手把手教你利用Spring Boot实现各种参数校验

2022-05-09 本文已影响0人 W998

前言

本文会详细介绍Spring Validation各种场景下的最佳实践及其实现原理，死磕到底！

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) {  

    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 {  

    @GetMapping("{userId}")  
    public Result detail(@PathVariable("userId") @Min(10000000000000000L) Long userId) {  

        UserDTO userDTO = new UserDTO();  
        userDTO.setUserId(userId);  
        userDTO.setAccount("11111111111111111");  
        userDTO.setUserName("xixi");  
        userDTO.setAccount("11111111111111111");  
        return Result.ok(userDTO);  
    }  

    @GetMapping("getByAccount")  
    public Result getByAccount(@Length(min = 6, max = 20) @NotNull String  account) {  

        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;  

    public interface Save {  
    }  

    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) {  

    return Result.ok();  
}  

@PostMapping("/update")  
public Result updateUser(@RequestBody @Validated(UserDTO.Update.class) UserDTO userDTO) {  

    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;  
    }  

    public interface Save {  
    }  

    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  
    @Valid  
    public List<E> list = new ArrayList<>();  

    @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) {  

    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 {  

    String message() default "加密id格式错误";  

    Class<?>[] groups() default {};  

    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) {  

        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;  

@PostMapping("/saveWithCodingValidate")  
public Result saveWithCodingValidate(@RequestBody UserDTO userDTO) {  
    Set<ConstraintViolation<UserDTO>> validate = globalValidator.validate(userDTO, UserDTO.Save.class);  

    if (validate.isEmpty()) {  

    } else {  
        for (ConstraintViolation<UserDTO> userDTOConstraintViolation : validate) {  

            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()  

            .failFast(true)  
            .buildValidatorFactory();  
    return validatorFactory.getValidator();  
}

`@Valid`和`@Validated`区别

[图片上传失败...(image-ed8145-1652078773542)]

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();  

        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) {  

                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) {  

    Annotation[] annotations = parameter.getParameterAnnotations();  
    for (Annotation ann : annotations) {  

        Validated validatedAnn = AnnotationUtils.getAnnotation(ann, Validated.class);  

        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});  

            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(  

            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() {  

        Pointcut pointcut = new AnnotationMatchingPointcut(this.validatedAnnotationType, true);  

        this.advisor = new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, createMethodValidationAdvice(this.validator));  
    }  

    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 {  

        if (isFactoryBeanMetadataMethod(invocation.getMethod())) {  
            return invocation.proceed();  
        }  

        Class<?>[] groups = determineValidationGroups(invocation);  
        ExecutableValidator execVal = this.validator.forExecutables();  
        Method methodToValidate = invocation.getMethod();  
        Set<ConstraintViolation<Object>> result;  
        try {  

            result = execVal.validateParameters(  
                invocation.getThis(), methodToValidate, invocation.getArguments(), groups);  
        }  
        catch (IllegalArgumentException ex) {  
            ...  
        }  

        if (!result.isEmpty()) {  
            throw new ConstraintViolationException(result);  
        }  

        Object returnValue = invocation.proceed();  

        result = execVal.validateReturnValue(invocation.getThis(), methodToValidate, returnValue, groups);  

        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。

手把手教你利用Spring Boot实现各种参数校验

前言

简单使用

引入依赖

`requestBody`参数校验

`requestParam/PathVariable`参数校验

统一异常处理

进阶使用

分组校验

嵌套校验

集合校验

自定义校验

编程式校验

快速失败 (Fail Fast)

`@Valid`和`@Validated`区别

实现原理

`requestBody`参数校验实现原理

方法级别的参数校验实现原理

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