【SpringBootStarter】自定义全局加解密组件

【SpringBootStarter】

目的

了解SpringBoot Starter相关概念以及开发流程
实现自定义SpringBoot Starter(全局加解密)
了解测试流程
优化

最终引用的效果：

<dependency>
    <groupId>com.xbhog</groupId>
    <artifactId>globalValidation-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
</dependency>

【开源地址】https://gitee.com/xbhog/encry-adecry-spring-boot-starter；欢迎star

了解SpringBoot Starter相关概念以及开发流程

SpringBoot Starter

SpringBoot Starter作用将一组相关的依赖打包，简化项目的配置和初始化过程，通过特定的Starter开发者可以快速的实现特定功能模块的开发和扩展。

自定义Starter能够促进团队内部资源的复用，保持项目间的一致性，提升协作效率并且有助于构建稳定、高效的大型系统。

开发流程

注入SpringBoot的方式

在刚开始开发Starter的时候，首先考虑的是怎么能注入到SpringBoot中？

这部分涉及到部分SpringBoot的自动装配原理，不太清楚的朋友可以补习下；

注入SpringBoot需要配置文件，在项目中的resources资源目录中创建该目录和文件。

demo-spring-boot-starter
└── src
    └── main
        └── java
            └── com.xbhog
                ├── DemoBean.java
                └── DemoBeanConfig.java
        └── resources
                └── META-INF
                    └── spring.factories

在spring.factories中我们指定一下自动装配的配置类，格式如下：

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=com.xbhog.DemoBeanConfig

/**
 * @author xbhog
 * @describe:
 */
@Slf4j
@Configuration
public class DemoBeanConfig {

    @Bean
    public DemoBean getDemo() {
        log.info("已经触发了配置类，正在初始化DemoBean...");
        return new DemoBean();
    }
}

@Slf4j
public class DemoBean {
    public void getDemo(){
      log.info("方法调用成功");
    }
}

这样就可以将设置的包扫描路径下的相关操作打包到SpringBoot 中。

SpringBoot主类启动器：初始化的操作，感兴趣的朋友可以研究下

完成后，我们可以打包该项目，然后在测试工程红进行Maven的引入、测试。

测试

新建Spring 测试工程，引入依赖：

<dependency>
    <groupId>com.xbhog</groupId>
    <artifactId>demo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.0</version>
</dependency>

@RestController
public class BasicController implements ApplicationContextAware {
    private ApplicationContext applicationContext;
    
    /**两种引入方式都可以
    @Autowired
    private DemoBean demoBean;*/

    @GetMapping("/configTest")
    public void configTest() {
        DemoBean demoBean = applicationContext.getBean(DemoBean.class);
        demoBean.getDemo();
    }

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }
}

请求地址后，可以观察控制台，如下日志表示SpringBoot Starter可以使用了。

到此，一个简单的Starter开发完成了，后续可以围绕工程，根据需求和业务，对通用功能(接口操作日志、异常、加解密、白名单等)进行封装，最后打到Maven仓库中进行使用。

自定义SpringBoot Starter(全局加解密)

来源

在之前金融系统开发中，需要对接多个第三方的服务且数据安全性要求比较高；在接口评审阶段需要双方在数据传输的时候进行接口加解密；起初在第一个服务对接的时候，将相关的加解密操作写到工具类中；随着后续服务的增多，代码的侵入越来越严重。

封装

选择通过Starter进行功能的封装；好处：引用方便，开发迭代方便，团队复用度高且对业务没有侵入。

开发

思路：通过配置文件初始化，让配置类注解@ComponentScan扫描到的Bean等注入到SpringBoot中,通过自定义注解和``RequestBodyAdvice/ResponseBodyAdvice组合拦截请求，在BeforBodyRead/beforeBodyWrite`中进行数据的前置处理，解密后映射到接口接收的字段或对象。

接口上的操作有两种方式：

注解+AOP实现
注解+RequestBodyAdvice/ResponseBodyAdvice

这里我选择的第二种的RequestBodyAdvice/ResponseBodyAdvice，抛砖引玉一下。

**【注】**第二种存在的局限性是：只能针对POST请求中的Body数据处理，无法针对GET请求进行处理。

项目结构：

encryAdecry-spring-boot-starter
└── src
    └── main
        └── java
            └── com.xbhog
                ├── advice
                │   ├──ResponseBodyEncryptAdvice.java
                │   └──RequestBodyDecryptAdvice.java
                ├── annotation
                │   └──SecuritySupport
                ├── handler
                │    ├──impl
                │    │   └──SecurityHandlerImpl.java
                │    └──SecurityHandler
                └── holder
                │    ├──ContextHolder.java
                │    ├──EncryAdecryHolder.java
                │    └──SpringContextHolder.java
                └──GlobalConfig.java
        └── resources
                └── META-INF
                    └── spring.factories

项目处理流程图：

核心代码：

@Override
public HttpInputMessage beforeBodyRead(HttpInputMessage inputMessage, MethodParameter parameter, Type targetType, Class<? extends HttpMessageConverter<?>> converterType) throws IOException {
    log.info("进入【RequestBodyDecryptAdvice】beforeBodyRead的操作，方法：{}",parameter.getMethod());
    SecuritySupport securitySupport = parameter.getMethodAnnotation(SecuritySupport.class);
    assert securitySupport != null;
    ContextHolder.setCryptHolder(securitySupport.securityHandler());
    String original = IOUtils.toString(inputMessage.getBody(), Charset.defaultCharset());
    //todo
    log.info("该流水已插入当前请求流水表");
    String handler = securitySupport.securityHandler();
    String plainText = original;
    if(StringUtils.isNotBlank(handler)){
        SecurityHandler securityHandler = SpringContextHolder.getBean(handler, SecurityHandler.class);
        plainText = securityHandler.decrypt(original);
    }
    return new MappingJacksonInputMessage(IOUtils.toInputStream(plainText, Charset.defaultCharset()), inputMessage.getHeaders());
}

@Override
public Object beforeBodyWrite(Object body, MethodParameter returnType, MediaType selectedContentType, Class selectedConverterType, ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response) {
    log.info("进入【ResponseBodyEncryptAdvice】beforeBodyWrite的操作，方法：{}",returnType.getMethod());
    String cryptHandler = ContextHolder.getCryptHandler();
    SecurityHandler securityHandler = SpringContextHolder.getBean(cryptHandler, SecurityHandler.class);
    assert body != null;
    return securityHandler.encrypt(body.toString());
}

该Starter中的全局加解密默认采用的国密非对称加密SM2,在开发过程中遇到了该问题InvalidCipherTextException: invalid cipher text

【原因】私钥和公钥值不是成对存在的，每次调用SmUtil.sm2()会生成不同的随机密钥对。

【解决】在该Starter中采用@PostConstruct修饰方法，在项目运行中只会初始化运行一次该方法，保证了SmUtil.sm2()只会调用一次，不会生成不同的随机秘钥对。

【ISSUES#1890】详细请看该地址：https://hub.fgit.cf/dromara/hutool/issues/1890

/**
 * @author xbhog
 * @date 2024/02/01 13:23
 **/
@Slf4j
@Component
public class EncryAdecryHolder {
    public static SM2 sm2 = null;
    @PostConstruct
    public void encryHolder(){
        KeyPair pair = SecureUtil.generateKeyPair("SM2");
        byte[] privateKey = pair.getPrivate().getEncoded();
        byte[] publicKey = pair.getPublic().getEncoded();
        log.info("生成的公钥：{}",publicKey);
        log.info("生成的私钥：{}",privateKey);
        sm2= SmUtil.sm2(privateKey, publicKey);
    }
}

除了默认的加密方式，还可以通过SecurityHandler接口进行扩展，扩展出来的impl可以在@SecuritySupport(securityHandler="xxxxxx")中指定。

/**
 * @author xbhog
 * @describe: 全局加解密注解
 * @date 2023/6/8
 */
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SecuritySupport {
    /*securityHandlerImpl*/
    String securityHandler() default "securityHandlerImpl";

    String exceptionResponse() default "";

}

测试

复用之前的测试项目，引用打包的mavne依赖：

<dependency>
    <groupId>com.xbhog</groupId>
    <artifactId>encryAdecry-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
</dependency>

启动项目，初始化公私钥。

测试接口代码如下：

@Slf4j
@RestController
public class BasicController implements ApplicationContextAware {
    @Resource(name = "demoSecurityHandlerImpl")
    private SecurityHandler encryAdecry;
    private ApplicationContext applicationContext;

    // http://127.0.0.1:8080/hello?name=lisi
    //@SecuritySupport(securityHandler = "demoSecurityHandlerImpl")
    @SecuritySupport
    @PostMapping("/hello")
    public String hello(@RequestBody String name) {
        return "Hello " + name;
    }

    @GetMapping("/configTest")
    public String configTest(@RequestParam("name") String name) {
        /*DemoBean demoBean = applicationContext.getBean(DemoBean.class);
        demoBean.getDemo();*/
        return encryAdecry.encrypt(name);
        //return MD5.create().digestHex16(name);
    }
}

优化

优化后的项目结构：

encryAdecry-spring-boot-starter
└── src
    └── main
        └── java
            └── com.xbhog
                ├── advice
                │   ├──ResponseBodyEncryptAdvice.java
                │   └──RequestBodyDecryptAdvice.java
                ├── annotation
                │   └──SecuritySupport
                ├── handler
                │    ├──impl
                │    │   └──EncryAdecryImpl.java
                │    └──SecurityHandler
                └── holder
                │    ├──ContextHolder.java
                │    └──SpringContextHolder.java
                ├──GlobalProperties.java
                └──GlobalConfig.java
        └── resources
                └── META-INF
                    └── spring.factories

增加配置类，用于绑定外部配置(properties和YAML)到Java对象的的一种机制；

@Data
@ConfigurationProperties(GlobalProperties.PREFIX)
public class GlobalProperties {
    /**
     * 默认前缀
     */
    public static final String PREFIX = "encryption.type";
    /**
     * 加解密算法
     */
    private String algorithmType;

    /**
     * 加解密key值
     */
    private String key;
}

注解修改：

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SecuritySupport {
    /**
     * 项目默认加解密实现类encryAdecryImpl
     * */
    String securityHandler() default "encryAdecryImpl";

}

重写Starter默认的加解密方式：

@Slf4j
@Component
public class EncryAdecryImpl implements SecurityHandler {

    @Resource
    private GlobalProperties globalProperties;
    private static volatile SM2 sm2;

    @Override
    public String encrypt(String original) {
        log.info("【starter】具体加密的数据{}",original);
        return sm2.encryptBase64(original, KeyType.PublicKey);
    }

    @Override
    public String decrypt(String original) {
        String decryptData = StrUtil.utf8Str(sm2.decryptStr(original, KeyType.PrivateKey));
        log.info("【starter】具体解密的数据：{}",decryptData);
        return decryptData;
    }

    @PostConstruct
    @Override
    public void init() {
        log.info("======>获取映射的加密算法类型：{}",globalProperties.getAlgorithmType());
        //传的是加密算法
        KeyPair pair = SecureUtil.generateKeyPair(globalProperties.getAlgorithmType());
        byte[] privateKey = pair.getPrivate().getEncoded();
        byte[] publicKey = pair.getPublic().getEncoded();
        sm2= SmUtil.sm2(privateKey, publicKey);
    }
}