRead(path); } ... } } 复制代码
这明显是一个安全检查代码,检查的是你是否有访问磁盘路径的权限,为什么 Java 语言需要这样的安全检查代码呢?我们再看看客户端套接字的 connect 函数源码,它需要检查用户是否有connect 某个网络地址的权限
class Socket { public void connect(SocketAddress endpoint, int timeout) { ... SecurityManager security = System.getSecurityManager(); if (security != null) { if (epoint.isUnresolved()) security.checkConnect(epoint.getHostName(), port); else security.checkConnect(addr.getHostAddress(), port); } } ... } } 复制代码
再看服务端套接字的源码,它会检查端口的监听权限
class ServerSocket { public void bind(SocketAddress endpoint, int backlog) { ... SecurityManager security = System.getSecurityManager(); if (security != null) security.checkListen(epoint.getPort()); ... } } 复制代码
似乎所有和 IO 操作有关的方法调用都需要进行安全检查。跟 IO 操作相关的权限检查似乎还可以理解,不是所有的 IO 资源用户进程都是可以随意访问的。但是连环境变量都不让随意读,而且限制的还不是所有环境变量,而是某个具体的环境变量,这安全检查是不是有点过了?
class System { public static String getenv(String name) { SecurityManager sm = getSecurityManager(); if (sm != null) { sm.checkPermission(new RuntimePermission("getenv."+name)); } return ProcessEnvironment.getenv(name); } } 复制代码
这是因为 Java 的安全检查管理器和操作系统的权限检查不是一个概念,Java 编写的不只是服务端应用程序,它还可以作为客户端跑在浏览器上(Applet),它还可以以 app 的形式跑在手机上(J2ME),针对不同的平台 JVM 会使用不同的安全策略。对于 Applet 而言,受限尤其严苛,通常都不允许 Applet 来操作本地文件。待 Java 的安全检查通过后执行具体的 IO 操作时,操作系统还会继续进行权限检查。
我们平时在本地运行 java 程序时通常都不会默认打开安全检查器,需要执行 jvm 参数才会打开
$ java -Djava.security.manager xxx $ java -Djava.security.manager -DDjava.security.policy="${policypath}" 复制代码
因为安全限制条件可以定制,所以还需要提供具体的安全策略文件路径,默认的策略文件路径是 JAVA_HOME/jre/lib/security/java.policy,下面让我们来看看这个文件里都写了些什么
// 内置扩展库授权规则 // 表示 JAVA_HOME/jre/lib/ext/ 目录下的类库可以全权访问任意资源 // 包含 javax.swing.*, javax.xml.*, javax.crypto.* 等等 grant codeBase "file:${{java.ext.dirs}}/*" { permission java.security.AllPermission; }; // 其它类库授权规则 grant { // 允许线程调用自己的 stop 方法自杀 permission java.lang.RuntimePermission "stopThread"; // 允许程序监听 localhost 的随机可用端口,不允许随意订制端口 permission java.net.SocketPermission "localhost:0", "listen"; // 限制获取系统属性,下面一系列的配置都是只允许读部分内置属性 permission java.util.PropertyPermission "java.version", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.vendor", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.vendor.url", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.class.version", "read"; permission java.util.PropertyPermission "os.name", "read"; permission java.util.PropertyPermission "os.version", "read"; permission java.util.PropertyPermission "os.arch", "read"; permission java.util.PropertyPermission "file.separator", "read"; permission java.util.PropertyPermission "path.separator", "read"; permission java.util.PropertyPermission "line.separator", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.specification.version", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.specification.vendor", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.specification.name", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.vm.specification.version", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.vm.specification.vendor", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.vm.specification.name", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.vm.version", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.vm.vendor", "read"; permission java.util.PropertyPermission "java.vm.name", "read"; }; 复制代码
grant 如果提供了 codeBase 参数就是针对具体的类库来配置权限规则,如果没有指定 codeBase 就是针对所有其它类库配置的规则。
安全检查没有通过,那就会抛出 java.security.AccessControlException 异常。即使安全检查通过了,操作系统的权限检查仍然可能通不过,这时候又会抛出其它类型的异常。
授权规则采用白名单,依据上面的配置意味着启用默认安全策略的 JVM 将无法访问本地文件。如果需要访问本地文件,可以增加下面的规则
permission java.io.FilePermission "/etc/passwd", "read"; permission java.io.FilePermission "/etc/shadow", "read,write"; permission java.io.FilePermission "/xyz", "read,write,delete"; // 允许读所有文件 permission java.io.FilePermission "*", "read"; 复制代码
Permission 的配置参数正好对应了它的构造器参数
public FilePermission(String path, String actions) { super(path); init(getMask(actions)); } 复制代码
Java 默认安全规则分为几大模块,每个模块都有各自的配置参数
其中 AllPermission 表示打开所有权限。还有一个不速之客 HibernatePermission,它并不是内置的权限模块,它是 Hibernate 框架为自己订制的,这意味着安全规则是支持自定义扩展的。扩展也很简单,可以自己编写一个 Permission 子类,实现它的 4 个抽象方法。
abstract class Permission { // 权限名称,对于文件来说就是文件名,对于套接字来说就是套接字地址 // 它的意义是子类可定制的 private String name; // 当前权限对象是否隐含了 other 权限 // 比如 AllPermission 的这个方法总是返回 true public abstract boolean implies(Permission other); // equals 和 hashcode 用于权限比较 public abstract boolean equals(Object obj); public abstract int hashCode(); // 权限选项 read,write,xxx public abstract String getActions(); } class CustomPermission extends Permission { private String actions; CustomPermission(string name, string actions) { super(name) this.actions = actions; } ... } 复制代码
JVM 启动时会将 profile 里面定义的权限规则加载到权限池中,用户程序在特定的 API 方法里使用权限池来判断是否包含调用这个 API 的权限,最终会落实到调用权限池中每一个权限对象的 implies 方法来判断是否具备指定权限。
class CustomAPI { public void someMethod() { SecurityManager sec = System.getSecurityManager(); if(sec != null) { sec.CheckPermission(new CustomPermission("xname", "xactions")); } ... } } 复制代码
启用安全检查,将会降低程序的执行效率,如果 profile 里面定义的权限规则特别多,那么检查效率就会很慢,使用时注意安全检查要省着点使用。
沙箱的安全检查点非常多,下面列举一些常见的场景
如果你的服务端程序开启了安全检查,就需要在 policy 配置文件里打开很多安全设置,非常繁琐,而且配置多了,检查的性能也会产生一定损耗。这点有点类似 Android 的应用权限设置,在每个 Android 应用的配置文件里都需要罗列出一系列应用子权限。不过用 Java 来编写服务端程序似乎开启安全检查没有任何必要。