在Spring中如何使用加密外部属性文件

　等占位符引用属性文件的属性值，这种配置方式有两个明显的好处：
- 减少维护的工作量：资源的配置信息可以多应用共享，在多个应用使用同一资源的情况下，如果资源的地址、用户名等配置信息发生了更改，你只要调整属性文件就可以了；
- 使部署更简单：Spring配置文件主要描述应用程序中的Bean，这些配置信息在开发完成后，应该就固定下来了，在部署应用时，需要根据部署环境调整是就是数据源，邮件服务器的配置信息，将它们的配置信息独立到属性文件中，应用部署人员只需要调整资源属性文件即可，根本不需要关注内容复杂的Spring配置文件。不仅给部署和维护带来了方便，也降低了出错的机率。
Spring为我们提供了一个BeanFactoryPostProcessorBean工厂后置处理器接口的实现类：org.springframework.beans.factory.config.PropertyPlaceholderConfigurer，它的主要功能是对引用了外部属性值的<bean>进行处理，将其翻译成真实的配置值。
一般的属性信息以明文的方式存放在属性文件中并没有什么问题，但如果是数据源或邮件服务器用户名密码等重要的信息，在某些场合，我们可能需要以密文的方式保存。虽然Web应用的客户端用户看不到配置文件的，但有时，我们只希望特定的维护人员掌握重要资源的配置信息，而不是毫无保留地对所有可以进入部署机器的用户开放。
对于这种具有高度安全性要求的系统（如电信、银行、重点人口库等），我们需要对资源连接等属性配置文件中的配置信息加密存放。然后让Spring容器启动时，读入配置文件后，先进行解密，然后再进行占位符的替换。
很可惜，PropertyPlaceholderConfigurer只支持明文的属性文件。但是，我们可以充分利用Spring框架的扩展性，通过扩展PropertyPlaceholderConfigurer类来达到我们的要求。本文将讲解使用加密属性文件的原理并提供具体的实现。

以传统的方式使用属性文件
一般情况下，外部属性文件用于定义诸如数据源或邮件服务器之类的配置信息。这里，我们通过一个简单的例子，讲解使用属性文件的方法。假设有一个car.properties属性文件，文件内容如下：
brand=红旗CA72
maxSpeed=250
price=20000.00
该文件放在类路径的com/baobaotao/目录下，在Spring配置文件中利用PropertyPlaceholderConfigurer引入这个配置文件，并通过占位符引用属性文件内的属性项，如代码清单 1所示：
代码清单 1 使用外部属性文件进行配置

① 引入外部属性文件
<bean class="org.springframework.beans.factory.config.PropertyPlaceholderConfigurer">
<property name="locations">
<list>
<value>classpath:com/baobaotao/car.properties</value> ② 指定属性文件地址
</list>
</property>
<property name="fileEncoding" value="utf-8"/>
</bean>
③ 引用外部属性的值，对car进行配置
<bean id="car" class="com.baobaotao.place.Car">
<property name="brand" value="${brand}" />
<property name="maxSpeed" value="${maxSpeed}" />
<property name="price" value="${price}" />
</bean>

在①处，我们通过PropertyPlaceholderConfigurer这个BeanFactoryPostProcessor实现类引用外部的属性文件，通过它的locations属性指定Spring配置文件中引用到的属性文件，在PropertyPlaceholderConfigurer内部，locations是一个Resource数组，所以你可以在地址前添加资源类型前缀，如②处所示。如果需要引用多个属性文件，只需要在②处添加相应<value>配置项即可。

分析PropertyPlaceholderConfigurer结构
我们知道Spring通过PropertyPlaceholderConfigurer提供对外部属性文件的支持，为了使用加密的属性文件，我们就需要分析该类的工作机理，再进行改造。所以我们先来了解一下该类的结构：



其中PropertiesLoaderSupport类有一个重要的protected void loadProperties(Properties props)方法，查看它的注释，可以知道该方法的作用是将PropertyPlaceholderConfigurer 中locations属性所定义的属性文件的内容读取到props入参对象中。这个方法比较怪，Java很少通过入参承载返回值，但这个方法就是这样。

所以，我们只要简单地重载这个方法，在将资源文件的内容转换为Properties之前，添加一个解密的步骤就可以了。但是，PropertiesLoaderSupport的设计有一个很让人遗憾的地方，它的locations属性是private的，只提供setter没有提供getter。因此，无法在子类中获取PropertiesLoaderSupport中的locations（资源地址），所以我们得在子类重新定义locations属性并覆盖PropertiesLoaderSupport中的setLocations()方法。
编写支持加密属性文件的实现类
通过以上分析，我们设计一个支持加密属性文件的增强型PropertyPlaceholderConfigurer，其代码如所示：
代码清单 2 DecryptPropertyPlaceholderConfigurer

package com.baobaotao;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.security.Key;
import java.util.Properties;
import org.springframework.beans.factory.config.PropertyPlaceholderConfigurer;
import org.springframework.core.io.Resource;
import org.springframework.util.DefaultPropertiesPersister;
import org.springframework.util.PropertiesPersister;
public class DecryptPropertyPlaceholderConfigurer
extends PropertyPlaceholderConfigurer …{
private Resource[] locations;   ① 重新定义父类中的这个同名属性
private Resource keyLocation; ② 用于指定密钥文件
public void setKeyLocation(Resource keyLocation) …{
this.keyLocation = keyLocation;
}
public void setLocations(Resource[] locations) …{
this.locations = locations;
}
public void loadProperties(Properties props) throws IOException …{
if (this.locations != null) …{
PropertiesPersister propertiesPersister = new DefaultPropertiesPersister();
for (int I = 0; I < this.locations.length; i++) …{
Resource location = this.locations[i];
if (logger.isInfoEnabled()) …{
logger.info("Loading properties file from " + location);
}
InputStream is = null;
try …{
is = location.getInputStream();
③ 加载密钥
Key key = DESEncryptUtil.getKey(keyLocation.getInputStream());
④ 对属性文件进行解密
is = DESEncryptUtil.doDecrypt(key, is);
⑤ 将解密后的属性流装载到props中
if(fileEncoding != null)…{
propertiesPersister.load(props,
new InputStreamReader(is,fileEncoding));
}else…{
propertiesPersister.load(props ,is);
}
} finally …{
if (is != null)
is.close();
}
}
}
}
}
}

对locations指定的属性文件流数据进行额外的解密工作，解密后再装载到props中。比起PropertyPlaceholderConfigurer，我们只做了额外的一件事：装载前对属性资源进行解密。

在代码清单 2的③和④处，我们使用了一个DES解密的工具类对加密的属性文件流进行解密。
加密解密工具类DESEncryptUtil
对文件进行对称加密的算法很多，一般使用DES对称加密算法，因为它速度很快，破解困难，DESEncryptUtil不但提供了DES解密功能，还提供了DES加密的功能，因为属性文件在部署前必须经常加密：
图 2 加密解密工具类

package com.baobaotao.place;
…
public class DESEncryptUtil …{
public static Key createKey() throws NoSuchAlgorithmException …{//创建一个密钥
Security.insertProviderAt(new com.sun.crypto.provider.SunJCE(), 1);
KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("DES");
generator.init(new SecureRandom());
Key key = generator.generateKey();
return key;
}
public static Key getKey(InputStream is) …{
try …{
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
return (Key) ois.readObject();
} catch (Exception e) …{
e.printStackTrace();
throw new RuntimeException(e);
}
}
private static byte[] doEncrypt(Key key, byte[] data) …{//对数据进行加密
try …{
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
byte[] raw = cipher.doFinal(data);
return raw;
} catch (Exception e) …{
e.printStackTrace();
throw new RuntimeException(e);
}
}
public static InputStream doDecrypt(Key key, InputStream in) …{//对数据进行解密
try …{
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();
byte[] tmpbuf = new byte[1024];
int count = 0;
while ((count = in.read(tmpbuf)) != -1) …{
bout.write(tmpbuf, 0, count);
tmpbuf = new byte[1024];
}
in.close();
byte[] orgData = bout.toByteArray();
byte[] raw = cipher.doFinal(orgData);
ByteArrayInputStream bin = new ByteArrayInputStream(raw);
return bin;
} catch (Exception e) …{
e.printStackTrace();
throw new RuntimeException(e);
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception …{//提供了Java命令使用该工具的功能
if (args.length == 2 && args[0].equals("key")) …{// 生成密钥文件
Key key = DESEncryptUtil.createKey();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(
new FileOutputStream(args[1]));
oos.writeObject(key);
oos.close();
System.out.println("成功生成密钥文件。");
} else if (args.length == 3 && args[0].equals("encrypt")) …{//对文件进行加密
File file = new File(args[1]);
FileInputStream in = new FileInputStream(file);
ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();
byte[] tmpbuf = new byte[1024];
int count = 0;
while ((count = in.read(tmpbuf)) != -1) …{
bout.write(tmpbuf, 0, count);
tmpbuf = new byte[1024];
}
in.close();
byte[] orgData = bout.toByteArray();
Key key = getKey(new FileInputStream(args[2]));
byte[] raw = DESEncryptUtil.doEncrypt(key, orgData);
file = new File(file.getParent() + "//en_" + file.getName());
FileOutputStream out = new FileOutputStream(file);
out.write(raw);
out.close();
System.out.println("成功加密，加密文件位于:"+file.getAbsolutePath());
} else if (args.length == 3 && args[0].equals("decrypt")) …{//对文件进行解密
File file = new File(args[1]);
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
Key key = getKey(new FileInputStream(args[2]));
InputStream raw = DESEncryptUtil.doDecrypt(key, fis);
ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();
byte[] tmpbuf = new byte[1024];
int count = 0;
while ((count = raw.read(tmpbuf)) != -1) …{
bout.write(tmpbuf, 0, count);
tmpbuf = new byte[1024];
}
raw.close();
byte[] orgData = bout.toByteArray();
file = new File(file.getParent() + "//rs_" + file.getName());
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
fos.write(orgData);
System.out.println("成功解密，解密文件位于:"+file.getAbsolutePath());
}
}
}

解密工作主要涉及到两个类Cipher和Key，前者是加密器，可以通过init()方法设置工作模式和密钥，在这里，我们设置为解密工作模式：Cipher.DECRYPT_MODE。Cipher通过doFinal()方法对字节数组进行加密或解密。关于加密，解密更详细的知识，感兴趣的读者可以参阅相关的文章。
属性文件加密解密工具类使用
要完成属性文件的加密工作，首先，必须获取一个密钥文件，然后才能对明文的属性文件进行加密。如果需要调整属性文件的信息，你必须执行相反的过程，即用密钥对加密后的属性文件进行解密，调整属性信息后，再将其加密。
DESEncryptUtil 工具类可以完成以上所提及的三个工作：
 生成一个密钥文件
java com.baobaotao.DESEncryptUtil key D:/key.dat
第一个参数为key，表示创建密钥文件，第二个参数为生成密钥文件的保存地址。
 用密钥文件对属性文件进行加密
java com.baobaotao.DESEncryptUtil encrypt d:/test.properties d:/key.dat
第一个参数为encrypt，表示加密，第二个参数为需要加密的属性文件，第三个参数为密钥文件。如果加密成功，将生成en_test.properties的加密文件。
 用密钥文件对加密后的属性文件进行解密
java com.baobaotao.DESEncryptUtil decrypt d:/test.properties d:/key.dat
第一个参数为decrypt，表示解密，第二个参数为需要解密的属性文件，第三个参数为密钥文件。如果加密成功，将生成rs_test.properties的解密文件。

在Spring中配置加密属性文件
假设我们通过DESEncryptUtil 工具类创建了一个key.bat密钥，并对car.properties属性进行加密，生成加密文件en_car.properties。下面，我们通过DecryptPropertyPlaceholderConfigurer增强类进行配置，让Spring容器支持加密的属性文件：
假设我们通过DESEncryptUtil 工具类创建了一个key.bat密钥，并对car.properties属性进行加密，生成加密文件en_car.properties。下面，我们通过DecryptPropertyPlaceholderConfigurer增强类进行配置，让Spring容器支持加密的属性文件：

<bean class="com.baobaotao.place.DecryptPropertyPlaceholderConfigurer"> ①
<property name="locations">
<list>
<value>classpath:com/baobaotao/en_car.properties</value>
</list>
</property>
<property name="keyLocation" value="classpath:com/baobaotao/key.dat" />
<property name="fileEncoding" value="utf-8" />
</bean>
<bean id="car" class="com.baobaotao.place.Car"> ②
<property name="brand" value="${brand}" />
<property name="maxSpeed" value="${maxSpeed}" />
<property name="price" value="${price}" />
</bean>

注意①处的配置，我们使用自己编写的DecryptPropertyPlaceholderConfigurer替代Spring的PropertyPlaceholderConfigurer，由于前者对属性文件进行了特殊的解密处理，因此②处的car Bean也可以引用到加密文件en_car.properties中的属性项。

小结
要Spring配置时，将一些重要的信息独立到属性文件中是比较常见的做法，Spring只支持明文存放的属性文件，在某些场合下，我们可以希望对属性文件加密保存，以保证关键信息的安全。通过扩展PropertyPlaceholderConfigurer，在属性文件流加载后应用前进行解密就可以很好地解决这个问题了。