AES（Advanced Encryption Standard，高级加密标准）是一种对称加密算法，广泛应用于数据加密和安全通信中。Java提供了丰富的安全库，使得在Java中实现AES加密变得相对简单。本文将详细介绍如何在Java中实现AES加密和解密，并提供完整的示例代码。
什么是AES？
AES是一种对称加密算法，由NIST（美国国家标准技术研究所）在2001年选定为高级加密标准，用于替代之前的DES算法。AES算法的优点包括安全性高、效率高、易于实现、不需要专利授权等。AES支持128位、192位和256位的密钥长度，分别对应AES-128、AES-192和AES-256。
AES的工作原理
AES算法通过一系列复杂的数学运算（如字节代换、行移位、列混合和轮密钥加等）对数据进行加密和解密。具体步骤如下：
字节代换：使用S盒对每个字节进行替换。
行移位：对每个分组的行进行循环左移。
列混合：对每个分组的列进行矩阵乘法。
轮密钥加：将每个分组与当前轮密钥进行按位异或运算。
Java中的AES实现
Java提供了javax.crypto包，其中包含了一些用于加密和解密的类和接口。下面我们将详细介绍如何在Java中实现AES加密和解密。
导入必要的包
首先，我们需要导入一些必要的包：
importjavax.crypto.Cipher;importjavax.crypto.KeyGenerator;importjavax.crypto.SecretKey;importjavax.crypto.spec.IvParameterSpec;importjavax.crypto.spec.SecretKeySpec;importjava.security.SecureRandom;importjava.util.Base64;
生成密钥
AES需要一个固定长度的密钥。我们可以使用KeyGenerator类来生成密钥：
publicstaticSecretKeygenerateKey(intkeySize)throwsException{KeyGeneratorkeyGen=KeyGenerator.getInstance(\"AES\");keyGen.init(keySize,newSecureRandom());returnkeyGen.generateKey();}生成初始化向量（IV）
为了提高安全性，AES通常使用CBC（Cipher Block Chaining）模式，这需要一个初始化向量（IV）。我们可以生成一个随机的IV：
publicstaticIvParameterSpecgenerateIv(){byte[]iv=newbyte[16];//AESblocksizeis16bytesnewSecureRandom().nextBytes(iv);returnnewIvParameterSpec(iv);}加密方法
接下来，我们编写一个方法来实现AES加密：
publicstaticStringencrypt(StringplainText,SecretKeykey,IvParameterSpeciv)throwsException{Ciphercipher=Cipher.getInstance(\"AES/CBC/PKCS5Padding\");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key,iv);byte[]encryptedData=cipher.doFinal(plainText.getBytes());returnBase64.getEncoder().encodeToString(encryptedData);}解密方法
同样，我们编写一个方法来实现AES解密：
publicstaticStringdecrypt(StringencryptedText,SecretKeykey,IvParameterSpeciv)throwsException{Ciphercipher=Cipher.getInstance(\"AES/CBC/PKCS5Padding\");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key,iv);byte[]decodedData=Base64.getDecoder().decode(encryptedText);byte[]decryptedData=cipher.doFinal(decodedData);returnnewString(decryptedData);}完整示例代码
下面是一个完整的示例代码，展示了如何生成密钥、初始化向量、加密和解密字符串：
importjavax.crypto.Cipher;importjavax.crypto.KeyGenerator;importjavax.crypto.SecretKey;importjavax.crypto.spec.IvParameterSpec;importjavax.crypto.spec.SecretKeySpec;importjava.security.SecureRandom;importjava.util.Base64;publicclassAesExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{//生成密钥SecretKeykey=generateKey(256);//生成初始化向量IvParameterSpeciv=generateIv();//待加密的明文StringplainText=\"Hello,World!\";//加密StringencryptedText=encrypt(plainText,key,iv);System.out.println(\"EncryptedText:\"+encryptedText);//解密StringdecryptedText=decrypt(encryptedText,key,iv);System.out.println(\"DecryptedText:\"+decryptedText);}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}}publicstaticSecretKeygenerateKey(intkeySize)throwsException{KeyGeneratorkeyGen=KeyGenerator.getInstance(\"AES\");keyGen.init(keySize,newSecureRandom());returnkeyGen.generateKey();}publicstaticIvParameterSpecgenerateIv(){byte[]iv=newbyte[16];//AESblocksizeis16bytesnewSecureRandom().nextBytes(iv);returnnewIvParameterSpec(iv);}publicstaticStringencrypt(StringplainText,SecretKeykey,IvParameterSpeciv)throwsException{Ciphercipher=Cipher.getInstance(\"AES/CBC/PKCS5Padding\");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key,iv);byte[]encryptedData=cipher.doFinal(plainText.getBytes());returnBase64.getEncoder().encodeToString(encryptedData);}publicstaticStringdecrypt(StringencryptedText,SecretKeykey,IvParameterSpeciv)throwsException{Ciphercipher=Cipher.getInstance(\"AES/CBC/PKCS5Padding\");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key,iv);byte[]decodedData=Base64.getDecoder().decode(encryptedText);byte[]decryptedData=cipher.doFinal(decodedData);returnnewString(decryptedData);}}代码详解
生成密钥：
generateKey方法使用KeyGenerator类生成指定长度的AES密钥。
生成初始化向量：
generateIv方法生成一个16字节的随机IV。
加密方法：
encrypt方法使用Cipher类的getInstance方法获取一个AES加密器实例。使用
init方法初始化加密器为加密模式，并传入生成的密钥和IV。使用
doFinal方法对明文进行加密，并将结果转换为Base64编码的字符串。
解密方法：
decrypt方法与encrypt方法类似，但初始化加密器为解密模式。使用
doFinal方法对Base64解码后的数据进行解密，并将结果转换为字符串。
注意事项
密钥管理：密钥的安全存储和传输非常重要。建议使用安全的方式（如环境变量、配置文件加密等）来管理密钥。
异常处理：在实际应用中，应添加更多的异常处理逻辑，以应对各种可能的错误情况。
性能考虑：AES虽然安全性较高，但计算复杂度较大，可能会对性能产生一定影响。在高性能要求的应用中，可以考虑使用其他更高效的加密算法。
参考资料
Java Cryptography Architecture (JCA) Reference Guide
Advanced Encryption Standard (AES)
AES在线加密解密工具
结论
本文详细介绍了如何在Java中实现AES加密和解密，并提供了完整的示例代码。通过本文的学习，读者应该能够理解AES的工作原理，并能够在实际项目中应用这一加密技术。希望本文对大家有所帮助。