登录屏幕和登录对话框使用口令屏蔽技术，这种技术要么在输入口令时隐藏口令，要么显示一个字符（比如星号'*'）来代替用户输入的字符。例如，当您在一台 Windows 机器上进行登录时，一个登录对话框将会呈现在您眼前，其中的口令一栏使用星号作为屏蔽或回显字符。
<table cellSpacing=0 cellPadding=1 width=154 align=center border=0> <tr> <td class=grey3> <table cellSpacing=0 cellPadding=0 width=154 align=center border=0 nowrap> <tr> <td align=middle bgColor=#ffffff></td> </tr> <tr nowrap> <td class=grey3 align=middle> 图 1：UNIX 登录屏幕</td> </tr> </table></td> </tr> </table>
如果操作系统是 UNIX，则登录屏幕中的口令栏不显示回显字符。它的做法很简单，就是什么都不显示，如图 1 所示。
</td> </tr> <tr> <td height="20" colspan="2">AWT/Swing 中的口令屏蔽
如果您希望为您的应用程序提供图形化的登录对话框，您可以使用 AWT 的
TextField 类，该类是一个文本组件，允许编辑单行文本。为了屏蔽口令栏，要使用 setEchoChar 方法。例如，为了把回显字符设置为星号，您需要这样做：<table cellSpacing=0 cellPadding=10 border=0> <tr> <td>
TextField password = new TextField(8);</td> </tr> </table>
password.setEchoChar('*');
基于所使用字体的平均字符宽度，数字8指定了文本栏的宽度。您可以把回显字符设置为任何您喜欢的字符。注意，如果您把它设置为0，这意味着输入将会被回显，而不会被屏蔽。
<table cellSpacing=0 cellPadding=1 width=154 align=center border=0> <tr> <td class=grey3> <table cellSpacing=0 cellPadding=0 width=154 align=center border=0 nowrap> <tr> <td align=middle bgColor=#ffffff></td> </tr> <tr nowrap> <td class=grey3 align=middle> 图 2：setEchoChar('#')后的JPasswordField</td> </tr> </table></td> </tr> </table>
在 Swing 中，您可以使用 JPasswordField,它允许编辑单行文本，视图表明正在输入内容，但是不会显示原始字符。JPasswordField 类与和 setEchoChar 一起使用的 AWT 的 TextField 是源代码兼容的。如果您使用 JPasswordField, 默认的回显字符是星号 '*', 但是您可以将其修改为任何您选定的字符。此外，如果您把回显字符设置为 0，这意味着字符将在输入时显示出来，而不会被屏蔽。图 2 显示了一个 Swing 登录对话框，其中的回显字符被设置为 #，使用的是下面的代码片断：
JPasswordField password = new JPasswordField(8);</td> </tr> </table>
password.setEchoChar('#');
命令行输入屏蔽
和 AWT/Swing 不同，在 Java 中没有特殊的 API 可用于屏蔽命令行输入。这也是许多开发人员一直所要求的一项功能。如果您希望为命令行基于文本的 Java 应用程序以及服务器端 Java 应用程序提供一个登录屏幕，它就很有用。提供这种功能的一种方式就是使用 Java 本地接口（Java Native Interface ，JNI)。对于不了解 C/C++ 或者希望坚持 100% 纯 Java 代码的某些 Java 开发人员来说，这可能有一定难度。
这里我针对这个问题提出一个解决方案。在本文的早期版本中，所使用的是一个 UNIX 风格的登录屏幕，口令根本不在屏幕上回显。这样做的具体方法是，让一个单独的线程通过重写和打印口令提示命令行，尝试擦除回显到控制台的字符。大家可以下载该篇文章中专用的代码和改进后的代码。
然而，大家最需要的功能之一是使用星号"*"替换回显的字符。因此，本文从为口令屏蔽提供一个简单的解决方案开始，接着给出改进后的、更加可靠和安全的代码。
简单的解决方案
这个解决方案使用一个单独的线程，在输入回显字符的时候擦除它们，然后使用星号代替它们。这是使用 EraserThread 类来完成的，如代码示例 1 所示。
代码示例 1：EraserThread.java
<table cellSpacing=0 cellPadding=10 border=0> <tr> <td>import java.io.*;</td> </tr> </table>
class EraserThread implements Runnable {
private boolean stop;
/**
*@param The prompt displayed to the user
*/
public EraserThread(String prompt) {
System.out.print(prompt);
}
/**
* Begin masking...display asterisks (*)
*/
public void run () {
stop = true;
while (stop) {
System.out.print("\010*");
try {
Thread.currentThread().sleep(1);
} catch(InterruptedException ie) {
ie.printStackTrace();
}
}
}
/**
* Instruct the thread to stop masking
*/
public void stopMasking() {
this.stop = false;
}
}
注意: 这个解决方案广泛利用了线程，然而，如果机器负载很重，就不能确保 MaskingThread 能够足够经常地运行。请继续阅读本文的余下部分来了解代码的改进版本。
PasswordField 类使用了 EraserThread 类，这一点在代码示例 2 中体现出来了。这个类提示用户输入口令，而且 EraserThread 的一个实例尝试使用 "*" 屏蔽输入。注意，一开始将显示一个星号 (*)。
代码示例 2：PasswordField.java
<table cellSpacing=0 cellPadding=10 border=0> <tr> <td>public class PasswordField {
/**
*@param prompt The prompt to display to the user
*@return The password as entered by the user
*/
public static String readPassword (String prompt) {
EraserThread et = new EraserThread(prompt);
Thread mask = new Thread(et);
mask.start();
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String password = "";
try {
password = in.readLine();
} catch (IOException ioe) {
ioe.printStackTrace();
}
// stop masking
et.stopMasking();
// return the password entered by the user
return password;
}
}
</td>
</tr>
</table>
作为如何使用 PasswordField 类的一个例子，考虑应用程序 TestApp，如示例代码 3 所示。这个应用程序显示一条提示，并等待用户输入口令。当然，输入被屏蔽为星号(*)。
代码示例 3：TestApp.java
<table cellSpacing=0 cellPadding=10 border=0> <tr> <td>class TestApp {
public static void main(String argv[]) {
String password = PasswordField.readPassword("Enter password: ");
System.out.println("The password entered is: "+password);
}
}
</td>
</tr>
</table>
<table cellSpacing=0 cellPadding=1 width=154 align=center border=0> <tr> <td class=grey3> <table cellSpacing=0 cellPadding=0 width=154 align=center border=0 nowrap> <tr> <td align=middle bgColor=#ffffff></td> </tr> <tr nowrap> <td class=grey3 align=middle> 图 3：TestApp 示例输出
</td> </tr> </table></td> </tr> </table>
如果您在 Windows、MacOS 或 UNIX 操作系统上运行
TesApp, 您将会发现其输出与图 3 类似。此外还要注意，当您运行该应用程序时，会显示一个初始的星号。
使代码安全而可靠
上述的简单解决方案有一个主要缺陷：不应该使用字符串来存储诸如口令这类敏感信息！在本文的余下部分中，将会给出一个经过改进的解决方案。
然而，首先，MaskingThread 类能够从几处改进中获益：
- 为了确保跨线程的可见性，尤其是在多 CPU 的机器上，
stop字段应该被标记为volatile。volatile关键字指定同步线程使用该字段，这样编译器就不会对它进行任何优化；换句话说，应该从内存读取变量的值，而不应该在堆栈中保存任何拷贝。 - 为了确保屏蔽能够在系统高负荷运转时也能够出现，在调用持续期间，调用线程的优先权被设定为最大。返回时再恢复其原始的优先权。
代码示例 4 显示了修订后的 MaskingThread 类，修改的地方均以粗体形式突出显示。
代码示例 4：MaskingThread.java
<table cellSpacing=0 cellPadding=10 border=0> <tr> <td>import java.io.*;</td> </tr> </table>
/**
* This class attempts to erase characters echoed to the console.
*/
class MaskingThread extends Thread {
private volatile boolean stop;
private char echochar = '*';
/**
*@param prompt The prompt displayed to the user
*/
public MaskingThread(String prompt) {
System.out.print(prompt);
}
/**
* Begin masking until asked to stop.
*/
public void run() { int priority = Thread.currentThread().getPriority();
Thread.currentThread().setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
try {
stop = true;
while(stop) {
System.out.print("\010" + echochar);
try {
// attempt masking at this rate
Thread.currentThread().sleep(1);
}catch (InterruptedException iex) {
Thread.currentThread().interrupt();
return;
}
}
} finally { // restore the original priority
Thread.currentThread().setPriority(priority); }
}
/**
* Instruct the thread to stop masking.
*/
public void stopMasking() {
this.stop = false;
}
}
尽管使用 Strings 收集和存储口令看起来似乎很合逻辑，它们并不适合存储诸如口令这样的敏感信息。这是因为 Strings 类型的对象是不可改变的——使用后不能重写或修改字符串的内容。应该使用一个 chars 数组作为代替。修订后的 PasswordField 如代码示例 5 所示，它是根据 Using Password-Based Encryption 改写而来。
代码示例 5：PasswordField.java
<table cellSpacing=0 cellPadding=10 border=0> <tr> <td>import java.io.*;</td> </tr> </table>
import java.util.*;
/**
* This class prompts the user for a password and attempts to mask input with "*"
*/
public class PasswordField {
/**
*@param input stream to be used (e.g. System.in)
*@param prompt The prompt to display to the user.
*@return The password as entered by the user.
*/
public static final char[] getPassword(InputStream in, String prompt)
throws IOException {
MaskingThread maskingthread = new MaskingThread(prompt);
Thread thread = new Thread(maskingthread);
thread.start();
char[] lineBuffer;
char[] buf;
int i;
buf = lineBuffer = new char[128];
int room = buf.length;
int offset = 0;
int c;
loop: while (true) {
switch (c = in.read()) {
case -1:
case '\n':
break loop;
case '\r':
int c2 = in.read();
if ((c2 != '\n') && (c2 != -1)) {
if (!(in instanceof PushbackInputStream)) {
in = new PushbackInputStream(in);
}
((PushbackInputStream)in).unread(c2);
} else {
break loop;
}
default:
if (--room < 0) {
buf = new char[offset + 128];
room = buf.length - offset - 1;
System.arraycopy(lineBuffer, 0, buf, 0, offset);
Arrays.fill(lineBuffer, ' ');
lineBuffer = buf;
}
buf[offset++] = (char) c;
break;
}
}
maskingthread.stopMasking();
if (offset == 0) {
return null;
}
char[] ret = new char[offset];
System.arraycopy(buf, 0, ret, 0, offset);
Arrays.fill(buf, ' ');
return ret;
}
}
最后，PasswordApp 类如代码示例 6 所示，它只是一个用于测试修订后代码的测试应用程序。
代码示例 6：PasswordApp.java
<table cellSpacing=0 cellPadding=10 border=0> <tr> <td>import java.io.*;</td> </tr> </table>
public class PasswordApp {
public static void main(String argv[]) {
char password[] = null;
try {
password = PasswordField.getPassword(System.in, "Enter your password: ");
} catch(IOException ioe) {
ioe.printStackTrace();
}
if(password == null ) {
System.out.println("No password entered");
} else {
System.out.println("The password entered is: "+String.valueOf(password));
}
}
}
<table cellSpacing=0 cellPadding=1 width=154 align=center border=0> <tr> <td class=grey3> <table cellSpacing=0 cellPadding=0 width=154 align=center border=0 nowrap> <tr> <td align=middle bgColor=#ffffff></td> </tr> <tr nowrap> <td class=grey3 align=middle> 图 4：PasswordApp 例子的输出
</td> </tr> </table></td> </tr> </table>
如果您在 Windows、MacOS 或 UNIX 操作系统上运行 TesApp, 您将会发现其输出与图 4 类似。
结束语
本文概览了在 Java 中进行口令屏蔽的方法，演示了在 AWT/Swing 应用程序中实现口令屏蔽是多么容易，并且为命令行基于文本的口令屏蔽提供了一个可重用的纯 Java 解决方案。您可以在您的应用程序中自由地重用、改进和改编本文中的代码。您可以通过添加口令约束的方法来增强它。作为一次练习，您可能希望增强所给出的代码，以便口令的长度能够确定，而且口令中不允许使用某些字符，比如空格。
</td> </tr> </table> </td> </tr> <tr>