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SpringBoot參數(shù)驗(yàn)證，你需要知道的十個(gè)技巧

作者：JAVA旭陽(yáng)
開(kāi)發(fā) 前端
有效的驗(yàn)證對(duì)于任何 Web 應(yīng)用程序的穩(wěn)定性和安全性都是必不可少的。Spring Boot 提供了一套工具和庫(kù)來(lái)簡(jiǎn)化驗(yàn)證邏輯并使其更易于維護(hù)。通過(guò)遵循本文中討論的最佳實(shí)踐，您可以確保您的驗(yàn)證組件有效并提供出色的用戶(hù)體驗(yàn)。

前言

參數(shù)驗(yàn)證很重要，是平時(shí)開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)中不可少的一部分，但是我想很多后端同事會(huì)偷懶，干脆不錯(cuò)，這樣很可能給系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性帶來(lái)嚴(yán)重的危害。那么在Spring Boot應(yīng)用中如何做好參數(shù)校驗(yàn)工作呢，本文提供了10個(gè)小技巧，你知道幾個(gè)呢？

1 使用驗(yàn)證注解

Spring Boot提供了內(nèi)置的驗(yàn)證注解，可以幫助簡(jiǎn)單、快速地對(duì)輸入字段進(jìn)行驗(yàn)證，例如檢查 null 或空字段、強(qiáng)制執(zhí)行長(zhǎng)度限制、使用正則表達(dá)式驗(yàn)證模式以及驗(yàn)證電子郵件地址。

一些最常用的驗(yàn)證注釋包括：

  • @NotNull：指定字段不能為空。
  • @NotEmpty：指定列表字段不能為空。
  • @NotBlank：指定字符串字段不得為空或僅包含空格。
  • @Min 和 @Max：指定數(shù)字字段的最小值和最大值。
  • @Pattern：指定字符串字段必須匹配的正則表達(dá)式模式。
  • @Email：指定字符串字段必須是有效的電子郵件地址。

具體用法參考下面例子：

public class User {
    @NotNull
    private Long id;

    @NotBlank
    @Size(min = 2, max = 50)
    private String firstName;

    @NotBlank
    @Size(min = 2, max = 50)
    private String lastName;

    @Email
    private String email;

    @NotNull
    @Min(18)
    @Max(99)
    private Integer age;

    @NotEmpty
    private List<String> hobbies;

    @Pattern(regexp = "[A-Z]{2}\d{4}")
    private String employeeId;

2 使用自定義驗(yàn)證注解

雖然 Spring Boot 的內(nèi)置驗(yàn)證注釋很有用，但它們可能無(wú)法涵蓋所有情況。如果有特殊參數(shù)驗(yàn)證的場(chǎng)景，可以使用 Spring 的 JSR 303 驗(yàn)證框架創(chuàng)建自定義驗(yàn)證注釋。自定義注解可以讓你的的驗(yàn)證邏輯更具可重用性和可維護(hù)性。

假設(shè)我們有一個(gè)應(yīng)用程序，用戶(hù)可以在其中創(chuàng)建帖子。每個(gè)帖子都應(yīng)該有一個(gè)標(biāo)題和一個(gè)正文，并且標(biāo)題在所有帖子中應(yīng)該是唯一的。雖然 Spring Boot 提供了用于檢查字段是否為空的內(nèi)置驗(yàn)證注釋?zhuān)鼪](méi)有提供用于檢查唯一性的內(nèi)置驗(yàn)證注釋。在這種情況下，我們可以創(chuàng)建一個(gè)自定義驗(yàn)證注解來(lái)處理這種情況。

首先，我們創(chuàng)建自定義約束注解UniqueTitle ：

@Target({ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Constraint(validatedBy = UniqueTitleValidator.class)
public @interface UniqueTitle {
    String message() default "Title must be unique";

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

    Class<? extends Payload>[] payload() default {};
}

接下來(lái)，我們創(chuàng)建一個(gè)PostRepository接口，目的是從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索帖子：

public interface PostRepository extends JpaRepository<Post, Long> {
    Post findByTitle(String title);
}

然后我們需要定義驗(yàn)證器類(lèi) UniqueTitleValidator，如下所示：

@Component
public class UniqueTitleValidator implements ConstraintValidator<UniqueTitle, String> {

    @Autowired
    private PostRepository postRepository;

    @Override
    public boolean isValid(String title, ConstraintValidatorContext context) {
        if (title == null) {
            return true;
        }
        return Objects.isNull(postRepository.findByTitle(title));
    }
}

UniqueTitleValidator實(shí)現(xiàn)了ConstraintValidator接口，它有兩個(gè)泛型類(lèi)型：第一個(gè)是自定義注解UniqueTitle，第二個(gè)是正在驗(yàn)證的字段類(lèi)型（在本例中為String). 我們還自動(dòng)裝配了PostRepository 類(lèi)以從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索帖子。

isValid()方法通過(guò)查詢(xún) PostRepository 來(lái)檢查 title 是否為 null 或者它是否是唯一的。如果 title 為 null 或唯一，則驗(yàn)證成功，并返回 true。

定義了自定義驗(yàn)證注釋和驗(yàn)證器類(lèi)后，我們現(xiàn)在可以使用它來(lái)驗(yàn)證 Spring Boot 應(yīng)用程序中的帖子標(biāo)題：

public class Post {
    @UniqueTitle
    private String title;

    @NotNull
    private String body;
}

我們已將 @UniqueTitle 注釋?xiě)?yīng)用于 Post 類(lèi)中的 title 變量。驗(yàn)證此字段時(shí)，這將觸發(fā) UniqueTitleValidator 類(lèi)中定義的驗(yàn)證邏輯。

3 在服務(wù)器端驗(yàn)證

除了前端或者客戶(hù)端做了驗(yàn)證意外，服務(wù)器端驗(yàn)證輸入是至關(guān)重要的。它可以確保在處理或存儲(chǔ)任何惡意或格式錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)之前將其捕獲，這對(duì)于應(yīng)用程序的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

假設(shè)我們有一個(gè)允許用戶(hù)創(chuàng)建新帳戶(hù)的 REST 端點(diǎn)。端點(diǎn)需要一個(gè)包含用戶(hù)用戶(hù)名和密碼的 JSON 請(qǐng)求體。為確保輸入有效，我們可以創(chuàng)建一個(gè) DTO（數(shù)據(jù)傳輸對(duì)象）類(lèi)并將驗(yàn)證注釋?xiě)?yīng)用于其字段：

public class UserDTO {

    @NotBlank
    private String username;

    @NotBlank
    private String password;
}

我們使用@NotBlank注解來(lái)確保username和password字段不為空或 null。

接下來(lái)，我們可以創(chuàng)建一個(gè)控制器方法來(lái)處理 HTTP POST 請(qǐng)求并在創(chuàng)建新用戶(hù)之前驗(yàn)證輸入：

@RestController
@RequestMapping("/users")
@Validated
public class UserController {
    @Autowired
    private UserService userService;

    @PostMapping
    public ResponseEntity<String> createUser(@Valid @RequestBody UserDTO userDto) {
        userService.createUser(userDto);
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.CREATED).body("User created successfully");
    }
}

我們使用 Spring 的@Validated注解來(lái)啟用方法級(jí)驗(yàn)證，我們還將 @Valid 注釋?xiě)?yīng)用于 userDto 參數(shù)以觸發(fā)驗(yàn)證過(guò)程。

4 提供有意義的錯(cuò)誤信息

當(dāng)驗(yàn)證失敗時(shí)，必須提供清晰簡(jiǎn)潔的錯(cuò)誤消息來(lái)描述出了什么問(wèn)題以及如何修復(fù)它。

這是一個(gè)示例，如果我們有一個(gè)允許用戶(hù)創(chuàng)建新用戶(hù)的 RESTful API。我們要確保姓名和電子郵件地址字段不為空，年齡在 18 到 99 歲之間，除了這些字段，如果用戶(hù)嘗試使用重復(fù)的“用戶(hù)名”創(chuàng)建帳戶(hù)，我們還會(huì)提供明確的錯(cuò)誤消息或“電子郵件”。

為此，我們可以定義一個(gè)帶有必要驗(yàn)證注釋的模型類(lèi) User，如下所示：

public class User {

    @NotBlank(message = "用戶(hù)名不能為空")
    private String name;

    @NotBlank(message = "Email不能為空")
    @Email(message = "無(wú)效的Emaild地址")
    private String email;

    @NotNull(message = "年齡不能為空")
    @Min(value = 18, message = "年齡必須大于18")
    @Max(value = 99, message = "年齡必須小于99")
    private Integer age;
}

  • 我們使用 message屬性為每個(gè)驗(yàn)證注釋提供了自定義錯(cuò)誤消息。

接下來(lái)，在我們的 Spring 控制器中，我們可以處理表單提交并使用 @Valid 注釋驗(yàn)證用戶(hù)輸入：

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {
    @Autowired
    private UserService userService;

    @PostMapping
    public ResponseEntity<String> createUser(@Valid @RequestBody User user, BindingResult result) {
        if (result.hasErrors()) {
            List<String> errorMessages = result.getAllErrors().stream()
                    .map(DefaultMessageSourceResolvable::getDefaultMessage)
                    .collect(Collectors.toList());
            return ResponseEntity.badRequest().body(errorMessages.toString());
        }

        // save the user to the database using UserService
        userService.saveUser(user);

        return ResponseEntity.status(HttpStatus.CREATED).body("User created successfully");
    }
}

  • 我們使用 @Valid 注釋來(lái)觸發(fā) User 對(duì)象的驗(yàn)證，并使用 BindingResult 對(duì)象來(lái)捕獲任何驗(yàn)證錯(cuò)誤。

5 將 i18n 用于錯(cuò)誤消息

如果你的應(yīng)用程序支持多種語(yǔ)言，則必須使用國(guó)際化 (i18n) 以用戶(hù)首選語(yǔ)言顯示錯(cuò)誤消息。

以下是在 Spring Boot 應(yīng)用程序中使用 i18n 處理錯(cuò)誤消息的示例

  1. 首先，在資源目錄下創(chuàng)建一個(gè)包含默認(rèn)錯(cuò)誤消息的 messages.properties 文件

# messages.properties
user.name.required=Name is required.
user.email.invalid=Invalid email format.
user.age.invalid=Age must be a number between 18 and 99.

  1. 接下來(lái)，為每種支持的語(yǔ)言創(chuàng)建一個(gè) messages_xx.properties 文件，例如，中文的 messages_zh_CN.properties。

user.name.required=名稱(chēng)不能為空.
user.email.invalid=無(wú)效的email格式.
user.age.invalid=年齡必須在18到99歲之間.

  1. 然后，更新您的驗(yàn)證注釋以使用本地化的錯(cuò)誤消息

public class User {
    @NotNull(message = "{user.id.required}")
    private Long id;

    @NotBlank(message = "{user.name.required}")
    private String name;

    @Email(message = "{user.email.invalid}")
    private String email;

    @NotNull(message = "{user.age.required}")
    @Min(value = 18, message = "{user.age.invalid}")
    @Max(value = 99, message = "{user.age.invalid}")
    private Integer age;
}

  1. 最后，在 Spring 配置文件中配置 MessageSource bean 以加載 i18n 消息文件

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public MessageSource messageSource() {
        ResourceBundleMessageSource messageSource = new ResourceBundleMessageSource();
        messageSource.setBasename("messages");
        messageSource.setDefaultEncoding("UTF-8");
        return messageSource;
    }

    @Bean
    public LocalValidatorFactoryBean validator() {
        LocalValidatorFactoryBean validatorFactoryBean = new LocalValidatorFactoryBean();
        validatorFactoryBean.setValidationMessageSource(messageSource());
        return validatorFactoryBean;
    }
}

  1. 現(xiàn)在，當(dāng)發(fā)生驗(yàn)證錯(cuò)誤時(shí)，錯(cuò)誤消息將根據(jù)隨請(qǐng)求發(fā)送的“Accept-Language”標(biāo)頭以用戶(hù)的首選語(yǔ)言顯示。

6 使用分組驗(yàn)證

驗(yàn)證組是 Spring Boot 驗(yàn)證框架的一個(gè)強(qiáng)大功能，允許您根據(jù)其他輸入值或應(yīng)用程序狀態(tài)應(yīng)用條件驗(yàn)證規(guī)則。

現(xiàn)在有一個(gè)包含三個(gè)字段的User類(lèi)的情況下：firstName、lastName和email。我們要確保如果 email 字段為空，則 firstName 或 lastName 字段必須非空。否則，所有三個(gè)字段都應(yīng)該正常驗(yàn)證。

為此，我們將定義兩個(gè)驗(yàn)證組：EmailNotEmpty 和 Default。EmailNotEmpty 組將包含當(dāng) email 字段不為空時(shí)的驗(yàn)證規(guī)則，而 Default 組將包含所有三個(gè)字段的正常驗(yàn)證規(guī)則。

  1. 創(chuàng)建帶有驗(yàn)證組的 User 類(lèi)

public class User {
    @NotBlank(groups = Default.class)
    private String firstName;

    @NotBlank(groups = Default.class)
    private String lastName;

    @Email(groups = EmailNotEmpty.class)
    private String email;

    // getters and setters omitted for brevity
    public interface EmailNotEmpty {}
    public interface Default {}
}

  • 請(qǐng)注意，我們?cè)赨ser類(lèi)中定義了兩個(gè)接口，EmailNotEmpty和 Default。這些將作為我們的驗(yàn)證組。
  1. 接下來(lái)，我們更新Controller使用這些驗(yàn)證組

@RestController
@RequestMapping("/users")
@Validated
public class UserController {
    public ResponseEntity<String> createUser(
            @Validated({org.example.model.ex6.User.EmailNotEmpty.class}) @RequestBody User userWithEmail,
            @Validated({User.Default.class}) @RequestBody User userWithoutEmail)
    {
        // Create the user and return a success response
       
    }
}

  • 我們已將@Validated注釋添加到我們的控制器，表明我們想要使用驗(yàn)證組。我們還更新了 createUser 方法，將兩個(gè) User 對(duì)象作為輸入，一個(gè)在 email 字段不為空時(shí)使用，另一個(gè)在它為空時(shí)使用。
  • @Validated 注釋用于指定將哪個(gè)驗(yàn)證組應(yīng)用于每個(gè) User 對(duì)象。對(duì)于 userWithEmail 參數(shù)，我們指定了 EmailNotEmpty 組，而對(duì)于 userWithoutEmail 參數(shù)，我們指定了 Default 組。
  1. 進(jìn)行這些更改后，現(xiàn)在將根據(jù)“電子郵件”字段是否為空對(duì)“用戶(hù)”類(lèi)進(jìn)行不同的驗(yàn)證。如果為空，則 firstName 或 lastName 字段必須非空。否則，所有三個(gè)字段都將正常驗(yàn)證。

7 對(duì)復(fù)雜邏輯使用跨域驗(yàn)證

如果需要驗(yàn)證跨多個(gè)字段的復(fù)雜輸入規(guī)則，可以使用跨字段驗(yàn)證來(lái)保持驗(yàn)證邏輯的組織性和可維護(hù)性。跨字段驗(yàn)證可確保所有輸入值均有效且彼此一致，從而防止出現(xiàn)意外行為。

假設(shè)我們有一個(gè)表單，用戶(hù)可以在其中輸入任務(wù)的開(kāi)始日期和結(jié)束日期，并且我們希望確保結(jié)束日期不早于開(kāi)始日期。我們可以使用跨域驗(yàn)證來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

  1. 首先，我們定義一個(gè)自定義驗(yàn)證注解EndDateAfterStartDate：

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Constraint(validatedBy = EndDateAfterStartDateValidator.class)
public @interface EndDateAfterStartDate {
    String message() default "End date must be after start date";
    Class<?>[] groups() default {};
    Class<? extends Payload>[] payload() default {};
}

  1. 然后，我們創(chuàng)建驗(yàn)證器EndDateAfterStartDateValidator：

public class EndDateAfterStartDateValidator implements ConstraintValidator<EndDateAfterStartDate, TaskForm> {
    @Override
    public boolean isValid(TaskForm taskForm, ConstraintValidatorContext context) {
        if (taskForm.getStartDate() == null || taskForm.getEndDate() == null) {
            return true;
        }

        return taskForm.getEndDate().isAfter(taskForm.getStartDate());
    }
}

  1. 最后，我們將EndDateAfterStartDate注釋?xiě)?yīng)用于我們的表單對(duì)象TaskForm：

@EndDateAfterStartDate
public class TaskForm {
    @NotNull
    @DateTimeFormat(pattern = "yyyy-MM-dd")
    private LocalDate startDate;

    @NotNull
    @DateTimeFormat(pattern = "yyyy-MM-dd")
    private LocalDate endDate;
}

現(xiàn)在，當(dāng)用戶(hù)提交表單時(shí)，驗(yàn)證框架將自動(dòng)檢查結(jié)束日期是否晚于開(kāi)始日期，如果不是，則提供有意義的錯(cuò)誤消息。

8 對(duì)驗(yàn)證錯(cuò)誤使用異常處理

可以使用異常處理ExceptionHandler來(lái)統(tǒng)一捕獲和處理驗(yàn)證錯(cuò)誤。

以下是如何在 Spring Boot 中使用異常處理來(lái)處理驗(yàn)證錯(cuò)誤的示例：

@RestControllerAdvice
public class RestExceptionHandler extends ResponseEntityExceptionHandler {

    @ExceptionHandler(MethodArgumentNotValidException.class)
    protected ResponseEntity<Object> handleMethodArgumentNotValid(MethodArgumentNotValidException ex,
                                                                  HttpHeaders headers, HttpStatus status,
                                                                  WebRequest request) {
        Map<String, Object> body = new LinkedHashMap<>();
        body.put("timestamp", LocalDateTime.now());
        body.put("status", status.value());

        // Get all errors
        List<String> errors = ex.getBindingResult()
                .getFieldErrors()
                .stream()
                .map(x -> x.getDefaultMessage())
                .collect(Collectors.toList());

        body.put("errors", errors);

        return new ResponseEntity<>(body, headers, status);
    }
}

在這里，我們創(chuàng)建了一個(gè)用 @RestControllerAdvice 注解的 RestExceptionHandler 類(lèi)來(lái)處理我們的 REST API 拋出的異常。然后我們創(chuàng)建一個(gè)用@ExceptionHandler注解的方法來(lái)處理在驗(yàn)證失敗時(shí)拋出的 MethodArgumentNotValidException。

在處理程序方法中，我們創(chuàng)建了一個(gè) Map 對(duì)象來(lái)保存錯(cuò)誤響應(yīng)的詳細(xì)信息，包括時(shí)間戳、HTTP 狀態(tài)代碼和錯(cuò)誤消息列表。我們使用 MethodArgumentNotValidException 對(duì)象的 getBindingResult() 方法獲取所有驗(yàn)證錯(cuò)誤并將它們添加到錯(cuò)誤消息列表中。

最后，我們返回一個(gè)包含錯(cuò)誤響應(yīng)詳細(xì)信息的ResponseEntity對(duì)象，包括作為響應(yīng)主體的錯(cuò)誤消息列表、HTTP 標(biāo)頭和 HTTP 狀態(tài)代碼。

有了這個(gè)異常處理代碼，我們的 REST API 拋出的任何驗(yàn)證錯(cuò)誤都將被捕獲并以結(jié)構(gòu)化和有意義的格式返回給用戶(hù)，從而更容易理解和解決問(wèn)題。

9 測(cè)試你的驗(yàn)證邏輯

需要為你的驗(yàn)證邏輯編寫(xiě)單元測(cè)試，以幫助確保它正常工作。

@DataJpaTest
public class UserValidationTest {

    @Autowired
    private TestEntityManager entityManager;

    @Autowired
    private Validator validator;

    @Test
    public void testValidation() {
        User user = new User();
        user.setFirstName("John");
        user.setLastName("Doe");
        user.setEmail("invalid email");

        Set<ConstraintViolation<User>> violations = validator.validate(user);

        assertEquals(1, violations.size());
        assertEquals("must be a well-formed email address", violations.iterator().next().getMessage());
    }
}

我們使用 JUnit 5 編寫(xiě)一個(gè)測(cè)試來(lái)驗(yàn)證具有無(wú)效電子郵件地址的“用戶(hù)”對(duì)象。然后我們使用 Validator 接口來(lái)驗(yàn)證 User 對(duì)象并檢查是否返回了預(yù)期的驗(yàn)證錯(cuò)誤。

10 考慮客戶(hù)端驗(yàn)證

客戶(hù)端驗(yàn)證可以通過(guò)向用戶(hù)提供即時(shí)反饋并減少對(duì)服務(wù)器的請(qǐng)求數(shù)量來(lái)改善用戶(hù)體驗(yàn)。但是，不應(yīng)依賴(lài)它作為驗(yàn)證輸入的唯一方法?？蛻?hù)端驗(yàn)證很容易被繞過(guò)或操縱，因此必須在服務(wù)器端驗(yàn)證輸入，以確保安全性和數(shù)據(jù)完整性。

總結(jié)

有效的驗(yàn)證對(duì)于任何 Web 應(yīng)用程序的穩(wěn)定性和安全性都是必不可少的。Spring Boot 提供了一套工具和庫(kù)來(lái)簡(jiǎn)化驗(yàn)證邏輯并使其更易于維護(hù)。通過(guò)遵循本文中討論的最佳實(shí)踐，您可以確保您的驗(yàn)證組件有效并提供出色的用戶(hù)體驗(yàn)。

責(zé)任編輯：武曉燕 來(lái)源： JAVA旭陽(yáng)
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