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Spring Boot 实现各种参数校验,写得太好了,建议收藏!

Spring Boot 实现各种参数校验,写得太好了,建议收藏!

作者: Java码农 | 来源:发表于2022-08-26 15:02 被阅读0次

    简单使用

    Java API规范(JSR303)定义了Bean校验的标准validation-api,但没有提供实现。hibernate validation是对这个规范的实现,并增加了校验注解如@Email、@Length等。

    Spring Validation是对hibernate validation的二次封装,用于支持spring mvc参数自动校验。接下来,我们以spring-boot项目为例,介绍Spring Validation的使用。

    引入依赖

    如果spring-boot版本小于2.3.x,spring-boot-starter-web会自动传入hibernate-validator依赖。如果spring-boot版本大于2.3.x,则需要手动引入依赖:

    <dependency>
        <groupId>org.hibernate</groupId>
        <artifactId>hibernate-validator</artifactId>
        <version>6.0.1.Final</version>
    </dependency>
    

    对于web服务来说,为防止非法参数对业务造成影响,在Controller层一定要做参数校验的!大部分情况下,请求参数分为如下两种形式:

    • POST、PUT请求,使用requestBody传递参数;
    • GET请求,使用requestParam/PathVariable传递参数。

    下面我们简单介绍下requestBody和requestParam/PathVariable的参数校验实战!

    requestBody参数校验

    POST、PUT请求一般会使用requestBody传递参数,这种情况下,后端使用DTO对象进行接收。只要给DTO对象加上@Validated注解就能实现自动参数校验。比如,有一个保存User的接口,要求userName长度是2-10,account和password字段长度是6-20。

    如果校验失败,会抛出MethodArgumentNotValidException异常,Spring默认会将其转为400(Bad Request)请求。

    DTO表示数据传输对象(Data Transfer Object),用于服务器和客户端之间交互传输使用的。在spring-web项目中可以表示用于接收请求参数的Bean对象。

    在DTO字段上声明约束注解

    @Data
    public class UserDTO {
    
        private Long userId;
    
        @NotNull
        @Length(min = 2, max = 10)
        private String userName;
    
        @NotNull
        @Length(min = 6, max = 20)
        private String account;
    
        @NotNull
        @Length(min = 6, max = 20)
        private String password;
    }
    

    在方法参数上声明校验注解

    @PostMapping("/save")
    public Result saveUser(@RequestBody @Validated UserDTO userDTO) {
        // 校验通过,才会执行业务逻辑处理
        return Result.ok();
    }
    

    这种情况下,使用@Valid和@Validated都可以。

    requestParam/PathVariable参数校验

    GET请求一般会使用requestParam/PathVariable传参。如果参数比较多(比如超过6个),还是推荐使用DTO对象接收。

    否则,推荐将一个个参数平铺到方法入参中。在这种情况下,必须在Controller类上标注@Validated注解,并在入参上声明约束注解(如@Min等)。如果校验失败,会抛出ConstraintViolationException异常。

    代码示例如下:

    @RequestMapping("/api/user")
    @RestController
    @Validated
    public class UserController {
        // 路径变量
        @GetMapping("{userId}")
        public Result detail(@PathVariable("userId") @Min(10000000000000000L) Long userId) {
            // 校验通过,才会执行业务逻辑处理
            UserDTO userDTO = new UserDTO();
            userDTO.setUserId(userId);
            userDTO.setAccount("11111111111111111");
            userDTO.setUserName("xixi");
            userDTO.setAccount("11111111111111111");
            return Result.ok(userDTO);
        }
    
        // 查询参数
        @GetMapping("getByAccount")
        public Result getByAccount(@Length(min = 6, max = 20) @NotNull String  account) {
            // 校验通过,才会执行业务逻辑处理
            UserDTO userDTO = new UserDTO();
            userDTO.setUserId(10000000000000003L);
            userDTO.setAccount(account);
            userDTO.setUserName("xixi");
            userDTO.setAccount("11111111111111111");
            return Result.ok(userDTO);
        }
    }
    

    统一异常处理

    前面说过,如果校验失败,会抛出MethodArgumentNotValidException或者ConstraintViolationException异常。在实际项目开发中,通常会用统一异常处理来返回一个更友好的提示。

    比如我们系统要求无论发送什么异常,http的状态码必须返回200,由业务码去区分系统的异常情况。

    @RestControllerAdvice
    public class CommonExceptionHandler {
    
        @ExceptionHandler({MethodArgumentNotValidException.class})
        @ResponseStatus(HttpStatus.OK)
        @ResponseBody
        public Result handleMethodArgumentNotValidException(MethodArgumentNotValidException ex) {
            BindingResult bindingResult = ex.getBindingResult();
            StringBuilder sb = new StringBuilder("校验失败:");
            for (FieldError fieldError : bindingResult.getFieldErrors()) {
                sb.append(fieldError.getField()).append(":").append(fieldError.getDefaultMessage()).append(", ");
            }
            String msg = sb.toString();
           return Result.fail(BusinessCode.参数校验失败, msg);
        }
    
        @ExceptionHandler({ConstraintViolationException.class})
        @ResponseStatus(HttpStatus.OK)
        @ResponseBody
        public Result handleConstraintViolationException(ConstraintViolationException ex) {
            return Result.fail(BusinessCode.参数校验失败, ex.getMessage());
        }
    }
    

    进阶使用

    分组校验

    在实际项目中,可能多个方法需要使用同一个DTO类来接收参数,而不同方法的校验规则很可能是不一样的。这个时候,简单地在DTO类的字段上加约束注解无法解决这个问题。因此,spring-validation支持了分组校验的功能,专门用来解决这类问题。

    还是上面的例子,比如保存User的时候,UserId是可空的,但是更新User的时候,UserId的值必须>=10000000000000000L;其它字段的校验规则在两种情况下一样。这个时候使用分组校验的代码示例如下:

    约束注解上声明适用的分组信息groups

    @Data
    public class UserDTO {
    
        @Min(value = 10000000000000000L, groups = Update.class)
        private Long userId;
    
        @NotNull(groups = {Save.class, Update.class})
        @Length(min = 2, max = 10, groups = {Save.class, Update.class})
        private String userName;
    
        @NotNull(groups = {Save.class, Update.class})
        @Length(min = 6, max = 20, groups = {Save.class, Update.class})
        private String account;
    
        @NotNull(groups = {Save.class, Update.class})
        @Length(min = 6, max = 20, groups = {Save.class, Update.class})
        private String password;
    
        /**
         * 保存的时候校验分组
         */
        public interface Save {
        }
    
        /**
         * 更新的时候校验分组
         */
        public interface Update {
        }
    }
    

    @Validated注解上指定校验分组

    @PostMapping("/save")
    public Result saveUser(@RequestBody @Validated(UserDTO.Save.class) UserDTO userDTO) {
        // 校验通过,才会执行业务逻辑处理
        return Result.ok();
    }
    
    @PostMapping("/update")
    public Result updateUser(@RequestBody @Validated(UserDTO.Update.class) UserDTO userDTO) {
        // 校验通过,才会执行业务逻辑处理
        return Result.ok();
    }
    

    嵌套校验

    前面的示例中,DTO类里面的字段都是基本数据类型和String类型。但是实际场景中,有可能某个字段也是一个对象,这种情况先,可以使用嵌套校验。

    比如,上面保存User信息的时候同时还带有Job信息。需要注意的是,此时DTO类的对应字段必须标记@Valid注解。

    @Data
    public class UserDTO {
    
        @Min(value = 10000000000000000L, groups = Update.class)
        private Long userId;
    
        @NotNull(groups = {Save.class, Update.class})
        @Length(min = 2, max = 10, groups = {Save.class, Update.class})
        private String userName;
    
        @NotNull(groups = {Save.class, Update.class})
        @Length(min = 6, max = 20, groups = {Save.class, Update.class})
        private String account;
    
        @NotNull(groups = {Save.class, Update.class})
        @Length(min = 6, max = 20, groups = {Save.class, Update.class})
        private String password;
    
        @NotNull(groups = {Save.class, Update.class})
        @Valid
        private Job job;
    
        @Data
        public static class Job {
    
            @Min(value = 1, groups = Update.class)
            private Long jobId;
    
            @NotNull(groups = {Save.class, Update.class})
            @Length(min = 2, max = 10, groups = {Save.class, Update.class})
            private String jobName;
    
            @NotNull(groups = {Save.class, Update.class})
            @Length(min = 2, max = 10, groups = {Save.class, Update.class})
            private String position;
        }
    
        /**
         * 保存的时候校验分组
         */
        public interface Save {
        }
    
        /**
         * 更新的时候校验分组
         */
        public interface Update {
        }
    }
    

    嵌套校验可以结合分组校验一起使用。还有就是嵌套集合校验会对集合里面的每一项都进行校验,例如List<Job>字段会对这个list里面的每一个Job对象都进行校验

    集合校验

    如果请求体直接传递了json数组给后台,并希望对数组中的每一项都进行参数校验。此时,如果我们直接使用java.util.Collection下的list或者set来接收数据,参数校验并不会生效!我们可以使用自定义list集合来接收参数:

    包装List类型,并声明@Valid注解

    public class ValidationList<E> implements List<E> {
    
        @Delegate // @Delegate是lombok注解
        @Valid // 一定要加@Valid注解
        public List<E> list = new ArrayList<>();
    
        // 一定要记得重写toString方法
        @Override
        public String toString() {
            return list.toString();
        }
    }
    

    @Delegate注解受lombok版本限制,1.18.6以上版本可支持。如果校验不通过,会抛出NotReadablePropertyException,同样可以使用统一异常进行处理。

    比如,我们需要一次性保存多个User对象,Controller层的方法可以这么写:

    @PostMapping("/saveList")
    public Result saveList(@RequestBody @Validated(UserDTO.Save.class) ValidationList<UserDTO> userList) {
        // 校验通过,才会执行业务逻辑处理
        return Result.ok();
    }
    

    自定义校验

    业务需求总是比框架提供的这些简单校验要复杂的多,我们可以自定义校验来满足我们的需求。

    自定义spring validation非常简单,假设我们自定义加密id(由数字或者a-f的字母组成,32-256长度)校验,主要分为两步:

    自定义约束注解

    @Target({METHOD, FIELD, ANNOTATION_TYPE, CONSTRUCTOR, PARAMETER})
    @Retention(RUNTIME)
    @Documented
    @Constraint(validatedBy = {EncryptIdValidator.class})
    public @interface EncryptId {
    
        // 默认错误消息
        String message() default "加密id格式错误";
    
        // 分组
        Class<?>[] groups() default {};
    
        // 负载
        Class<? extends Payload>[] payload() default {};
    }
    

    实现ConstraintValidator接口编写约束校验器

    public class EncryptIdValidator implements ConstraintValidator<EncryptId, String> {
    
        private static final Pattern PATTERN = Pattern.compile("^[a-f\\d]{32,256}$");
    
        @Override
        public boolean isValid(String value, ConstraintValidatorContext context) {
            // 不为null才进行校验
            if (value != null) {
                Matcher matcher = PATTERN.matcher(value);
                return matcher.find();
            }
            return true;
        }
    }
    

    这样我们就可以使用@EncryptId进行参数校验了!

    编程式校验

    上面的示例都是基于注解来实现自动校验的,在某些情况下,我们可能希望以编程方式调用验证。这个时候可以注入javax.validation.Validator对象,然后再调用其api。

    @Autowired
    private javax.validation.Validator globalValidator;
    
    // 编程式校验
    @PostMapping("/saveWithCodingValidate")
    public Result saveWithCodingValidate(@RequestBody UserDTO userDTO) {
        Set<ConstraintViolation<UserDTO>> validate = globalValidator.validate(userDTO, UserDTO.Save.class);
        // 如果校验通过,validate为空;否则,validate包含未校验通过项
        if (validate.isEmpty()) {
            // 校验通过,才会执行业务逻辑处理
    
        } else {
            for (ConstraintViolation<UserDTO> userDTOConstraintViolation : validate) {
                // 校验失败,做其它逻辑
                System.out.println(userDTOConstraintViolation);
            }
        }
        return Result.ok();
    }
    

    快速失败(Fail Fast)

    Spring Validation默认会校验完所有字段,然后才抛出异常。可以通过一些简单的配置,开启Fali Fast模式,一旦校验失败就立即返回。

    @Bean
    public Validator validator() {
        ValidatorFactory validatorFactory = Validation.byProvider(HibernateValidator.class)
                .configure()
                // 快速失败模式
                .failFast(true)
                .buildValidatorFactory();
        return validatorFactory.getValidator();
    }
    

    @Valid和@Validated区别

    实现原理

    requestBody参数校验实现原理

    在spring-mvc中,RequestResponseBodyMethodProcessor是用于解析@RequestBody标注的参数以及处理@ResponseBody标注方法的返回值的。显然,执行参数校验的逻辑肯定就在解析参数的方法resolveArgument()中:

    public class RequestResponseBodyMethodProcessor extends AbstractMessageConverterMethodProcessor {
        @Override
        public Object resolveArgument(MethodParameter parameter, @Nullable ModelAndViewContainer mavContainer,
                                      NativeWebRequest webRequest, @Nullable WebDataBinderFactory binderFactory) throws Exception {
    
            parameter = parameter.nestedIfOptional();
            //将请求数据封装到DTO对象中
            Object arg = readWithMessageConverters(webRequest, parameter, parameter.getNestedGenericParameterType());
            String name = Conventions.getVariableNameForParameter(parameter);
    
            if (binderFactory != null) {
                WebDataBinder binder = binderFactory.createBinder(webRequest, arg, name);
                if (arg != null) {
                    // 执行数据校验
                    validateIfApplicable(binder, parameter);
                    if (binder.getBindingResult().hasErrors() && isBindExceptionRequired(binder, parameter)) {
                        throw new MethodArgumentNotValidException(parameter, binder.getBindingResult());
                    }
                }
                if (mavContainer != null) {
                    mavContainer.addAttribute(BindingResult.MODEL_KEY_PREFIX + name, binder.getBindingResult());
                }
            }
            return adaptArgumentIfNecessary(arg, parameter);
        }
    }
    

    可以看到,resolveArgument()调用了validateIfApplicable()进行参数校验。

    protected void validateIfApplicable(WebDataBinder binder, MethodParameter parameter) {
        // 获取参数注解,比如@RequestBody、@Valid、@Validated
        Annotation[] annotations = parameter.getParameterAnnotations();
        for (Annotation ann : annotations) {
            // 先尝试获取@Validated注解
            Validated validatedAnn = AnnotationUtils.getAnnotation(ann, Validated.class);
            //如果直接标注了@Validated,那么直接开启校验。
            //如果没有,那么判断参数前是否有Valid起头的注解。
            if (validatedAnn != null || ann.annotationType().getSimpleName().startsWith("Valid")) {
                Object hints = (validatedAnn != null ? validatedAnn.value() : AnnotationUtils.getValue(ann));
                Object[] validationHints = (hints instanceof Object[] ? (Object[]) hints : new Object[] {hints});
                //执行校验
                binder.validate(validationHints);
                break;
            }
        }
    }
    

    看到这里,大家应该能明白为什么这种场景下@Validated、@Valid两个注解可以混用。我们接下来继续看WebDataBinder.validate()实现。

    @Override
    public void validate(Object target, Errors errors, Object... validationHints) {
        if (this.targetValidator != null) {
            processConstraintViolations(
                //此处调用Hibernate Validator执行真正的校验
                this.targetValidator.validate(target, asValidationGroups(validationHints)), errors);
        }
    }
    

    最终发现底层最终还是调用了Hibernate Validator进行真正的校验处理。

    方法级别的参数校验实现原理

    上面提到的将参数一个个平铺到方法参数中,然后在每个参数前面声明约束注解的校验方式,就是方法级别的参数校验。

    实际上,这种方式可用于任何Spring Bean的方法上,比如Controller/Service等。其底层实现原理就是AOP,具体来说是通过MethodValidationPostProcessor动态注册AOP切面,然后使用MethodValidationInterceptor对切点方法织入增强。

    public class MethodValidationPostProcessor extends AbstractBeanFactoryAwareAdvisingPostProcessorimplements InitializingBean {
        @Override
        public void afterPropertiesSet() {
            //为所有`@Validated`标注的Bean创建切面
            Pointcut pointcut = new AnnotationMatchingPointcut(this.validatedAnnotationType, true);
            //创建Advisor进行增强
            this.advisor = new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, createMethodValidationAdvice(this.validator));
        }
    
        //创建Advice,本质就是一个方法拦截器
        protected Advice createMethodValidationAdvice(@Nullable Validator validator) {
            return (validator != null ? new MethodValidationInterceptor(validator) : new MethodValidationInterceptor());
        }
    }
    

    接着看一下MethodValidationInterceptor:

    public class MethodValidationInterceptor implements MethodInterceptor {
        @Override
        public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
            //无需增强的方法,直接跳过
            if (isFactoryBeanMetadataMethod(invocation.getMethod())) {
                return invocation.proceed();
            }
            //获取分组信息
            Class<?>[] groups = determineValidationGroups(invocation);
            ExecutableValidator execVal = this.validator.forExecutables();
            Method methodToValidate = invocation.getMethod();
            Set<ConstraintViolation<Object>> result;
            try {
                //方法入参校验,最终还是委托给Hibernate Validator来校验
                result = execVal.validateParameters(
                    invocation.getThis(), methodToValidate, invocation.getArguments(), groups);
            }
            catch (IllegalArgumentException ex) {
                ...
            }
            //有异常直接抛出
            if (!result.isEmpty()) {
                throw new ConstraintViolationException(result);
            }
            //真正的方法调用
            Object returnValue = invocation.proceed();
            //对返回值做校验,最终还是委托给Hibernate Validator来校验
            result = execVal.validateReturnValue(invocation.getThis(), methodToValidate, returnValue, groups);
            //有异常直接抛出
            if (!result.isEmpty()) {
                throw new ConstraintViolationException(result);
            }
            return returnValue;
        }
    }
    

    实际上,不管是requestBody参数校验还是方法级别的校验,最终都是调用Hibernate Validator执行校验,Spring Validation只是做了一层封装。

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