SpringBoot采用JsonSerializer和Aop实现可控制的数据脱敏

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描述

 


1 起因

最近在写一个功能,对用户敏感的数据进行脱敏,在网上看一圈基本上都是全局范围的,我觉得应该更加灵活,在不同场景,不同业务下进行脱敏更加合适。

JsonSerializer介绍就参考这位大佬的

https://juejin.cn/post/6872636051237240846

aop介绍参考这位大佬的

https://juejin.cn/post/6844903575441637390

基于 Spring Boot + MyBatis Plus + Vue & Element 实现的后台管理系统 + 用户小程序,支持 RBAC 动态权限、多租户、数据权限、工作流、三方登录、支付、短信、商城等功能

  • 项目地址:https://github.com/YunaiV/ruoyi-vue-pro
  • 视频教程:https://doc.iocoder.cn/video/

2 初步尝试

枚举类

/**
 * 敏感信息枚举类
 *
 **/
public enum PrivacyTypeEnum {
 
   /**
    * 自定义
    */
   CUSTOMER,
   /**
    * 用户名, 张*三, 李*
    */
   CHINESE_NAME,
   /**
    * 身份证号, 110110********1234
    */
   ID_CARD,
   /**
    * 座机号, ****1234
    */
   FIXED_PHONE,
   /**
    * 手机号, 176****1234
    */
   MOBILE_PHONE,
   /**
    * 地址, 北京********
    */
   ADDRESS,
   /**
    * 电子邮件, s*****o@xx.com
    */
   EMAIL,
   /**
    * 银行卡, 622202************1234
    */
   BANK_CARD,
   /**
    * 密码, 永远是 ******, 与长度无关
    */
   PASSWORD,
   /**
    * 密钥, 永远是 ******, 与长度无关
    */
   KEY
 
}

注解

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.FIELD})//作用于字段上
@JacksonAnnotationsInside // 表示自定义自己的注解PrivacyEncrypt
@JsonSerialize(using = PrivacySerialize.class)// 该注解使用序列化的方式
public @interface PrivacyEncrypt {
 
   /**
    * 脱敏数据类型, 非Customer时, 将忽略 refixNoMaskLen 和 suffixNoMaskLen 和 maskStr
    */
   PrivacyTypeEnum type() default PrivacyTypeEnum.CUSTOMER;
 
   /**
    * 前置不需要打码的长度
    */
   int prefixNoMaskLen() default 0;
 
   /**
    * 后置不需要打码的长度
    */
   int suffixNoMaskLen() default 0;
 
   /**
    * 用什么打码
    */
   String maskStr() default "*";

}

序列化类

public class PrivacySerialize extends JsonSerializer<Stringimplements ContextualSerializer {
   public static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PrivacySerialize.class);
   private PrivacyTypeEnum type;
 
   private Integer prefixNoMaskLen;
 
   private Integer suffixNoMaskLen;
 
   private String maskStr;

   public PrivacySerialize(PrivacyTypeEnum type, Integer prefixNoMaskLen, Integer suffixNoMaskLen, String maskStr) {
      this.type = type;
      this.prefixNoMaskLen = prefixNoMaskLen;
      this.suffixNoMaskLen = suffixNoMaskLen;
      this.maskStr = maskStr;
   }
   public PrivacySerialize() {
   }

   @Override
   public void serialize(String origin,JsonGenerator jsonGenerator,SerializerProvider serializerProvider) throws IOException {
      if (StringUtils.isNotBlank(origin) && null != type) {
         switch (type) {
            case CHINESE_NAME:
               jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.chineseName(origin));
               break;
            case ID_CARD:
               jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.idCardNum(origin));
               break;
            case FIXED_PHONE:
               jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.fixedPhone(origin));
               break;
            case MOBILE_PHONE:
               jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.mobilePhone(origin));
               break;
            case ADDRESS:
               jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.address(origin));
               break;
            case EMAIL:
               jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.email(origin));
               break;
            case BANK_CARD:
               jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.bankCard(origin));
               break;
            case PASSWORD:
               jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.password(origin));
               break;
            case KEY:
               jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.key(origin));
               break;
            case CUSTOMER:
               jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.desValue(origin, prefixNoMaskLen, suffixNoMaskLen, maskStr));
               break;
            default:
               throw new IllegalArgumentException("Unknow sensitive type enum " + type);
         }
      }else {
         jsonGenerator.writeString("");
      }

   }

   @Override
   public JsonSerializer createContextual(SerializerProvider serializerProvider,BeanProperty beanProperty) throws JsonMappingException {
      if (beanProperty != null) {
            if (Objects.equals(beanProperty.getType().getRawClass(), String.class)) {
               PrivacyEncrypt encrypt = beanProperty.getAnnotation(PrivacyEncrypt.class);
               if (encrypt == null) {
                  encrypt = beanProperty.getContextAnnotation(PrivacyEncrypt.class);
               }
               if (encrypt != null) {
                  return new PrivacySerialize(encrypt.type(), encrypt.prefixNoMaskLen(),
                        encrypt.suffixNoMaskLen(), encrypt.maskStr());
               }
            }
         return serializerProvider.findValueSerializer(beanProperty.getType(), beanProperty);
      }
      return serializerProvider.findNullValueSerializer(null);
   }
}

脱敏工具类

/**
 * 脱敏工具类
 *
 **/
public class DesensitizedUtils {
 
   /**
    * 对字符串进行脱敏操作
    * @param origin 原始字符串
    * @param prefixNoMaskLen 左侧需要保留几位明文字段
    * @param suffixNoMaskLen 右侧需要保留几位明文字段
    * @param maskStr 用于遮罩的字符串, 如'*'
    * @return 脱敏后结果
    */
   public static String desValue(String origin, int prefixNoMaskLen, int suffixNoMaskLen, String maskStr) {
      if (origin == null) {
         return null;
      }
 
      StringBuilder sb = new StringBuilder();
      for (int i = 0, n = origin.length(); i < n; i++) {
         if (i < prefixNoMaskLen) {
            sb.append(origin.charAt(i));
            continue;
         }
         if (i > (n - suffixNoMaskLen - 1)) {
            sb.append(origin.charAt(i));
            continue;
         }
         sb.append(maskStr);
      }
      return sb.toString();
   }
 
   /**
    * 【中文姓名】只显示最后一个汉字,其他隐藏为星号,比如:**梦
    * @param fullName 姓名
    * @return 结果
    */
   public static String chineseName(String fullName) {
      if (fullName == null) {
         return null;
      }
      return desValue(fullName, 01"*");
   }
 
   /**
    * 【身份证号】显示前六位, 四位,其他隐藏。共计18位或者15位,比如:340304*******1234
    * @param id 身份证号码
    * @return 结果
    */
   public static String idCardNum(String id) {
      return desValue(id, 64"*");
   }
 
   /**
    * 【固定电话】后四位,其他隐藏,比如 ****1234
    * @param num 固定电话
    * @return 结果
    */
   public static String fixedPhone(String num) {
      return desValue(num, 04"*");
   }
 
   /**
    * 【手机号码】前三位,后四位,其他隐藏,比如135****6810
    * @param num 手机号码
    * @return 结果
    */
   public static String mobilePhone(String num) {
      return desValue(num, 34"*");
   }
 
   /**
    * 【地址】只显示到地区,不显示详细地址,比如:北京市海淀区****
    * @param address 地址
    * @return 结果
    */
   public static String address(String address) {
      return desValue(address, 60"*");
   }
 
   /**
    * 【电子邮箱 邮箱前缀仅显示第一个字母,前缀其他隐藏,用星号代替,@及后面的地址显示,比如:d**@126.com
    * @param email 电子邮箱
    * @return 结果
    */
   public static String email(String email) {
      return email.replaceAll("(w?)(w+)(w)(@w+.[a-z]+(.[a-z]+)?)""$1****$3$4");
 
   }
 
   /**
    * 【银行卡号】前六位,后四位,其他用星号隐藏每位1个星号,比如:622260**********1234
    * @param cardNum 银行卡号
    * @return 结果
    */
   public static String bankCard(String cardNum) {
      return desValue(cardNum, 64"*");
   }
 
   /**
    * 【密码】密码的全部字符都用*代替,比如:******
    * @param password 密码
    * @return 结果
    */
   public static String password(String password) {
      if (password == null) {
         return null;
      }
      return "******";
   }
 
   /**
    * 【密钥】密钥除了最后三位,全部都用*代替,比如:***xdS 脱敏后长度为6,如果明文长度不足三位,则按实际长度显示,剩余位置补*
    * @param key 密钥
    * @return 结果
    */
   public static String key(String key) {
      if (key == null) {
         return null;
      }
      int viewLength = 6;
      StringBuilder tmpKey = new StringBuilder(desValue(key, 03"*"));
      if (tmpKey.length() > viewLength) {
         return tmpKey.substring(tmpKey.length() - viewLength);
      }
      else if (tmpKey.length() < viewLength) {
         int buffLength = viewLength - tmpKey.length();
         for (int i = 0; i < buffLength; i++) {
            tmpKey.insert(0"*");
         }
         return tmpKey.toString();
      }
      else {
         return tmpKey.toString();
      }
   }
 
}

注解使用

AOPAOP

的确实现了数据脱敏,但是有个问题现在的脱敏针对的是 只要对该实体类进行了使用返回的接口,中的数据都会进行脱敏,在有些场景下是不需要的,所以说要进行改进。

基于 Spring Cloud Alibaba + Gateway + Nacos + RocketMQ + Vue & Element 实现的后台管理系统 + 用户小程序,支持 RBAC 动态权限、多租户、数据权限、工作流、三方登录、支付、短信、商城等功能

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3 第二版改进

我的思路是在该实体类中在继承一个 父类其中定义一个字段,使其作为是否进行脱敏的开关,并且该实体类字段不参与序列化 脱敏控制类

public class DataMaskKey implements Serializable {
    //不进行序列化,设置key 来进行过滤的把控,默认不开启
    private transient Boolean isPrivacyKey = false;

    public Boolean getPrivacyKey() {
        return isPrivacyKey;
    }

    public void setPrivacyKey(Boolean privacyKey) {
        isPrivacyKey = privacyKey;
    }
}

更新之后的序列化类

思路就是通过反射获取,该成员的属性,因为不知道会继承多少,所以要进行递归查找需要的字段

public class PrivacySerialize extends JsonSerializer<Stringimplements ContextualSerializer {
   public static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PrivacySerialize.class);
   private PrivacyTypeEnum type;
 
   private Integer prefixNoMaskLen;
 
   private Integer suffixNoMaskLen;
 
   private String maskStr;

   public PrivacySerialize(PrivacyTypeEnum type, Integer prefixNoMaskLen, Integer suffixNoMaskLen, String maskStr) {
      this.type = type;
      this.prefixNoMaskLen = prefixNoMaskLen;
      this.suffixNoMaskLen = suffixNoMaskLen;
      this.maskStr = maskStr;
   }
   public PrivacySerialize() {
   }

   @Override
   public void serialize(String origin,JsonGenerator jsonGenerator,SerializerProvider serializerProvider) throws IOException {
      boolean flag = false;
      //反射获取对象
      Object currentValue = jsonGenerator.getOutputContext().getCurrentValue();
      //反射获取class
      Class aClass = jsonGenerator.getOutputContext().getCurrentValue().getClass();
      List fieldList = getFieldList(aClass);
      for (Field field : fieldList) {
         //开始反射获取
         String name = field.getName();
         if ("isPrivacyKey".equals(name)){
            try {
               //进行重新赋值
               flag = (boolean) field.get(currentValue);
            } catch (IllegalAccessException e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
      }
      //反射进行 进行开关判定
      if (flag){
         //logger.info("进行脱敏处理");
         if (StringUtils.isNotBlank(origin) && null != type) {
            switch (type) {
               case CHINESE_NAME:
                  jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.chineseName(origin));
                  break;
               case ID_CARD:
                  jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.idCardNum(origin));
                  break;
               case FIXED_PHONE:
                  jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.fixedPhone(origin));
                  break;
               case MOBILE_PHONE:
                  jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.mobilePhone(origin));
                  break;
               case ADDRESS:
                  jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.address(origin));
                  break;
               case EMAIL:
                  jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.email(origin));
                  break;
               case BANK_CARD:
                  jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.bankCard(origin));
                  break;
               case PASSWORD:
                  jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.password(origin));
                  break;
               case KEY:
                  jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.key(origin));
                  break;
               case CUSTOMER:
                  jsonGenerator.writeString(DesensitizedUtils.desValue(origin, prefixNoMaskLen, suffixNoMaskLen, maskStr));
                  break;
               default:
                  throw new IllegalArgumentException("Unknow sensitive type enum " + type);
            }
         }else {
            jsonGenerator.writeString("");
         }
      }else {
         //logger.info("不进行脱敏处理");
         jsonGenerator.writeString(origin);
      }

   }

   @Override
   public JsonSerializer createContextual(SerializerProvider serializerProvider,BeanProperty beanProperty) throws JsonMappingException {
      if (beanProperty != null) {
            if (Objects.equals(beanProperty.getType().getRawClass(), String.class)) {
               PrivacyEncrypt encrypt = beanProperty.getAnnotation(PrivacyEncrypt.class);
               if (encrypt == null) {
                  encrypt = beanProperty.getContextAnnotation(PrivacyEncrypt.class);
               }
               if (encrypt != null) {
                  return new PrivacySerialize(encrypt.type(), encrypt.prefixNoMaskLen(),
                        encrypt.suffixNoMaskLen(), encrypt.maskStr());
               }
            }
         return serializerProvider.findValueSerializer(beanProperty.getType(), beanProperty);
      }
      return serializerProvider.findNullValueSerializer(null);
   }

   private List getFieldList(Class clazz){
      if(null == clazz){
         return null;
      }
      List fieldList = new ArrayList<>();
      //递归查找 需求 的字段
      Class aClass = ClassRecursionUtils.getClass(clazz, "isPrivacyKey");
      Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
      for (Field field : declaredFields) {
         if (field != null){
            //设置属性的可访问性
            field.setAccessible(true);
            //过滤静态
            if(Modifier.isStatic(field.getModifiers())){
               continue;
            }
            String name = field.getName();
            //过滤非布尔类型
            Class type = field.getType();
            //并且只添加 isPrivacyKey
            if (type.isAssignableFrom(Boolean.class) && "isPrivacyKey".equals(name)){
               fieldList.add(field);
            }
         }
      }
      return fieldList;
   }

}

递归工具类

public class ClassRecursionUtils {
    public static Class getClass(Class c, String fieldName) {
        if (c !=null && !hasField(c, fieldName)) {
            return getClass(c.getSuperclass(), fieldName);
        }
        return c;
    }

    public static boolean hasField(Class c, String fieldName){
        Field[] fields = c.getDeclaredFields();
        for (Field f : fields) {
            if (fieldName.equals(f.getName())) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
}

现在只需要在进行实体类 封装数据时,在进行手动set即可

4 最终方案

在上述情况下可以实现 手动控制是否在某些场景下的脱敏,但是需要对原来的代码进行修改,我觉得不友好,所以采用aop的形式进行控制

项目的返回类型基本上为两种

  • 实体类作为返回
  • 分页返回

aop注解

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.METHOD})//作用于方法上
public @interface PrivacyKeyAnnotation {

    /**
     * 是否启用序列化脱敏 默认开启
     */
    boolean isKey() default true;

    /**
     * 是否为PageInfo(分页对象)
     */
    boolean isPageKey() default false;
}

aop类

@Component
@Aspect
public class PrivacyKeyAspect {
    public static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PrivacyKeyAspect.class);

    /**
     * @Description: 环绕通知包含此注解的
     * @param: ProceedingJoinPoint joinPoint
     * @return: Object
     */
    @Around(value = "@annotation("aop注解地址xxxxx")")
    public Object repeatSub(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        return joinPoint.proceed();
    }

    /**
     * @Description: 后置通知
     */
    @AfterReturning(value = "@annotation("aop注解地址")",returning = "result")
    public void setPrivacyKeyType(JoinPoint joinPoint, Object result) throws Throwable {
        //进行注解 值获取
        MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        Method method = signature.getMethod();
        //是否开启脱敏
        boolean flag = method.getDeclaredAnnotation(PrivacyKeyAnnotation.class).isKey();
        //是否对分页进行脱敏
        boolean status = method.getDeclaredAnnotation(PrivacyKeyAnnotation.class).isPageKey();
        if (!status) {
            //进行返回值反射
            Class aClass = ClassRecursionUtils.getClass(result.getClass(), "isPrivacyKey");
            if (null != aClass) {
                setFieldMethod(result, flag, aClass);
            }
        } else {
            //反射分页page
            //反射list类型
            Parameter[] parameters = signature.getMethod().getParameters();
            //泛型名称
            String name = parameters[0].getName();
            //泛型class
            Class type = parameters[0].getType();
            //包名
            String typeName = type.getName();
            PropertyDescriptor[] ps = Introspector.getBeanInfo(result.getClass(), Object.class).getPropertyDescriptors();
            for (PropertyDescriptor prop : ps) {
                if (prop.getPropertyType().isAssignableFrom(List.class)) //List 集合类型
                    Object obj = result.getClass().getMethod(prop.getReadMethod().getName()).invoke(result);
                    if(obj !=null){
                        List listObj = (List) obj;
                        for (Object next : listObj) {
                            Class classObj = Class.forName(typeName);
                            //获取成员变量
                            Class keyClass = ClassRecursionUtils.getClass(classObj, "isPrivacyKey");
                            setFieldMethod(next, flag, keyClass);
                        }
                    }

                }
            }
        }
    }

    /**
     * 内容填充
     */
    private void setFieldMethod(Object result, boolean flag, Class aClass) throws IllegalAccessException {
        Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
        for (Field field : declaredFields) {
            //设置属性的可访问性
            field.setAccessible(true);
            //只获取isPrivacyKey
            String name = field.getName();
            //过滤非布尔类型
            Class type = field.getType();
            //并且只添加 isPrivacyKey
            if (type.isAssignableFrom(Boolean.class) && "isPrivacyKey".equals(name)){
                //重新写入
                field.set(result,flag);
            }
        }
    }
}

使用 在service implement类方法上写入

最后,另一种实现方式,可以参考:

https://juejin.cn/post/7242145254057410615


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