Spring Boot实现数据加密脱敏：注解 + 反射 + AOP

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2024-04-15 14:04 74阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*   *  1. 引言
     *  2. 数据加密和脱敏的需求
     *  3. Spring Boot项目初始化
     *  4. 敏感数据加密注解设计
     *  5. 实现加密和脱敏的工具类
     *  6. 实体类和加密脱敏注解的使用
     *  7. 利用AOP实现加密和脱敏
     *  8. 完善AOP切面
     *  9. 测试
     *  10. 拓展功能与未来展望
     *   *  10.1 加密算法的选择
         *  10.2 动态注解配置
     *  11. 总结

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### 1. 引言 ###

随着信息安全的日益重要，对敏感数据进行加密和脱敏已成为业务开发中不可忽视的一环。本文将介绍如何在Spring Boot项目中利用注解、反射和AOP的组合，实现对敏感数据的加密和脱敏，提高数据安全性。

### 2. 数据加密和脱敏的需求 ###

在实际应用中，我们常常需要对一些敏感数据进行保护，以防止敏感信息泄露。数据加密用于将原始数据进行加密，使得即便数据被非法获取，也难以解密；而数据脱敏则是在数据显示时对敏感信息进行掩盖，确保展示给用户的数据不包含真实的敏感信息。

### 3. Spring Boot项目初始化 ###

首先，我们需要创建一个基本的Spring Boot项目。可以使用Spring Initializer（[https://start.spring.io/][https_start.spring.io]）进行快速初始化，选择相应的依赖项。

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### 4. 敏感数据加密注解设计 ###

为了方便对敏感数据进行加密，我们设计一个自定义注解 `@SensitiveData`。

import java.lang.annotation.ElementType;
    import java.lang.annotation.Retention;
    import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
    import java.lang.annotation.Target;
    
    @Target(ElementType.FIELD)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface SensitiveData {
        
    }

### 5. 实现加密和脱敏的工具类 ###

创建一个工具类 `SensitiveDataUtils`，用于实现对敏感数据的加密和脱敏操作。

import org.springframework.stereotype.Component;
    
    @Component
    public class SensitiveDataUtils {
        
    
        // 模拟加密操作
        public String encrypt(String data) {
        
            // 实际项目中使用加密算法进行操作
            return "Encrypted-" + data;
        }
    
        // 模拟脱敏操作
        public String mask(String data) {
        
            // 实际项目中使用脱敏算法进行操作
            return "****" + data.substring(data.length() - 4);
        }
    }

### 6. 实体类和加密脱敏注解的使用 ###

创建一个包含敏感数据的实体类，并在需要加密或脱敏的字段上添加 `@SensitiveData` 注解。

public class User {
        
    
        private Long id;
    
        @SensitiveData
        private String username;
    
        @SensitiveData
        private String password;
    
        // 省略其他字段的 getter 和 setter 方法
    }

### 7. 利用AOP实现加密和脱敏 ###

通过AOP（面向切面编程），我们可以在方法执行前后对敏感数据进行加密和脱敏。

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
    import org.aspectj.lang.annotation.Before;
    import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
    import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    @Aspect
    @Component
    public class SensitiveDataAspect {
        
    
        @Autowired
        private SensitiveDataUtils sensitiveDataUtils;
    
        @Pointcut("@annotation(SensitiveData)")
        public void sensitiveDataPointcut() {
        
        }
    
        @Before("sensitiveDataPointcut()")
        public void beforeMethodExecution() {
        
            // 获取当前方法中标记了@SensitiveData注解的字段，进行加密或脱敏
            // 利用反射获取字段值，调用SensitiveDataUtils中的加密或脱敏方法
        }
    }

在上述AOP切面中，通过 `@Pointcut` 注解定义了一个切入点，指定了被 `@SensitiveData` 注解标记的方法。在 `@Before` 注解的方法中，我们可以获取到标记了 `@SensitiveData` 注解的字段，并调用 `SensitiveDataUtils` 中的相应方法进行加密或脱敏。

### 8. 完善AOP切面 ###

import org.aspectj.lang.JoinPoint;
    import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
    import org.aspectj.lang.annotation.Before;
    import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
    import org.aspectj.lang.reflect.FieldSignature;
    import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    import java.lang.reflect.Field;
    
    @Aspect
    @Component
    public class SensitiveDataAspect {
        
    
        @Autowired
        private SensitiveDataUtils sensitiveDataUtils;
    
        @Pointcut("@annotation(SensitiveData)")
        public void sensitiveDataPointcut() {
        
        }
    
        @Before("sensitiveDataPointcut()")
        public void beforeMethodExecution(JoinPoint joinPoint) {
        
            Object target = joinPoint.getTarget();
            Field field = ((FieldSignature) joinPoint.getSignature()).getField();
            field.setAccessible(true);
    
            try {
        
                Object fieldValue = field.get(target);
                if (fieldValue instanceof String) {
        
                    String encryptedValue = sensitiveDataUtils.encrypt((String) fieldValue);
                    field.set(target, encryptedValue);
                }
            } catch (IllegalAccessException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

在完善后的AOP切面中，我们通过反射获取了标记了 `@SensitiveData` 注解的字段，并对其进行加密操作。这样，在调用标记了 `@SensitiveData` 注解的方法前，会先对敏感数据进行加密。

### 9. 测试 ###

创建一个简单的Controller进行测试。

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
    
    @RestController
    public class UserController {
        
    
        @SensitiveData
        private String password = "userPassword123";
    
        @GetMapping("/user")
        public User getUser() {
        
            User user = new User();
            user.setId(1L);
            user.setUsername("john_doe");
            user.setPassword(password);
            return user;
        }
    }

在上述示例中，`password` 字段被标记了 `@SensitiveData` 注解，因此在返回 `User` 对象时，`password` 字段会被加密。

### 10. 拓展功能与未来展望 ###

#### 10.1 加密算法的选择 ####

在实际项目中，可以根据安全需求选择更为复杂和安全的加密算法，例如AES、RSA等。这可以通过在 `SensitiveDataUtils` 中调用相应的加密算法来实现。

#### 10.2 动态注解配置 ####

为了提高灵活性，可以考虑通过配置文件或数据库动态配置哪些字段需要加密或脱敏。这样可以根据具体业务需求动态调整敏感数据的处理策略。

### 11. 总结 ###

通过结合注解、反射和AOP，我们成功实现了Spring Boot项目中对敏感数据的加密和脱敏。这一方案不仅提高了数据的安全性，也保障了业务开发的灵活性。在实际项目中，应该根据具体需求选择合适的加密算法，并考虑动态配置的方式，以便更好地适应业务变化。希望本文对你在Spring Boot项目中实现数据加密和脱敏提供了一些有用的思路。

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