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Django的用户模块与权限系统

一 导言

设计一个好的用户系统往往不是那么容易,Django提供的用户系统可以快速实现基本的功能,并可以在此基础上继续扩展以满足我们的需求。

先看看Django的用户系统都提供哪些功能:

  • 提供用户模块(User Model)
  • 权限验证(默认添加已有模块的增加删除修改权限)
  • 用户组与组权限功能
  • 用户鉴权与登录功能
  • 与用户登录验证相关的一些函数与装饰方法

如配置了Django的用户系统,仅需调用Django提供的几个函数,便可实现用户的登录,注销,权限验证等功能。例如以下情景

1.登录

# some_view.py
from django.contrib.auth import authenticate, login

def login(request):
    username = request.POST['username']
    password = request.POST['password']

    # Django提供的authenticate函数,验证用户名和密码是否在数据库中匹配
    user = authenticate(username=username, password=password)

    if user is not None:
        # Django提供的login函数,将当前登录用户信息保存到会话key中
        login(request, user)

        # 进行登录成功的操作,重定向到某处等
        ...
    else:
        # 返回用户名和密码错误信息
        ...

2.注销

# some_view.py
from django.contrib.auth import logout

def logout(request):
    # logout函数会清除当前用户保存在会话中的信息
    logout(request)

3.验证是否登录

# some_view.py

def some_fuction(request):
    user = request.user
    if user.is_authenticated:
        # 已登录用户,可以往下进行操作
    else:
        # 返回要求登录信息

4.验证是否有权限

# some_view.py

def some_fuction(request):
    user = request.user
    if user.has_perm('myapp.change_bar'):
        # 有权限,可以往下进行操作
    else:
        # 返回禁止访问等信息

二 用户模块

Django的用户模块类定义在auth应用中,如要直接使用Django的用户类,在setting配置文件中的INSTALLAPP添加一行django.contrib.auth

这样就可以在代码中直接用User类创建用户:

from django.contrib.auth.models import User
user = User.objects.create_user('john', '[email protected]', 'johnpassword')
user.last_name = 'Lennon'
user.save()

看看Django的源码User类定义了什么属性:

class User(AbstractUser):
    """
    Users within the Django authentication system are represented by this
    model.
    Username, password and email are required. Other fields are optional.
    """
    class Meta(AbstractUser.Meta):
        swappable = 'AUTH_USER_MODEL'

…,啥都没有?

注意到User类继承AbstractUser类, 用户名和密码信息等定义在父类了。所以再看看AbstractUser类的定义, 限于篇幅仅列出其中一部分,源码在https://github.com/django/django/blob/master/django/contrib/auth/models.py

class AbstractUser(AbstractBaseUser, PermissionsMixin):
    username = models.CharField(
        _('username'),
        max_length=150,
        unique=True,
        help_text=_('Required. 150 characters or fewer. Letters, digits and @/./+/-/_ only.'),
        validators=[username_validator],
        error_messages={
            'unique': _("A user with that username already exists."),
        },
    )
    first_name = models.CharField(_('first name'), max_length=30, blank=True)
    last_name = models.CharField(_('last name'), max_length=30, blank=True)
    email = models.EmailField(_('email address'), blank=True)
    date_joined = models.DateTimeField(_('date joined'), default=timezone.now)
....

可以看到AbstractUser类中定义了username这个字段了,另外还有email、first_name、last_name等。AbstractUser类还继承AbstractBaseUser和PermissionsMixin类,AbstractBaseUser类提供password字段及将密码加密保存的相关方法,PermissionsMixin类提供User类权限认证功能。

总的来说,一个User类,定义了以下字段:

  • username: 用户名
  • password: 密码
  • first_name: 姓名
  • last_name: 姓名
  • email: 邮箱
  • groups: Group类多对多的关系对象管理器
  • user_permissions: Permission类多对多的关系对象管理器
  • is_staff: 是否工作人员
  • is_active: 是否激活
  • is_superuser: 是否管理员
  • last_login: 最近登录时间
  • date_joined: 注册时间

另外,生成一个User实例,可以使用以下属性:

  • is_authenticated: 只读,用来判断用户是否存在。只有AnonymousUser类这个属性为False。
  • is_anonymous: 就是用来区分 User 和 AnonymousUser 对象而已。

User类提供了许多方法方便我们执行各种操作:

  • set_password(raw_password): 可以将password转成hash值,记得再调用user.save()保存。
  • check_password(raw_password): 相反,将原生密码与保存在数据库中hash值密码对比(直接对比肯定不相同的)。
  • has_perm(perm, obj=None),has_perms(perm_list, obj=None): 验证该用户是否拥有某个权限或者权限列表
  • get_all_permissions(obj=None): 返回该用户拥有的所有权限

三 验证与登录用户

验证用户名和密码看起来很简单,对比提交的用户名和密码与数据库保存的一致即可。

如:

# some_view.py
def some_fuction(request):
    username = request.POST['username']
    password = request.POST['password']
    try:
        user = User.objects.get(username=username, password=password)
    except ObjectNotExists:
        # 用户名和密码不匹配一个用户

    ...

由于密码已经进行hash后保存,上述代码还得先把提交的password值先hash再去数据库中搜索,总得多写了一些代码。这些Django都已经考虑到了, 提供了一个authenticate函数验证是否存在该用户,就像导言的实例代码:

# some_view.py
from django.contrib.auth import authenticate, login

def login(request):
    username = request.POST['username']
    password = request.POST['password']
    user = authenticate(username=username, password=password)
    if user is not None:
        login(request, user)
        ...
    else:
        ...

这里重点说明一下authenticate和login函数。

1.authenticate(**credentials)

传入待验证的参数,默认是username和password,它会调用系统配置里的每一个authentication backend进行验证,验证通过返回一个User实例,否则返回None。

每一个authentication backend指认证后端,在setting.py中配置的AUTHENTICATION_BACKENDS变量,默认是[‘django.contrib.auth.backends.ModelBackend’],可以增加自定义的认证后端,或者使用第三方提供的。authenticate函数会按顺序调用每一个进行验证,如果第一个没有通过,它会使用第二个进行验证,直到所有的认证后端都失败后才返回None。

看看这个ModelBackend类如何返回认证用户(再次缩减源码):

class ModelBackend(object):
    def authenticate(self, request, username=None, password=None, **kwargs):
        if username is None:
            username = kwargs.get(UserModel.USERNAME_FIELD)
        try:
            user = UserModel._default_manager.get_by_natural_key(username)
        except UserModel.DoesNotExist:

            UserModel().set_password(password)
        else:
            if user.check_password(password) and self.user_can_authenticate(user):
                return user
# ...

实际上authenticate函数会调用每一个authentication backend类的authenticate方法, ModelBackend类与我们之前的验证方法稍有不同,它先从数据库用户表中取出与username对应的一个User实例,再通过User的check_password方法验证password是否正确,并返回这个User实例。

2.login(request, user, backend=None)

接收HttpRequest对象和一个User对象,login函数会将当前用户信息保存到会话cookie中,所以要使用Django用户系统的所有功能,也得安装Django默认的会话APP。

看看login函数做了什么:

def login(request, user, backend=None):
    # (清空当前的session信息)
    # ...
    request.session[SESSION_KEY] = user._meta.pk.value_to_string(user)
    request.session[BACKEND_SESSION_KEY] = backend
    request.session[HASH_SESSION_KEY] = session_auth_hash
    if hasattr(request, 'user'):
       request.user = user
    rotate_token(request)
    user_logged_in.send(sender=user.__class__, request=request, user=user)

login函数将当前用户的一个唯一标识信息保存在request.session的SESSION_KEY中, 下次请求时即可从会话cookie中拿到当前登录的用户对象。

如果要求登录用户才能访问相应的View,可以这么写:

from django.conf import settings
from django.shortcuts import redirect

def my_view(request):
    if not request.user.is_authenticated:
        return redirect('%s?next=%s' % (settings.LOGIN_URL, request.path))

通过login函数可以将用户信息保存在会话中,当下一个请求到达view前,Django的会话中间件从会话cookie中取出用户对象,并赋值给request.user。这样,已登录的用户request.user.is_authenticated值为True,可以进行相应的操作。未登录用户request.user返回一个AnonymousUser对象,它的is_authenticated属性值永远为False,那么要将这个请求重定向到登录页面。

这两行代码可以通过在view函数上加一个装饰器实现,如

@login_required
def my_view(request):
    ...

装饰器login_required(redirect_field_name='next', login_url=None), 可传入login_url参数设置未登录用户的请求重定向的地址,否则重定向到settings.LOGIN_URL。

四 权限认证

User模型有两个多对多关系的字段: groups 和 user_permissions, 它们与Pemission模型有关。User与Pemission、User与Permission、Group与Permission均是多对多关系, Permission定义了具体的权限,其字段如下:

class Permission(models.Model):
    name = models.CharField(_('name'), max_length=255)      # 权限名称(用作显示)
    content_type = models.ForeignKey(       # 内容类型: 每个模型对应一个内容类型,用于定位指定模型
        ContentType,
        models.CASCADE,
        verbose_name=_('content type'),
    )
    codename = models.CharField(_('codename'), max_length=100)   # 权限的代码名称,用在如has_permission函数参数

给一个用户添加、删除权限很简单: myuser.user_permissions.set([permission_list]) myuser.user_permissions.add(permission, permission, …) myuser.user_permissions.remove(permission, permission, …) myuser.user_permissions.clear()

其中,permission是具体的permission对象。 也可以通过用户所在的组添加相应的权限: group.permissions.set([permission_list]) group.permissions.add(permission, permission, …) group.permissions.remove(permission, permission, …) group.permissions.clear()

只要这个用户加入该组也拥有组权限。通过User对象的get_all_permissions(obj=None)方法可以获得该用户的所有权限列表(字符列表),也可以通过get_group_permissions(obj=None)获得对应的组权限列表。

我们更经常要做的是在view中执行操作之前验证用户是否拥有指定权限,这里一般用到User对象的has_perm(perm, obj=None)方法或者has_perms(perm_list, obj=None)判断。

has_perm(perm, obj=None)方法中perm是”."格式的权限字符串, 如果有这个权限,方法会返回True。同样,`has_perms(perm_list, obj=None)`方法中perm_list中是"."格式的权限字符串列表。

同login_required装饰器,权限认证也有对应的permission_required装饰器:

permission_required(perm, login_url=None, raise_exception=False)

如果raise_exception=True, 权限没有认证通过则抛出PermissionDenied异常,返回默认的403页面。

Done.

下面一篇讲解如何定制自己的用户模块。