损注 发表于 2025-6-3 13:32:33

使用AOP技术实现Java通用接口验签工具

一、背景

在给第三方提供接口时,我们需要对接口进行验签。具体来说,当外部系统调用我们的接口时,请求中需要携带一个签名,我们接收到请求后,会解析数据并校验签名是否正确,以确保请求的合法性和安全性。

为了在不同项目中方便地使用这一功能,我们将签名校验规则封装成一个工具包。使用方只需通过简单的注解即可轻松集成验签功能,无需重复编写验签逻辑,从而提高开发效率并确保一致性。
二、实现原理


[*]使用AOP来拦截方法
[*]获取参数值进行组装、校验签名是否一致
三、设计思路

通过俩个注解进行标记所需要进行验签的方法
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SignatureChecker {

    // 服务Code
    String serviceCode() default SignatureConst.EMPTY_STR;

    // 签名生成密钥
    String secretKey() default SignatureConst.EMPTY_STR;

    // 签名过期时间,单位为分钟
    int expireMinutes() default -1;

    // 默认为true,表示需要验证签名
    boolean required() default true;

    // 返回值类型
    String returnType() default SignatureConst.DEFAULT_RETURN_TYPE;

}serviceCode:服务编码,进行区分不同的服务/业务
secretKey:双方约定好的密钥,进行生成签名,可以写在配置文件中。
expireMinutes:标识签名有效时长,默认5分钟,可以配置文件中进行全局修改。
@Target(ElementType.PARAMETER)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SignatureParam {

    // 0:标识serviceCode 1:标识请求参数
    SignatureParamTypeEnum type() default SignatureParamTypeEnum.PARAMS;

    String requestIdField() default SignatureConst.EMPTY_STR;

    String timestampField() default SignatureConst.EMPTY_STR;

    String signatureField() default SignatureConst.EMPTY_STR;

}对于不同的请求实体,可能对应的字段名不相同,所以我们需要使用一个注解进行标注当前实体验签字段的名称。
当签名字段发生变化时,可以使用requestIdField、timestampField、signatureField 字段进行指定。
四、代码

4.1 代码结构


4.2 详细代码

4.2.1 SignatureChecker.class

import org.tao.consts.SignatureConst;import java.lang.annotation.ElementType;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;import java.lang.annotation.Target;@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SignatureChecker {

    // 服务Code
    String serviceCode() default SignatureConst.EMPTY_STR;

    // 签名生成密钥
    String secretKey() default SignatureConst.EMPTY_STR;

    // 签名过期时间,单位为分钟
    int expireMinutes() default -1;

    // 默认为true,表示需要验证签名
    boolean required() default true;

    // 返回值类型
    String returnType() default SignatureConst.DEFAULT_RETURN_TYPE;

}4.2.2 SignatureParam.class

import org.tao.consts.SignatureConst;import org.tao.enums.SignatureParamTypeEnum;import java.lang.annotation.ElementType;import java.lang.annotation.Retention;import java.lang.annotation.RetentionPolicy;import java.lang.annotation.Target;@Target(ElementType.PARAMETER)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface SignatureParam {

    // 0:标识serviceCode 1:标识请求参数
    SignatureParamTypeEnum type() default SignatureParamTypeEnum.PARAMS;

    String requestIdField() default SignatureConst.EMPTY_STR;

    String timestampField() default SignatureConst.EMPTY_STR;

    String signatureField() default SignatureConst.EMPTY_STR;

}4.2.3 SignatureAspect.class

import com.alibaba.fastjson2.JSON;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.tao.anno.SignatureChecker;
import org.tao.anno.SignatureParam;
import org.tao.config.SignatureProperties;
import org.tao.consts.SignatureConst;
import org.tao.enums.SignatureParamTypeEnum;
import org.tao.exception.SignatureValidationException;
import org.tao.utils.SignatureUtil;

import javax.annotation.Resource;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Map;

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

    @Resource
    private SignatureProperties signatureProperties;

    @Around("@annotation(org.tao.anno.SignatureChecker) " +
            "&& (@annotation(org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping) || @annotation(org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping))")
    public Object validateSignature(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
      MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
      Method method = signature.getMethod();

      Map<String, Object> paramMap = null;
      String serviceCode = null;
      Object[] args = joinPoint.getArgs();
      Annotation[][] parameterAnnotations = method.getParameterAnnotations();
      SignatureChecker signatureChecker = method.getAnnotation(SignatureChecker.class);
      if (signatureChecker != null && signatureChecker.required()) {
            SignatureParam signatureParam = null;
            // 遍历参数注解,找到被 @SignatureParam 注解修饰的参数
            for (int i = 0; i < parameterAnnotations.length; i++) {
                for (Annotation anno : parameterAnnotations) {
                  if (anno instanceof SignatureParam) {
                        signatureParam = (SignatureParam) anno;
                        Object paramValue = args;
                        if (signatureParam.type() == SignatureParamTypeEnum.PARAMS) {
                            try {
                              paramMap = JSON.parseObject(JSON.toJSONString(paramValue), Map.class);
                            } catch (Exception e) {
                              logger.error("[签名校验] 失败,请检查 params 参数是否正确, paramsValue => {}, message => {}", JSON.toJSONString(paramValue), e.getMessage());
                            }
                        } else if (signatureParam.type() == SignatureParamTypeEnum.SERVICE_CODE) {
                            if (paramValue instanceof String) {
                              serviceCode = paramValue.toString();
                            } else {
                              logger.error("[签名校验] 失败,请检查 serviceCode 参数是否正确, serviceCode => {}", JSON.toJSONString(paramValue));
                            }
                        } else {
                            throw new SignatureValidationException(SignatureConst.DEFAULT_RETURN_TYPE, "参数类型错误,请检查!");
                        }
                  }
                }
            }

            try {
                validateSignature(signatureChecker, signatureParam, paramMap, serviceCode);
            } catch (SignatureValidationException e) {
                logger.warn("[签名校验] 校验失败,paramMap => {}, message => {}", JSON.toJSONString(paramMap), e.getMessage());
                throw e;
            } catch (Exception e){
                logger.error("[签名校验] 校验失败,paramMap => {}, message => {}", JSON.toJSONString(paramMap), e.getMessage());
                throw new SignatureValidationException(SignatureConst.DEFAULT_RETURN_TYPE, "系统异常,请稍后重试!");
            }
      }

      // 继续执行原方法
      return joinPoint.proceed();
    }

    private void validateSignature(SignatureChecker checker, SignatureParam signatureParam, Map<String, Object> paramMap, String serviceCode) throws SignatureValidationException {
      // 获取服务编码,如果 SignatureChecker 指定,选择 SignatureChecker 的值,否则选择 signatureParam 标记的值
      String servicedCodeNew = StringUtils.isEmpty(checker.serviceCode()) ? serviceCode : checker.serviceCode();
      if (StringUtils.isEmpty(servicedCodeNew)) {
            throw new SignatureValidationException(checker.returnType(), "[验签失败] 缺失 serviceCode,请配置!");
      }

      // 获取密钥 如果 SignatureChecker 指定,选择 SignatureChecker 的值,否则选择 signatureProperties 配置的值
      String secretKey = StringUtils.isEmpty(checker.secretKey()) ? signatureProperties.getSecretKeys().get(servicedCodeNew) : checker.secretKey();
      if (StringUtils.isEmpty(secretKey)) {
            throw new SignatureValidationException(checker.returnType(), "[验签失败] 缺失 secretKey,请配置!");
      }

      // 获取参数字段 如果 signatureParam 指定,选择 signatureParam 的值,否则选择 signatureProperties 配置的值
      String signatureField = StringUtils.isEmpty(signatureParam.signatureField()) ? signatureProperties.getSignatureField() : signatureParam.signatureField();
      String requestIdField = StringUtils.isEmpty(signatureParam.requestIdField()) ? signatureProperties.getRequestIdField() : signatureParam.requestIdField();
      String timestampField = StringUtils.isEmpty(signatureParam.timestampField()) ? signatureProperties.getTimestampField() : signatureParam.timestampField();

      // 获取实际请求参数数据
      String requestId = paramMap.get(requestIdField) == null ? null : paramMap.get(requestIdField).toString();
      Long timestamp = paramMap.get(timestampField) == null ? null : Long.parseLong(paramMap.get(timestampField).toString());
      String signature = paramMap.get(signatureField) == null ? null : paramMap.get(signatureField).toString();
      if (StringUtils.isEmpty(requestId) || StringUtils.isEmpty(signature) || StringUtils.isEmpty(timestamp)) {
            logger.warn("[验签失败] 缺失鉴权参数,请检查!requestId => {}, signature => {}, timestamp => {}", requestId, signature, timestamp);
            throw new SignatureValidationException(checker.returnType(), "[验签失败] 缺失鉴权参数,请检查!");
      }

      // 校验时间戳
      validateTimestamp(checker, timestamp);

      // 校验签名
      if (!SignatureUtil.verifySignature(requestId + timestamp, secretKey, signature)) {
            throw new SignatureValidationException(checker.returnType(), "签名校验不通过!");
      }
    }

    private void validateTimestamp(SignatureChecker checker, long timestamp) throws SignatureValidationException {
      // 如果是-1,则使用配置文件中的默认值
      long expireMinutes = checker.expireMinutes() == -1 ? signatureProperties.getExpireMinutes() : checker.expireMinutes();
      // 如果是0,则代表永久有效,不进行时间判断
      if (expireMinutes == 0) {
            return;
      } else if (expireMinutes <= 0) {
            throw new SignatureValidationException(checker.returnType(), "[验签失败] 过期时间配置无效,请检查!");
      }

      long currentTime = System.currentTimeMillis();
      if (timestamp > currentTime + 5 * 60 * 1000) {
            throw new SignatureValidationException(checker.returnType(), "[验签失败] 调用端时间与服务器时间未同步,请检查!");
      } else if (currentTime - timestamp > (long) expireMinutes * 60 * 1000) {
            throw new SignatureValidationException(checker.returnType(), "[验签失败] 请求已过期,请重新请求!");
      }
    }
}4.2.4 SignatureAutoConfiguration.class

import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnMissingBean;
import org.springframework.boot.context.properties.EnableConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.tao.aspect.SignatureAspect;


/**
* @author: handsometaoa
* @description
* @date: 2025/3/29 11:00
*/


@Configuration
@EnableConfigurationProperties(SignatureProperties.class)
@ComponentScan(basePackages = {"org.tao"})
public class SignatureAutoConfiguration {

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public SignatureAspect signatureAspect() {
      return new SignatureAspect();
    }


}4.2.5 SignatureProperties.class

import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@ConfigurationProperties(prefix = "signature")
public class SignatureProperties {

    private String requestIdField = "requestId";
    private String timestampField = "timestamp";
    private String signatureField = "signature";
    private Integer expireMinutes = 5;

    private Map<String, String> secretKeys = new HashMap<>();
    private Map<String, String> returnJsons = new HashMap<>();

    public Map<String, String> getSecretKeys() {
      return secretKeys;
    }

    public void setSecretKeys(Map<String, String> secretKeys) {
      this.secretKeys = secretKeys;
    }

    public Integer getExpireMinutes() {
      return expireMinutes;
    }

    public void setExpireMinutes(Integer expireMinutes) {
      this.expireMinutes = expireMinutes;
    }

    public String getRequestIdField() {
      return requestIdField;
    }

    public void setRequestIdField(String requestIdField) {
      this.requestIdField = requestIdField;
    }

    public String getSignatureField() {
      return signatureField;
    }

    public void setSignatureField(String signatureField) {
      this.signatureField = signatureField;
    }

    public String getTimestampField() {
      return timestampField;
    }

    public void setTimestampField(String timestampField) {
      this.timestampField = timestampField;
    }

    public Map<String, String> getReturnJsons() {
      return returnJsons;
    }

    public void setReturnJsons(Map<String, String> returnJsons) {
      this.returnJsons = returnJsons;
    }
}4.2.6 SignatureConst.class

public class SignatureConst {

    public static final String DEFAULT_RETURN_TYPE = "default";

    public static final String EMPTY_STR = "";

}4.2.7 SignatureParamTypeEnum.class

public enum SignatureParamTypeEnum {

    SERVICE_CODE(1, "服务编码"),
    PARAMS(2, "参数");

    private Integer code;
    private String desc;

    SignatureParamTypeEnum(Integer code, String desc) {
      this.code = code;
      this.desc = desc;
    }

    public Integer getCode() {
      return code;
    }


}4.2.8 GlobalExceptionHandler

import com.alibaba.fastjson2.JSON;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestControllerAdvice;
import org.tao.config.SignatureProperties;
import org.tao.consts.SignatureConst;

import javax.annotation.Resource;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(GlobalExceptionHandler.class);
    @Resource
    private SignatureProperties signatureProperties;

    @ExceptionHandler(SignatureValidationException.class)
    public ResponseEntity<Map<String, Object>> handleSignatureValidationException(SignatureValidationException ex) {
      Map<String, Object> map = new HashMap<>();
      map.put("code", 500);
      map.put("message", ex.getMessage());
      if (ex.getReturnType() != null && !ex.getReturnType().equals(SignatureConst.DEFAULT_RETURN_TYPE)) {
            String responseStr = signatureProperties.getReturnJsons().get(ex.getReturnType());
            if (StringUtils.isEmpty(responseStr)) {
                log.error("[全局异常处理] 返回json配置错误,请检查配置!");
            } else {
                responseStr = responseStr.replace("${message}", ex.getMessage());
            }
            map = JSON.parseObject(responseStr, Map.class);
      }
      return new ResponseEntity<>(map, HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR);
    }
}4.2.9 SignatureValidationException.class

import org.tao.consts.SignatureConst;

public class SignatureValidationException extends RuntimeException {

    private String returnType = SignatureConst.DEFAULT_RETURN_TYPE;

    public SignatureValidationException(String returnType, String message) {
      super(message);
      this.returnType = returnType;
    }

    public String getReturnType() {
      return returnType;
    }
}4.2.10 AnnotationValidationProcessor.class

import com.alibaba.fastjson2.JSON;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.tao.anno.SignatureChecker;
import org.tao.anno.SignatureParam;
import org.tao.config.SignatureProperties;
import org.tao.consts.SignatureConst;
import org.tao.enums.SignatureParamTypeEnum;
import org.tao.exception.GlobalExceptionHandler;

import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.Resource;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Map;

@Component
public class AnnotationValidationProcessor implements BeanPostProcessor {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(GlobalExceptionHandler.class);

    @Resource
    private SignatureProperties signatureProperties;

    @PostConstruct
    public void preCheck() {
      Map<String, String> returnJsons = signatureProperties.getReturnJsons();
      if (returnJsons != null && !returnJsons.isEmpty()) {
            returnJsons.forEach((key, value) -> {
                if (!JSON.isValidObject(value)) {
                  log.warn("[验签配置校验] 返回类型 json 字符串配置错误,value => {}", value);
                  throw new IllegalStateException("[验签配置校验] 返回类型 json 字符串配置错误,请检查配置!");
                }
            });
      }
    }


    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
      Class<?> clazz = bean.getClass();
      for (Method method : clazz.getDeclaredMethods()) {
            // 检查方法是否带有 @SignatureChecker
            if (method.isAnnotationPresent(SignatureChecker.class)) {
                SignatureChecker annotation = method.getAnnotation(SignatureChecker.class);

                if (!StringUtils.isEmpty(annotation.serviceCode()) && StringUtils.isEmpty(annotation.secretKey())) {
                  if (!signatureProperties.getSecretKeys().containsKey(annotation.serviceCode())) {
                        log.warn("[验签配置校验] 配置缺失服务编码对应的密钥,serviceCode => {}", annotation.serviceCode());
                        throw new IllegalStateException("[验签配置校验] 配置缺失服务编码对应的密钥,请检查配置!");
                  }
                }
                if (!annotation.returnType().equals(SignatureConst.DEFAULT_RETURN_TYPE)) {
                  if (!signatureProperties.getReturnJsons().containsKey(annotation.returnType())) {
                        log.warn("[验签配置校验] 配置缺失返回类型 JSON 字符串,returnType => {}", annotation.returnType());
                        throw new IllegalStateException("[验签配置校验] 配置缺失返回类型 JSON 字符串,请检查配置!");
                  }
                }

                // 检查是否同时带有 @PostMapping 或 @RequestMapping
                if (!method.isAnnotationPresent(PostMapping.class) && !method.isAnnotationPresent(RequestMapping.class)) {
                  throw new IllegalStateException("方法 " + method.getName() + " 必须同时带有 @PostMapping 或 @RequestMapping 注解");
                }
                // 检查方法参数
                validateMethodParameters(method);
            }
      }
      return bean;
    }

    private void validateMethodParameters(Method method) {
      // 这里可以根据业务需求检查方法的参数
      Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
      if (parameterTypes.length == 0) {
            throw new IllegalStateException("[验签配置校验] 方法 " + method.getClass().getName() + "." + method.getName() + " 必须至少有一个参数");
      }
      // 其他校验逻辑
      Annotation[][] parameterAnnotations = method.getParameterAnnotations();
      for (int i = 0; i < parameterAnnotations.length; i++) {
            for (Annotation anno : parameterAnnotations) {
                if (anno instanceof SignatureParam) {
                  SignatureParam signatureParam = (SignatureParam) anno;
                  Class<?> aClass = parameterTypes;
                  if (signatureParam.type() == SignatureParamTypeEnum.PARAMS) {
                        if (isPrimitiveType(aClass)) {
                            throw new IllegalStateException("[验签配置校验] " + method.getName() + " 方法 params 参数" + " 必须是对象类型");
                        }
                  } else if (signatureParam.type() == SignatureParamTypeEnum.SERVICE_CODE) {
                        if (aClass != String.class) {
                            throw new IllegalStateException("[验签配置校验] " + method.getName() + " 方法 serviceCode 参数" + " 必须是String类型");
                        }
                  } else {
                        throw new IllegalStateException("[验签配置校验] " + method.getName() + " 暂未适配类型");
                  }
                }
            }
      }
    }

    private boolean isPrimitiveType(Class<?> clazz) {
      return clazz.isPrimitive() || clazz == Integer.class || clazz == Boolean.class ||
                clazz == Character.class || clazz == Byte.class || clazz == Short.class ||
                clazz == Long.class || clazz == Float.class || clazz == Double.class;
    }

}4.2.11 SignatureUtil.class

import org.springframework.util.DigestUtils;

/**
* @author: handsometaoa
* @description
* @date: 2025/3/29 11:00
*/
public class SignatureUtil {

    /**
   * 校验签名是否正确
   *
   * @param params    请求参数
   * @param sign      客户端传递的签名
   * @param secretKey 密钥
   * @return 是否校验通过
   */
    public static boolean verifySignature(String params, String secretKey, String sign) {
      String serverSign = generateSignature(params, secretKey);
      return serverSign.equals(sign);
    }


    /**
   * 生成签名
   *
   * @param requestId 请求id
   * @param timestamp 时间戳
   * @param secretKey 密钥
   * @return 生成的签名
   */
    public static String generateSignature(String requestId, String timestamp, String secretKey) {
      String rawData = requestId + timestamp + secretKey;
      return DigestUtils.md5DigestAsHex(rawData.getBytes());
    }



    private static String generateSignature(String params, String secretKey) {
      String rawData = params + secretKey;
      return DigestUtils.md5DigestAsHex(rawData.getBytes());
    }


}4.2.12 spring.factories.class

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.tao.config.SignatureAutoConfiguration4.2.13 pom.xml

<dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      spring-boot-starter-aop</artifactId>
      <version>2.1.3.RELEASE</version>
      <optional>true</optional>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      spring-boot-autoconfigure</artifactId>
      <version>2.1.3.RELEASE</version>
      <optional>true</optional>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      spring-boot-starter-web</artifactId>
      <version>2.1.3.RELEASE</version>
      <optional>true</optional>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>com.alibaba.fastjson2</groupId>
      fastjson2</artifactId>
      <version>2.0.31</version>
      <optional>true</optional>
    </dependency>
</dependencies>五、使用方式

5.1 集成方式 (俩种方式)


[*]打成 jar 包引入依赖
[*]直接将代码拷进自己项目
5.2 使用说明


[*]在方法上添加 @SignatureChecker 注解,包含密钥的参数前添加 @SignatureParam 注解;举例:假设需要给XX业务进行验签,约定密钥为XXX,请求参数分别为 request_id、timeStamp、signature
@PostMapping("test")
@SignatureChecker(serviceserCode = "XX", secretKey = "XXX")
public String test(@RequestBody @SignatureParam(requestIdField = "request_id", timestampField = "timeStamp") Request request) {
    return "test";
}
[*]基于 注解值 > 配置值 > 默认值(约定大于配置)


[*]serviceCode : SignatureChecker 指定 serviceserCode【此方式只能固定一个serviceCode】> SignatureParam(type = 0) 标注【此方式可标注到 String 字段上,更加通用】
[*]密钥 secretKey : 注解(secretKey) > 配置值 (signature.secretKeys 中定义的)
[*]有效期 expireMinutes:注解(expireMinutes)> 配置值 (signature.expireMinutes)> 默认值(5)
[*]验签字段:注解(requestIdField、timestampField、signatureField)> 配置值 (signature.requestIdField) > 默认值(requestId、timestamp、signature)

[*]请求接口

六、最后

当然代码还是有很多不足的地方,仅供学习参考。
源码:https://github.com/handsometaoa/signutare-kit

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