如何加密ImageIO创建的缓存/临时文件，规避明文存储与内存溢出？

我需要读写大型多页TIFF文件，测试过程中发现磁盘上存在明文TIFF缓存文件。我知道可以通过以下代码禁用磁盘写入：

ImageIO.setUseCache(false)

但这样所有数据都会存入内存，可能引发OutOfMemoryException。

请问是否有办法对ImageIO.createImageInputStream()和ImageIO.createImageOutputStream()创建的缓存/临时文件进行加密？

我目前考虑的可行方案：

• 注册类似javax.imageio.stream.FileImageInputStream的自定义ImageInputStream/ImageOutputStream(Spi)用于加密文件，是否有相关文档或教程？
• 扩展RandomAccessFile以实现文件的加密写入与解密读取，因为现有javax.imageio.stream.FileImageInputStream已支持RandomAccessFile，是否已有现成解决方案？
• 最后的备选方案是在Java应用外部加密临时文件夹，但这种方式容易出错。

补充说明：我计划使用AES128/256加密算法，密钥/IV临时存储在内存中！

1. 自定义ImageInputStream/ImageOutputStream及其SPI实现 #

这是最贴合ImageIO框架设计的方案，核心步骤如下：

• 实现加密版的ImageInputStream和ImageOutputStream：内部用CipherInputStream/CipherOutputStream包装文件流，注意必须选择支持随机访问的AES加密模式（如CTR、GCM），否则无法满足TIFF读写需要的seek等随机定位操作。
• 编写对应的ImageInputStreamSpi和ImageOutputStreamSpi实现类，在createInputStreamInstance/createOutputStreamInstance方法中返回你的加密流实例。
• 通过ImageIO.registerStreamSpis()注册自定义SPI，让ImageIO在创建流时优先使用你的加密实现。

你可以直接参考JDK自带的FileImageInputStreamSpi源码仿写，JDK API文档中对ImageIO SPI的接口规范有明确说明。

2. 扩展RandomAccessFile实现加密随机访问 #

这种方案更轻量化，无需修改SPI：

• 自定义EncryptedRandomAccessFile类，继承RandomAccessFile，重写read()、write()、seek()等核心方法，在读写环节通过AES算法（推荐CTR模式）完成加解密。
• 创建流时直接将自定义的EncryptedRandomAccessFile实例传入FileImageInputStream/FileImageOutputStream即可。

目前没有官方现成实现，但基于AES-CTR模式的实现逻辑清晰：CTR模式通过计数器生成密钥流，可通过偏移量计算对应计数器值，实现随机位置的加解密，无需缓冲整个文件。

3. 外部加密临时文件夹（备选） #

如你所说，该方案风险较高，比如跨操作系统的权限适配、进程间文件访问冲突等，仅在前两种方案无法落地时考虑。若使用此方案，需确保临时文件夹仅当前用户可访问，且加密工具能实时处理文件的创建与读写，但稳定性和性能均不如前两种方案。

关键注意事项 #

• 必须选用支持随机访问的加密模式：AES-CTR或AES-GCM（GCM还能提供完整性校验），避免使用CBC等依赖前序块的模式，否则无法实现seek操作。
• 密钥和IV仅在内存中存储，IV可每次创建临时文件时随机生成，可嵌入文件名或写入文件头部（IV无需保密，但需保证唯一性）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者hiaclibe