Spring Validation参数校验没那么简单,原理深度剖析!

2022年8月13日10:48:00496

Spring Validation参数校验没那么简单,原理深度剖析!

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Spring Validation参数校验没那么简单,原理深度剖析!

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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!

且看Spring Validation参数校验没那么简单,原理深度剖析!

1

简单使用

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Java API 规范 (JSR303) 定义了 Bean 校验的标准 validation-api ,但没有提供实现。hibernatevalidation 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.hibernategroupId>
<artifactId>hibernate-validatorartifactId>
<version>6.0.1.Finalversion>
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:
1. POST、PUT 请求,使用 requestBody 传递参数;
2. 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(BadRequest) 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:
@Datapublic 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;}
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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();
}
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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@Validatedpublic 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);    }}
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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());
}
}
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2

进阶使用 分组效验

 

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 {
}
}
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@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();
}
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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,这种情况下,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 {
}
}
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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 字段会对这个 list 里面的每一个 Job 对象都进行校验。
集合效验
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 list = new ArrayList<>();

// 一定要记得重写toString方法
@Override public String toString() {
return list.toString();
}
}
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@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 userList) {
// 校验通过,才会执行业务逻辑处理
return Result.ok();
}
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自定义效验
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:
1.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[] payload() default {};
}
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2. 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;
}
}
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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> 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 userDTOConstraintViolation : validate) {
// 校验失败,做其它逻辑
System.out.println(userDTOConstraintViolation);
}
}
return Result.ok();
}
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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();
}
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@Valid 和 @Validated 区别

区别
@Valid
@Validated
提供者
JSR-303规范
Spring
是否支持分组
不支持
支持
标注位置
METHOD, FIELD, CONSTRUCTOR, PARAMETER, TYPE_USE
TYPE, METHOD, PARAMETER
嵌套校验
支持
不支持
3

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);
}
}
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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;
}
}
}
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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);
}
}
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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());    }}
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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> 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;    }}
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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 HibernateValidator 执行校验, Spring Validation 只是做了一层封装。
以上就是“Spring Validation参数校验没那么简单,原理深度剖析!”,给大家提供思路。
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