Spring Boot實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)校驗(yàn)

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之前也寫過一篇關(guān)于Spring Validation使用的文章，不過自我感覺還是浮于表面，本次打算徹底搞懂Spring Validation。本文會詳細(xì)介紹Spring Validation各種場景下的最佳實(shí)踐及其實(shí)現(xiàn)原理，死磕到底！

項(xiàng)目源碼：https://github.com/chentianming11/spring-validation

簡單使用

Java API規(guī)范(JSR303)定義了Bean校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)validation-api，但沒有提供實(shí)現(xiàn)。hibernate validation是對這個(gè)規(guī)范的實(shí)現(xiàn)，并增加了校驗(yàn)注解如@Email、@Length等。

Spring Validation是對hibernate validation的二次封裝，用于支持spring mvc參數(shù)自動校驗(yàn)。接下來，我們以spring-boot項(xiàng)目為例，介紹Spring Validation的使用。

引入依賴

如果spring-boot版本小于2.3.x，spring-boot-starter-web會自動傳入hibernate-validator依賴。如果spring-boot版本大于2.3.x，則需要手動引入依賴：

<dependency>
<groupId>org.hibernategroupId>
<artifactId>hibernate-validatorartifactId>
<version>6.0.1.Finalversion>
dependency>

對于web服務(wù)來說，為防止非法參數(shù)對業(yè)務(wù)造成影響，在Controller層一定要做參數(shù)校驗(yàn)的！大部分情況下，請求參數(shù)分為如下兩種形式：

• POST、PUT請求，使用requestBody傳遞參數(shù)；
• GET請求，使用requestParam/PathVariable傳遞參數(shù)。

下面我們簡單介紹下requestBody和requestParam/PathVariable的參數(shù)校驗(yàn)實(shí)戰(zhàn)！

requestBody參數(shù)校驗(yàn)

POST、PUT請求一般會使用requestBody傳遞參數(shù)，這種情況下，后端使用DTO對象進(jìn)行接收。只要給DTO對象加上@Validated注解就能實(shí)現(xiàn)自動參數(shù)校驗(yàn)。比如，有一個(gè)保存User的接口，要求userName長度是2-10，account和password字段長度是6-20。

如果校驗(yàn)失敗，會拋出MethodArgumentNotValidException異常，Spring默認(rèn)會將其轉(zhuǎn)為400（Bad Request）請求。

DTO表示數(shù)據(jù)傳輸對象（Data Transfer Object），用于服務(wù)器和客戶端之間交互傳輸使用的。在spring-web項(xiàng)目中可以表示用于接收請求參數(shù)的Bean對象。

在DTO字段上聲明約束注解

@Data
publicclassUserDTO{

privateLonguserId;

@NotNull
@Length(min=2,max=10)
privateStringuserName;

@NotNull
@Length(min=6,max=20)
privateStringaccount;

@NotNull
@Length(min=6,max=20)
privateStringpassword;
}

在方法參數(shù)上聲明校驗(yàn)注解

@PostMapping("/save")
publicResultsaveUser(@RequestBody@ValidatedUserDTOuserDTO){
//校驗(yàn)通過，才會執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯處理
returnResult.ok();
}

這種情況下，使用@Valid和@Validated都可以。

requestParam/PathVariable參數(shù)校驗(yàn)

GET請求一般會使用requestParam/PathVariable傳參。如果參數(shù)比較多(比如超過6個(gè))，還是推薦使用DTO對象接收。

否則，推薦將一個(gè)個(gè)參數(shù)平鋪到方法入?yún)⒅?。在這種情況下，必須在Controller類上標(biāo)注@Validated注解，并在入?yún)⑸下暶骷s束注解(如@Min等)。如果校驗(yàn)失敗，會拋出ConstraintViolationException異常。

代碼示例如下：

@RequestMapping("/api/user")
@RestController
@Validated
publicclassUserController{
//路徑變量
@GetMapping("{userId}")
publicResultdetail(@PathVariable("userId")@Min(10000000000000000L)LonguserId){
//校驗(yàn)通過，才會執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯處理
UserDTOuserDTO=newUserDTO();
userDTO.setUserId(userId);
userDTO.setAccount("11111111111111111");
userDTO.setUserName("xixi");
userDTO.setAccount("11111111111111111");
returnResult.ok(userDTO);
}

//查詢參數(shù)
@GetMapping("getByAccount")
publicResultgetByAccount(@Length(min=6,max=20)@NotNullStringaccount){
//校驗(yàn)通過，才會執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯處理
UserDTOuserDTO=newUserDTO();
userDTO.setUserId(10000000000000003L);
userDTO.setAccount(account);
userDTO.setUserName("xixi");
userDTO.setAccount("11111111111111111");
returnResult.ok(userDTO);
}
}

統(tǒng)一異常處理

前面說過，如果校驗(yàn)失敗，會拋出MethodArgumentNotValidException或者ConstraintViolationException異常。在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中，通常會用統(tǒng)一異常處理來返回一個(gè)更友好的提示。

比如我們系統(tǒng)要求無論發(fā)送什么異常，http的狀態(tài)碼必須返回200，由業(yè)務(wù)碼去區(qū)分系統(tǒng)的異常情況。

@RestControllerAdvice
publicclassCommonExceptionHandler{

@ExceptionHandler({MethodArgumentNotValidException.class})
@ResponseStatus(HttpStatus.OK)
@ResponseBody
publicResulthandleMethodArgumentNotValidException(MethodArgumentNotValidExceptionex){
BindingResultbindingResult=ex.getBindingResult();
StringBuildersb=newStringBuilder("校驗(yàn)失敗:");
for(FieldErrorfieldError:bindingResult.getFieldErrors()){
sb.append(fieldError.getField()).append("：").append(fieldError.getDefaultMessage()).append(",");
}
Stringmsg=sb.toString();
returnResult.fail(BusinessCode.參數(shù)校驗(yàn)失敗,msg);
}

@ExceptionHandler({ConstraintViolationException.class})
@ResponseStatus(HttpStatus.OK)
@ResponseBody
publicResulthandleConstraintViolationException(ConstraintViolationExceptionex){
returnResult.fail(BusinessCode.參數(shù)校驗(yàn)失敗,ex.getMessage());
}
}

進(jìn)階使用

分組校驗(yàn)

在實(shí)際項(xiàng)目中，可能多個(gè)方法需要使用同一個(gè)DTO類來接收參數(shù)，而不同方法的校驗(yàn)規(guī)則很可能是不一樣的。這個(gè)時(shí)候，簡單地在DTO類的字段上加約束注解無法解決這個(gè)問題。因此，spring-validation支持了分組校驗(yàn)的功能，專門用來解決這類問題。

還是上面的例子，比如保存User的時(shí)候，UserId是可空的，但是更新User的時(shí)候，UserId的值必須>=10000000000000000L；其它字段的校驗(yàn)規(guī)則在兩種情況下一樣。這個(gè)時(shí)候使用分組校驗(yàn)的代碼示例如下：

約束注解上聲明適用的分組信息groups

@Data
publicclassUserDTO{

@Min(value=10000000000000000L,groups=Update.class)
privateLonguserId;

@NotNull(groups={Save.class,Update.class})
@Length(min=2,max=10,groups={Save.class,Update.class})
privateStringuserName;

@NotNull(groups={Save.class,Update.class})
@Length(min=6,max=20,groups={Save.class,Update.class})
privateStringaccount;

@NotNull(groups={Save.class,Update.class})
@Length(min=6,max=20,groups={Save.class,Update.class})
privateStringpassword;

/**
*保存的時(shí)候校驗(yàn)分組
*/
publicinterfaceSave{
}

/**
*更新的時(shí)候校驗(yàn)分組
*/
publicinterfaceUpdate{
}
}

@Validated注解上指定校驗(yàn)分組

@PostMapping("/save")
publicResultsaveUser(@RequestBody@Validated(UserDTO.Save.class)UserDTOuserDTO){
//校驗(yàn)通過，才會執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯處理
returnResult.ok();
}

@PostMapping("/update")
publicResultupdateUser(@RequestBody@Validated(UserDTO.Update.class)UserDTOuserDTO){
//校驗(yàn)通過，才會執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯處理
returnResult.ok();
}

嵌套校驗(yàn)

前面的示例中，DTO類里面的字段都是基本數(shù)據(jù)類型和String類型。但是實(shí)際場景中，有可能某個(gè)字段也是一個(gè)對象，這種情況先，可以使用嵌套校驗(yàn)。

比如，上面保存User信息的時(shí)候同時(shí)還帶有Job信息。需要注意的是，此時(shí)DTO類的對應(yīng)字段必須標(biāo)記@Valid注解。

@Data
publicclassUserDTO{

@Min(value=10000000000000000L,groups=Update.class)
privateLonguserId;

@NotNull(groups={Save.class,Update.class})
@Length(min=2,max=10,groups={Save.class,Update.class})
privateStringuserName;

@NotNull(groups={Save.class,Update.class})
@Length(min=6,max=20,groups={Save.class,Update.class})
privateStringaccount;

@NotNull(groups={Save.class,Update.class})
@Length(min=6,max=20,groups={Save.class,Update.class})
privateStringpassword;

@NotNull(groups={Save.class,Update.class})
@Valid
privateJobjob;

@Data
publicstaticclassJob{

@Min(value=1,groups=Update.class)
privateLongjobId;

@NotNull(groups={Save.class,Update.class})
@Length(min=2,max=10,groups={Save.class,Update.class})
privateStringjobName;

@NotNull(groups={Save.class,Update.class})
@Length(min=2,max=10,groups={Save.class,Update.class})
privateStringposition;
}

/**
*保存的時(shí)候校驗(yàn)分組
*/
publicinterfaceSave{
}

/**
*更新的時(shí)候校驗(yàn)分組
*/
publicinterfaceUpdate{
}
}

嵌套校驗(yàn)可以結(jié)合分組校驗(yàn)一起使用。還有就是嵌套集合校驗(yàn)會對集合里面的每一項(xiàng)都進(jìn)行校驗(yàn)，例如List字段會對這個(gè)list里面的每一個(gè)Job對象都進(jìn)行校驗(yàn)

集合校驗(yàn)

如果請求體直接傳遞了json數(shù)組給后臺，并希望對數(shù)組中的每一項(xiàng)都進(jìn)行參數(shù)校驗(yàn)。此時(shí)，如果我們直接使用java.util.Collection下的list或者set來接收數(shù)據(jù)，參數(shù)校驗(yàn)并不會生效！我們可以使用自定義list集合來接收參數(shù)：

包裝List類型，并聲明@Valid注解

publicclassValidationList<E>implementsList<E>{

@Delegate//@Delegate是lombok注解
@Valid//一定要加@Valid注解
publicListlist=newArrayList<>();

//一定要記得重寫toString方法
@Override
publicStringtoString(){
returnlist.toString();
}
}

@Delegate注解受lombok版本限制，1.18.6以上版本可支持。如果校驗(yàn)不通過，會拋出NotReadablePropertyException，同樣可以使用統(tǒng)一異常進(jìn)行處理。

比如，我們需要一次性保存多個(gè)User對象，Controller層的方法可以這么寫：

@PostMapping("/saveList")
publicResultsaveList(@RequestBody@Validated(UserDTO.Save.class)ValidationListuserList){
//校驗(yàn)通過，才會執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯處理
returnResult.ok();
}

自定義校驗(yàn)

業(yè)務(wù)需求總是比框架提供的這些簡單校驗(yàn)要復(fù)雜的多，我們可以自定義校驗(yàn)來滿足我們的需求。

自定義spring validation非常簡單，假設(shè)我們自定義加密id（由數(shù)字或者a-f的字母組成，32-256長度）校驗(yàn)，主要分為兩步：

自定義約束注解

@Target({METHOD,FIELD,ANNOTATION_TYPE,CONSTRUCTOR,PARAMETER})
@Retention(RUNTIME)
@Documented
@Constraint(validatedBy={EncryptIdValidator.class})
public@interfaceEncryptId{

//默認(rèn)錯誤消息
Stringmessage()default"加密id格式錯誤";

//分組
Class[]groups()default{};

//負(fù)載
Class[]payload()default{};
}

實(shí)現(xiàn)ConstraintValidator接口編寫約束校驗(yàn)器

publicclassEncryptIdValidatorimplementsConstraintValidator<EncryptId,String>{

privatestaticfinalPatternPATTERN=Pattern.compile("^[a-f\d]{32,256}$");

@Override
publicbooleanisValid(Stringvalue,ConstraintValidatorContextcontext){
//不為null才進(jìn)行校驗(yàn)
if(value!=null){
Matchermatcher=PATTERN.matcher(value);
returnmatcher.find();
}
returntrue;
}
}

這樣我們就可以使用@EncryptId進(jìn)行參數(shù)校驗(yàn)了！

編程式校驗(yàn)

上面的示例都是基于注解來實(shí)現(xiàn)自動校驗(yàn)的，在某些情況下，我們可能希望以編程方式調(diào)用驗(yàn)證。這個(gè)時(shí)候可以注入javax.validation.Validator對象，然后再調(diào)用其api。

@Autowired
privatejavax.validation.ValidatorglobalValidator;

//編程式校驗(yàn)
@PostMapping("/saveWithCodingValidate")
publicResultsaveWithCodingValidate(@RequestBodyUserDTOuserDTO){
Set>validate=globalValidator.validate(userDTO,UserDTO.Save.class);
//如果校驗(yàn)通過，validate為空；否則，validate包含未校驗(yàn)通過項(xiàng)
if(validate.isEmpty()){
//校驗(yàn)通過，才會執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯處理

}else{
for(ConstraintViolationuserDTOConstraintViolation:validate){
//校驗(yàn)失敗，做其它邏輯
System.out.println(userDTOConstraintViolation);
}
}
returnResult.ok();
}

快速失敗(Fail Fast)

Spring Validation默認(rèn)會校驗(yàn)完所有字段，然后才拋出異常。可以通過一些簡單的配置，開啟Fali Fast模式，一旦校驗(yàn)失敗就立即返回。

@Bean
publicValidatorvalidator(){
ValidatorFactoryvalidatorFactory=Validation.byProvider(HibernateValidator.class)
.configure()
//快速失敗模式
.failFast(true)
.buildValidatorFactory();
returnvalidatorFactory.getValidator();
}

@Valid和@Validated區(qū)別

實(shí)現(xiàn)原理

requestBody參數(shù)校驗(yàn)實(shí)現(xiàn)原理

在spring-mvc中，RequestResponseBodyMethodProcessor是用于解析@RequestBody標(biāo)注的參數(shù)以及處理@ResponseBody標(biāo)注方法的返回值的。顯然，執(zhí)行參數(shù)校驗(yàn)的邏輯肯定就在解析參數(shù)的方法resolveArgument()中：

publicclassRequestResponseBodyMethodProcessorextendsAbstractMessageConverterMethodProcessor{
@Override
publicObjectresolveArgument(MethodParameterparameter,@NullableModelAndViewContainermavContainer,
NativeWebRequestwebRequest,@NullableWebDataBinderFactorybinderFactory)throwsException{

parameter=parameter.nestedIfOptional();
//將請求數(shù)據(jù)封裝到DTO對象中
Objectarg=readWithMessageConverters(webRequest,parameter,parameter.getNestedGenericParameterType());
Stringname=Conventions.getVariableNameForParameter(parameter);

if(binderFactory!=null){
WebDataBinderbinder=binderFactory.createBinder(webRequest,arg,name);
if(arg!=null){
//執(zhí)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)
validateIfApplicable(binder,parameter);
if(binder.getBindingResult().hasErrors()&&isBindExceptionRequired(binder,parameter)){
thrownewMethodArgumentNotValidException(parameter,binder.getBindingResult());
}
}
if(mavContainer!=null){
mavContainer.addAttribute(BindingResult.MODEL_KEY_PREFIX+name,binder.getBindingResult());
}
}
returnadaptArgumentIfNecessary(arg,parameter);
}
}

可以看到，resolveArgument()調(diào)用了validateIfApplicable()進(jìn)行參數(shù)校驗(yàn)。

protectedvoidvalidateIfApplicable(WebDataBinderbinder,MethodParameterparameter){
//獲取參數(shù)注解，比如@RequestBody、@Valid、@Validated
Annotation[]annotations=parameter.getParameterAnnotations();
for(Annotationann:annotations){
//先嘗試獲取@Validated注解
ValidatedvalidatedAnn=AnnotationUtils.getAnnotation(ann,Validated.class);
//如果直接標(biāo)注了@Validated，那么直接開啟校驗(yàn)。
//如果沒有，那么判斷參數(shù)前是否有Valid起頭的注解。
if(validatedAnn!=null||ann.annotationType().getSimpleName().startsWith("Valid")){
Objecthints=(validatedAnn!=null?validatedAnn.value():AnnotationUtils.getValue(ann));
Object[]validationHints=(hintsinstanceofObject[]?(Object[])hints:newObject[]{hints});
//執(zhí)行校驗(yàn)
binder.validate(validationHints);
break;
}
}
}

看到這里，大家應(yīng)該能明白為什么這種場景下@Validated、@Valid兩個(gè)注解可以混用。我們接下來繼續(xù)看WebDataBinder.validate()實(shí)現(xiàn)。

@Override
publicvoidvalidate(Objecttarget,Errorserrors,Object...validationHints){
if(this.targetValidator!=null){
processConstraintViolations(
//此處調(diào)用HibernateValidator執(zhí)行真正的校驗(yàn)
this.targetValidator.validate(target,asValidationGroups(validationHints)),errors);
}
}

最終發(fā)現(xiàn)底層最終還是調(diào)用了Hibernate Validator進(jìn)行真正的校驗(yàn)處理。

方法級別的參數(shù)校驗(yàn)實(shí)現(xiàn)原理

上面提到的將參數(shù)一個(gè)個(gè)平鋪到方法參數(shù)中，然后在每個(gè)參數(shù)前面聲明約束注解的校驗(yàn)方式，就是方法級別的參數(shù)校驗(yàn)。

實(shí)際上，這種方式可用于任何Spring Bean的方法上，比如Controller/Service等。其底層實(shí)現(xiàn)原理就是AOP，具體來說是通過MethodValidationPostProcessor動態(tài)注冊AOP切面，然后使用MethodValidationInterceptor對切點(diǎn)方法織入增強(qiáng)。

publicclassMethodValidationPostProcessorextendsAbstractBeanFactoryAwareAdvisingPostProcessorimplementsInitializingBean{
@Override
publicvoidafterPropertiesSet(){
//為所有`@Validated`標(biāo)注的Bean創(chuàng)建切面
Pointcutpointcut=newAnnotationMatchingPointcut(this.validatedAnnotationType,true);
//創(chuàng)建Advisor進(jìn)行增強(qiáng)
this.advisor=newDefaultPointcutAdvisor(pointcut,createMethodValidationAdvice(this.validator));
}

//創(chuàng)建Advice，本質(zhì)就是一個(gè)方法攔截器
protectedAdvicecreateMethodValidationAdvice(@NullableValidatorvalidator){
return(validator!=null?newMethodValidationInterceptor(validator):newMethodValidationInterceptor());
}
}

接著看一下MethodValidationInterceptor：

publicclassMethodValidationInterceptorimplementsMethodInterceptor{
@Override
publicObjectinvoke(MethodInvocationinvocation)throwsThrowable{
//無需增強(qiáng)的方法，直接跳過
if(isFactoryBeanMetadataMethod(invocation.getMethod())){
returninvocation.proceed();
}
//獲取分組信息
Class[]groups=determineValidationGroups(invocation);
ExecutableValidatorexecVal=this.validator.forExecutables();
MethodmethodToValidate=invocation.getMethod();
Set>result;
try{
//方法入?yún)⑿ｒ?yàn)，最終還是委托給HibernateValidator來校驗(yàn)
result=execVal.validateParameters(
invocation.getThis(),methodToValidate,invocation.getArguments(),groups);
}
catch(IllegalArgumentExceptionex){
...
}
//有異常直接拋出
if(!result.isEmpty()){
thrownewConstraintViolationException(result);
}
//真正的方法調(diào)用
ObjectreturnValue=invocation.proceed();
//對返回值做校驗(yàn)，最終還是委托給HibernateValidator來校驗(yàn)
result=execVal.validateReturnValue(invocation.getThis(),methodToValidate,returnValue,groups);
//有異常直接拋出
if(!result.isEmpty()){
thrownewConstraintViolationException(result);
}
returnreturnValue;
}
}

實(shí)際上，不管是requestBody參數(shù)校驗(yàn)還是方法級別的校驗(yàn)，最終都是調(diào)用Hibernate Validator執(zhí)行校驗(yàn)，Spring Validation只是做了一層封裝。