一文讀懂：Spring Boot 參數校驗的高效實現
本文會詳細介紹Spring Validation各種場景下的最佳實踐及其實現原理，死磕到底！
簡單使用
Java API規范(JSR303)定義了Bean校驗的標準validation-api，但沒有提供實現。hibernate validation是對這個規范的實現，并增加了校驗注解如@Email、@Length等。Spring Validation是對hibernate validation的二次封裝，用于支持spring mvc參數自動校驗。接下來，我們以spring-boot項目為例，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.hibernate</groupId>
<artifactId>hibernate-validator</artifactId>
<version>6.0.1.Final</version>
</dependency>對于web服務來說，為防止非法參數對業務造成影響，在Controller層一定要做參數校驗的！大部分情況下，請求參數分為如下兩種形式：
- POST、PUT請求，使用requestBody傳遞參數；
- GET請求，使用requestParam/PathVariable傳遞參數。
下面我們簡單介紹下requestBody和requestParam/PathVariable的參數校驗實戰！
requestBody參數校驗
POST、PUT請求一般會使用requestBody傳遞參數，這種情況下，后端使用DTO對象進行接收。只要給DTO對象加上@Validated注解就能實現自動參數校驗。比如，有一個保存User的接口，要求userName長度是2-10，account和password字段長度是6-20。如果校驗失敗，會拋出MethodArgumentNotValidException異常，Spring默認會將其轉為400（Bad Request）請求。
DTO表示數據傳輸對象（Data Transfer Object），用于服務器和客戶端之間交互傳輸使用的。在spring-web項目中可以表示用于接收請求參數的Bean對象。
- 在DTO字段上聲明約束注解
@Data
publicclass 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;
}- 在方法參數上聲明校驗注解
@PostMapping("/save")
public Result saveUser(@RequestBody @Validated UserDTO userDTO) {
// 校驗通過，才會執行業務邏輯處理
return Result.ok();
}這種情況下，使用@Valid和@Validated都可以。
requestParam/PathVariable參數校驗
GET請求一般會使用requestParam/PathVariable傳參。如果參數比較多(比如超過6個)，還是推薦使用DTO對象接收。否則，推薦將一個個參數平鋪到方法入參中。在這種情況下，必須在Controller類上標注@Validated注解，并在入參上聲明約束注解(如@Min等)。如果校驗失敗，會拋出ConstraintViolationException異常。代碼示例如下：
@RequestMapping("/api/user")
@RestController
@Validated
publicclass UserController {
// 路徑變量
@GetMapping("{userId}")
public Result detail(@PathVariable("userId") @Min(10000000000000000L) Long userId) {
// 校驗通過，才會執行業務邏輯處理
UserDTO userDTO = new UserDTO();
userDTO.setUserId(userId);
userDTO.setAccount("11111111111111111");
userDTO.setUserName("xixi");
userDTO.setAccount("11111111111111111");
return Result.ok(userDTO);
}
// 查詢參數
@GetMapping("getByAccount")
public Result getByAccount(@Length(min = 6, max = 20) @NotNull String account) {
// 校驗通過，才會執行業務邏輯處理
UserDTO userDTO = new UserDTO();
userDTO.setUserId(10000000000000003L);
userDTO.setAccount(account);
userDTO.setUserName("xixi");
userDTO.setAccount("11111111111111111");
return Result.ok(userDTO);
}
}統一異常處理
前面說過，如果校驗失敗，會拋出MethodArgumentNotValidException或者ConstraintViolationException異常。在實際項目開發中，通常會用統一異常處理來返回一個更友好的提示。比如我們系統要求無論發送什么異常，http的狀態碼必須返回200，由業務碼去區分系統的異常情況。
@RestControllerAdvice
publicclass CommonExceptionHandler {
@ExceptionHandler({MethodArgumentNotValidException.class})
@ResponseStatus(HttpStatus.OK)
@ResponseBody
public Result handleMethodArgumentNotValidException(MethodArgumentNotValidException ex) {
BindingResult bindingResult = ex.getBindingResult();
StringBuilder sb = new StringBuilder("校驗失敗:");
for (FieldError fieldError : bindingResult.getFieldErrors()) {
sb.append(fieldError.getField()).append("：").append(fieldError.getDefaultMessage()).append(", ");
}
String msg = sb.toString();
return Result.fail(BusinessCode.參數校驗失敗, msg);
}
@ExceptionHandler({ConstraintViolationException.class})
@ResponseStatus(HttpStatus.OK)
@ResponseBody
public Result handleConstraintViolationException(ConstraintViolationException ex) {
return Result.fail(BusinessCode.參數校驗失敗, ex.getMessage());
}
}進階使用
分組校驗
在實際項目中，可能多個方法需要使用同一個DTO類來接收參數，而不同方法的校驗規則很可能是不一樣的。這個時候，簡單地在DTO類的字段上加約束注解無法解決這個問題。因此，spring-validation支持了分組校驗的功能，專門用來解決這類問題。還是上面的例子，比如保存User的時候，UserId是可空的，但是更新User的時候，UserId的值必須>=10000000000000000L；其它字段的校驗規則在兩種情況下一樣。這個時候使用分組校驗的代碼示例如下：
- 約束注解上聲明適用的分組信息groups
@Data
publicclass 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;
/**
* 保存的時候校驗分組
*/
publicinterface Save {
}
/**
* 更新的時候校驗分組
*/
publicinterface Update {
}
}- @Validated注解上指定校驗分組
@PostMapping("/save")
public Result saveUser(@RequestBody @Validated(UserDTO.Save.class) UserDTO userDTO) {
// 校驗通過，才會執行業務邏輯處理
return Result.ok();
}
@PostMapping("/update")
public Result updateUser(@RequestBody @Validated(UserDTO.Update.class) UserDTO userDTO) {
// 校驗通過，才會執行業務邏輯處理
return Result.ok();
}嵌套校驗
前面的示例中，DTO類里面的字段都是基本數據類型和String類型。但是實際場景中，有可能某個字段也是一個對象，這種情況先，可以使用嵌套校驗。比如，上面保存User信息的時候同時還帶有Job信息。需要注意的是，此時DTO類的對應字段必須標記@Valid注解。
@Data
publicclass 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
publicstaticclass 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;
}
/**
* 保存的時候校驗分組
*/
publicinterface Save {
}
/**
* 更新的時候校驗分組
*/
publicinterface Update {
}
}嵌套校驗可以結合分組校驗一起使用。還有就是嵌套集合校驗會對集合里面的每一項都進行校驗，例如List<Job>字段會對這個list里面的每一個Job對象都進行校驗。
集合校驗
如果請求體直接傳遞了json數組給后臺，并希望對數組中的每一項都進行參數校驗。此時，如果我們直接使用java.util.Collection下的list或者set來接收數據，參數校驗并不會生效！我們可以使用自定義list集合來接收參數：
- 包裝List類型，并聲明@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<>();
// 一定要記得重寫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。如果校驗不通過，會拋出NotReadablePropertyException，同樣可以使用統一異常進行處理。
比如，我們需要一次性保存多個User對象，Controller層的方法可以這么寫：
@PostMapping("/saveList")
public Result saveList(@RequestBody @Validated(UserDTO.Save.class) ValidationList<UserDTO> userList) {
// 校驗通過，才會執行業務邏輯處理
return Result.ok();
}自定義校驗
業務需求總是比框架提供的這些簡單校驗要復雜的多，我們可以自定義校驗來滿足我們的需求。自定義spring validation非常簡單，假設我們自定義加密id（由數字或者a-f的字母組成，32-256長度）校驗，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 @interface EncryptId {
// 默認錯誤消息
String message() default "加密id格式錯誤";
// 分組
Class<?>[] groups() default {};
// 負載
Class<? extends Payload>[] payload() default {};
}- 實現ConstraintValidator接口編寫約束校驗器
public class EncryptIdValidator implements ConstraintValidator<EncryptId, String> {
privatestaticfinal Pattern PATTERN = Pattern.compile("^[a-f\\d]{32,256}$");
@Override
public boolean isValid(String value, ConstraintValidatorContext context) {
// 不為null才進行校驗
if (value != null) {
Matcher matcher = PATTERN.matcher(value);
return matcher.find();
}
returntrue;
}
}這樣我們就可以使用@EncryptId進行參數校驗了！
編程式校驗
上面的示例都是基于注解來實現自動校驗的，在某些情況下，我們可能希望以編程方式調用驗證。這個時候可以注入javax.validation.Validator對象，然后再調用其api。
@Autowired
private javax.validation.Validator globalValidator;
// 編程式校驗
@PostMapping("/saveWithCodingValidate")
public Result saveWithCodingValidate(@RequestBody UserDTO userDTO) {
Set<ConstraintViolation<UserDTO>> validate = globalValidator.validate(userDTO, UserDTO.Save.class);
// 如果校驗通過，validate為空；否則，validate包含未校驗通過項
if (validate.isEmpty()) {
// 校驗通過，才會執行業務邏輯處理
} else {
for (ConstraintViolation<UserDTO> userDTOConstraintViolation : validate) {
// 校驗失敗，做其它邏輯
System.out.println(userDTOConstraintViolation);
}
}
return Result.ok();
}快速失敗(Fail Fast)
Spring Validation默認會校驗完所有字段，然后才拋出異常?？梢酝ㄟ^一些簡單的配置，開啟Fali Fast模式，一旦校驗失敗就立即返回。
@Bean
public Validator validator() {
ValidatorFactory validatorFactory = Validation.byProvider(HibernateValidator.class)
.configure()
// 快速失敗模式
.failFast(true)
.buildValidatorFactory();
return validatorFactory.getValidator();
}@Valid和@Validated區別
區別 | @Valid | @Validated |
提供者 | JSR-303規范 | Spring |
是否支持分組 | 不支持 | 支持 |
標注位置 | METHOD, FIELD, CONSTRUCTOR, PARAMETER, TYPE_USE | TYPE, METHOD, PARAMETER |
嵌套校驗 | 支持 | 不支持 |
實現原理
requestBody參數校驗實現原理
在spring-mvc中，RequestResponseBodyMethodProcessor是用于解析@RequestBody標注的參數以及處理@ResponseBody標注方法的返回值的。顯然，執行參數校驗的邏輯肯定就在解析參數的方法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();
//將請求數據封裝到DTO對象中
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) {
// 執行數據校驗
validateIfApplicable(binder, parameter);
if (binder.getBindingResult().hasErrors() && isBindExceptionRequired(binder, parameter)) {
thrownew 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()調用了validateIfApplicable()進行參數校驗。
protected void validateIfApplicable(WebDataBinder binder, MethodParameter parameter) {
// 獲取參數注解，比如@RequestBody、@Valid、@Validated
Annotation[] annotations = parameter.getParameterAnnotations();
for (Annotation ann : annotations) {
// 先嘗試獲取@Validated注解
Validated validatedAnn = AnnotationUtils.getAnnotation(ann, Validated.class);
//如果直接標注了@Validated，那么直接開啟校驗。
//如果沒有，那么判斷參數前是否有Valid起頭的注解。
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});
//執行校驗
binder.validate(validationHints);
break;
}
}
}看到這里，大家應該能明白為什么這種場景下@Validated、@Valid兩個注解可以混用。我們接下來繼續看WebDataBinder.validate()實現。
@Override
public void validate(Object target, Errors errors, Object... validationHints) {
if (this.targetValidator != null) {
processConstraintViolations(
//此處調用Hibernate Validator執行真正的校驗
this.targetValidator.validate(target, asValidationGroups(validationHints)), errors);
}
}最終發現底層最終還是調用了Hibernate Validator進行真正的校驗處理。
方法級別的參數校驗實現原理
上面提到的將參數一個個平鋪到方法參數中，然后在每個參數前面聲明約束注解的校驗方式，就是方法級別的參數校驗。實際上，這種方式可用于任何Spring Bean的方法上，比如Controller/Service等。其底層實現原理就是AOP，具體來說是通過MethodValidationPostProcessor動態注冊AOP切面，然后使用MethodValidationInterceptor對切點方法織入增強。
public class MethodValidationPostProcessor extends AbstractBeanFactoryAwareAdvisingPostProcessorimplements InitializingBean {
@Override
public void afterPropertiesSet() {
//為所有`@Validated`標注的Bean創建切面
Pointcut pointcut = new AnnotationMatchingPointcut(this.validatedAnnotationType, true);
//創建Advisor進行增強
this.advisor = new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, createMethodValidationAdvice(this.validator));
}
//創建Advice，本質就是一個方法攔截器
protected Advice createMethodValidationAdvice(@Nullable Validator validator) {
return (validator != null ? new MethodValidationInterceptor(validator) : new MethodValidationInterceptor());
}
}接著看一下MethodValidationInterceptor：
public class MethodValidationInterceptor implements MethodInterceptor {
@Override
public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
//無需增強的方法，直接跳過
if (isFactoryBeanMetadataMethod(invocation.getMethod())) {
return invocation.proceed();
}
//獲取分組信息
Class<?>[] groups = determineValidationGroups(invocation);
ExecutableValidator execVal = this.validator.forExecutables();
Method methodToValidate = invocation.getMethod();
Set<ConstraintViolation<Object>> result;
try {
//方法入參校驗，最終還是委托給Hibernate Validator來校驗
result = execVal.validateParameters(
invocation.getThis(), methodToValidate, invocation.getArguments(), groups);
}
catch (IllegalArgumentException ex) {
...
}
//有異常直接拋出
if (!result.isEmpty()) {
thrownew ConstraintViolationException(result);
}
//真正的方法調用
Object returnValue = invocation.proceed();
//對返回值做校驗，最終還是委托給Hibernate Validator來校驗
result = execVal.validateReturnValue(invocation.getThis(), methodToValidate, returnValue, groups);
//有異常直接拋出
if (!result.isEmpty()) {
thrownew ConstraintViolationException(result);
}
return returnValue;
}
}實際上，不管是requestBody參數校驗還是方法級別的校驗，最終都是調用Hibernate Validator執行校驗，Spring Validation只是做了一層封裝。
