如何在 Spring/Spring Boot 中做参数校验

数据的校验的重要性就不用说了，即使在前端对数据进行校验的情况下，我们还是要对传入后端的数据再进行一遍校验，避免用户绕过浏览器直接通过一些 HTTP 工具直接向后端请求一些违法数据。

本文结合自己在项目中的实际使用经验，可以说文章介绍的内容很实用，不了解的朋友可以学习一下，后面可以立马实践到项目上去。

下面我会通过实例程序演示如何在 Java 程序中尤其是 Spring 程序中优雅地的进行参数验证。

基础设施搭建

实体类

下面这个是示例用到的实体类。

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Person {

    @NotNull(message = "classId 不能为空")
    private String classId;

    @Size(max = 33)
    @NotNull(message = "name 不能为空")
    private String name;

    @Pattern(regexp = "((^Man$|^Woman$|^UGM$))", message = "sex 值不在可选范围")
    @NotNull(message = "sex 不能为空")
    private String sex;

    @Email(message = "email 格式不正确")
    @NotNull(message = "email 不能为空")
    private String email;

}

正则表达式说明：

- ^string : 匹配以 string 开头的字符串
- string$ ：匹配以 string 结尾的字符串
- ^string$ ：精确匹配 string 字符串
- ((^Man$|^Woman$|^UGM$)) : 值只能在 Man,Woman,UGM 这三个值中选择

下面这部分校验注解说明内容参考自：https://www.cnkirito.moe/spring-validation/ ，感谢@徐靖峰。

JSR提供的校验注解:

@Null 被注释的元素必须为 null
@NotNull 被注释的元素必须不为 null
@AssertTrue 被注释的元素必须为 true
@AssertFalse 被注释的元素必须为 false
@Min(value) 被注释的元素必须是一个数字，其值必须大于等于指定的最小值
@Max(value) 被注释的元素必须是一个数字，其值必须小于等于指定的最大值
@DecimalMin(value) 被注释的元素必须是一个数字，其值必须大于等于指定的最小值
@DecimalMax(value) 被注释的元素必须是一个数字，其值必须小于等于指定的最大值
@Size(max=, min=) 被注释的元素的大小必须在指定的范围内
@Digits (integer, fraction) 被注释的元素必须是一个数字，其值必须在可接受的范围内
@Past 被注释的元素必须是一个过去的日期
@Future 被注释的元素必须是一个将来的日期
@Pattern(regex=,flag=) 被注释的元素必须符合指定的正则表达式

Hibernate Validator提供的校验注解：

@NotBlank(message =) 验证字符串非null，且长度必须大于0
@Email 被注释的元素必须是电子邮箱地址
@Length(min=,max=) 被注释的字符串的大小必须在指定的范围内
@NotEmpty 被注释的字符串的必须非空
@Range(min=,max=,message=) 被注释的元素必须在合适的范围内

验证Controller的输入

验证请求体(RequestBody)

Controller：

我们在需要验证的参数上加上了@Valid注解，如果验证失败，它将抛出MethodArgumentNotValidException。默认情况下，Spring会将此异常转换为HTTP Status 400（错误请求）。


@RestController
@RequestMapping("/api")
public class PersonController {

    @PostMapping("/person")
    public ResponseEntity<Person> getPerson(@RequestBody @Valid Person person) {
        return ResponseEntity.ok().body(person);
    }
}

ExceptionHandler：

自定义异常处理器可以帮助我们捕获异常，并进行一些简单的处理。如果对于下面的处理异常的代码不太理解的话，可以查看这篇文章《SpringBoot 处理异常的几种常见姿势》。

@ControllerAdvice(assignableTypes = {PersonController.class})
public class GlobalExceptionHandler {
    @ExceptionHandler(MethodArgumentNotValidException.class)
    public ResponseEntity<Map<String, String>> handleValidationExceptions(
            MethodArgumentNotValidException ex) {
        Map<String, String> errors = new HashMap<>();
        ex.getBindingResult().getAllErrors().forEach((error) -> {
            String fieldName = ((FieldError) error).getField();
            String errorMessage = error.getDefaultMessage();
            errors.put(fieldName, errorMessage);
        });
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.BAD_REQUEST).body(errors);
    }
}

通过测试验证：

下面我通过 MockMvc 模拟请求 Controller 的方式来验证是否生效，当然你也可以通过 Postman 这种工具来验证。

我们试一下所有参数输入正确的情况。

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
@AutoConfigureMockMvc
public class PersonControllerTest {
    @Autowired
    private MockMvc mockMvc;

    @Autowired
    private ObjectMapper objectMapper;

    @Test
    public void should_get_person_correctly() throws Exception {
        Person person = new Person();
        person.setName("SnailClimb");
        person.setSex("Man");
        person.setClassId("82938390");
        person.setEmail("Snailclimb@qq.com");

        mockMvc.perform(post("/api/person")
                .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8)
                .content(objectMapper.writeValueAsString(person)))
                .andExpect(MockMvcResultMatchers.jsonPath("name").value("SnailClimb"))
                .andExpect(MockMvcResultMatchers.jsonPath("classId").value("82938390"))
                .andExpect(MockMvcResultMatchers.jsonPath("sex").value("Man"))
                .andExpect(MockMvcResultMatchers.jsonPath("email").value("Snailclimb@qq.com"));
    }
}

验证出现参数不合法的情况抛出异常并且可以正确被捕获。

 @Test
    public void should_check_person_value() throws Exception {
        Person person = new Person();
        person.setSex("Man22");
        person.setClassId("82938390");
        person.setEmail("SnailClimb");

        mockMvc.perform(post("/api/person")
                .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8)
                .content(objectMapper.writeValueAsString(person)))
                .andExpect(MockMvcResultMatchers.jsonPath("sex").value("sex 值不在可选范围"))
                .andExpect(MockMvcResultMatchers.jsonPath("name").value("name 不能为空"))
                .andExpect(MockMvcResultMatchers.jsonPath("email").value("email 格式不正确"));
    }

使用 Postman 验证结果如下：

验证请求参数(Path Variables 和 Request Parameters)

Controller：

一定一定不要忘记在类上加上 Validated 注解了，这个参数可以告诉 Spring 去校验方法参数。

@RestController
@RequestMapping("/api")
@Validated
public class PersonController {

    @GetMapping("/person/{id}")
    public ResponseEntity<Integer> getPersonByID(@Valid @PathVariable("id") @Max(value = 5,message = "超过 id 的范围了") Integer id) {
        return ResponseEntity.ok().body(id);
    }

    @PutMapping("/person")
    public ResponseEntity<String> getPersonByName(@Valid @RequestParam("name") @Size(max = 6,message = "超过 name 的范围了") String name) {
        return ResponseEntity.ok().body(name);
    }
}

ExceptionHandler：

    @ExceptionHandler(ConstraintViolationException.class)
    ResponseEntity<String> handleConstraintViolationException(ConstraintViolationException e) {
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.BAD_REQUEST).body(e.getMessage());
    }

通过测试验证：

  @Test
    public void should_check_param_value() throws Exception {

        mockMvc.perform(get("/api/person/6")
                .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8))
                .andExpect(status().isBadRequest())
                .andExpect(content().string("getPersonByID.id: 超过 id 的范围了"));
    }

    @Test
    public void should_check_param_value2() throws Exception {

        mockMvc.perform(put("/api/person")
                .param("name","snailclimbsnailclimb")
                .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8))
                .andExpect(status().isBadRequest())
                .andExpect(content().string("getPersonByName.name: 超过 name 的范围了"));
    }

验证 Service 中的方法

我们还可以验证任何Spring组件的输入，而不是验证控制器级别的输入，我们可以使用@Validated和@Valid注释的组合来实现这一需求。

一定一定不要忘记在类上加上 Validated 注解了，这个参数可以告诉 Spring 去校验方法参数。

@Service
@Validated
public class PersonService {

    public void validatePerson(@Valid Person person){
        // do something
    }
}

通过测试验证：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
@AutoConfigureMockMvc
public class PersonServiceTest {
    @Autowired
    private PersonService service;

    @Test(expected = ConstraintViolationException.class)
    public void should_throw_exception_when_person_is_not_valid() {
        Person person = new Person();
        person.setSex("Man22");
        person.setClassId("82938390");
        person.setEmail("SnailClimb");
        service.validatePerson(person);
    }

}

Validator 编程方式手动进行参数验证

某些场景下可能会需要我们手动校验并获得校验结果。

    @Test
    public void check_person_manually() {

        ValidatorFactory factory = Validation.buildDefaultValidatorFactory();
        Validator validator = factory.getValidator();
        Person person = new Person();
        person.setSex("Man22");
        person.setClassId("82938390");
        person.setEmail("SnailClimb");
        Set<ConstraintViolation<Person>> violations = validator.validate(person);
        //output:
        //email 格式不正确
        //name 不能为空
        //sex 值不在可选范围
        for (ConstraintViolation<Person> constraintViolation : violations) {
            System.out.println(constraintViolation.getMessage());
        }
    }

上面我们是通过 Validator 工厂类获得的 Validator 示例，当然你也可以通过 @Autowired 直接注入的方式。但是在非 Spring Component 类中使用这种方式的话，只能通过工厂类来获得 Validator。

@Autowired
Validator validate

自定以 Validator(实用)

如果自带的校验注解无法满足你的需求的话，你还可以自定义实现注解。

案例一:校验特定字段的值是否在可选范围

比如我们现在多了这样一个需求：Person类多了一个 region 字段，region 字段只能是China、China-Taiwan、China-HongKong这三个中的一个。

第一步你需要创建一个注解：

@Target({FIELD})
@Retention(RUNTIME)
@Constraint(validatedBy = RegionValidator.class)
@Documented
public @interface Region {

    String message() default "Region 值不在可选范围内";

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

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

第二步你需要实现 ConstraintValidator接口，并重写isValid 方法：

import javax.validation.ConstraintValidator;
import javax.validation.ConstraintValidatorContext;
import java.util.HashSet;

public class RegionValidator implements ConstraintValidator<Region, String> {

    @Override
    public boolean isValid(String value, ConstraintValidatorContext context) {
        HashSet<Object> regions = new HashSet<>();
        regions.add("China");
        regions.add("China-Taiwan");
        regions.add("China-HongKong");
        return regions.contains(value);
    }
}

现在你就可以使用这个注解：

    @Region
    private String region;

案例二:校验电话号码

校验我们的电话号码是否合法，这个可以通过正则表达式来做，相关的正则表达式都可以在网上搜到，你甚至可以搜索到针对特定运营商电话号码段的正则表达式。

PhoneNumber.java

import javax.validation.Constraint;
import java.lang.annotation.Documented;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.Target;

import static java.lang.annotation.ElementType.FIELD;
import static java.lang.annotation.ElementType.PARAMETER;
import static java.lang.annotation.RetentionPolicy.RUNTIME;

@Documented
@Constraint(validatedBy = PhoneNumberValidator.class)
@Target({FIELD, PARAMETER})
@Retention(RUNTIME)
public @interface PhoneNumber {
    String message() default "Invalid phone number";
    Class[] groups() default {};
    Class[] payload() default {};
}

PhoneNumberValidator.java

import javax.validation.ConstraintValidator;
import javax.validation.ConstraintValidatorContext;

public class PhoneNumberValidator implements ConstraintValidator<PhoneNumber,String> {

    @Override
    public boolean isValid(String phoneField, ConstraintValidatorContext context) {
        if (phoneField == null) {
            // can be null
            return true;
        }
        return phoneField.matches("^1(3[0-9]|4[57]|5[0-35-9]|8[0-9]|70)\\d{8}$") && phoneField.length() > 8 && phoneField.length() < 14;
    }
}

搞定，我们现在就可以使用这个注解了。

@PhoneNumber(message = "phoneNumber 格式不正确")
@NotNull(message = "phoneNumber 不能为空")
private String phoneNumber;

使用验证组

某些场景下我们需要使用到验证组，这样说可能不太清楚，说简单点就是对对象操作的不同方法有不同的验证规则，示例如下（这个就我目前经历的项目来说使用的比较少，因为本身这个在代码层面理解起来是比较麻烦的，然后写起来也比较麻烦）。

先创建两个接口：

public interface AddPersonGroup {
}
public interface DeletePersonGroup {
}

我们可以这样去使用验证组

@NotNull(groups = DeletePersonGroup.class)
@Null(groups = AddPersonGroup.class)
private String group;

@Service
@Validated
public class PersonService {

    public void validatePerson(@Valid Person person) {
        // do something
    }

    @Validated(AddPersonGroup.class)
    public void validatePersonGroupForAdd(@Valid Person person) {
        // do something
    }

    @Validated(DeletePersonGroup.class)
    public void validatePersonGroupForDelete(@Valid Person person) {
        // do something
    }

}

通过测试验证：

  @Test(expected = ConstraintViolationException.class)
    public void should_check_person_with_groups() {
        Person person = new Person();
        person.setSex("Man22");
        person.setClassId("82938390");
        person.setEmail("SnailClimb");
        person.setGroup("group1");
        service.validatePersonGroupForAdd(person);
    }

    @Test(expected = ConstraintViolationException.class)
    public void should_check_person_with_groups2() {
        Person person = new Person();
        person.setSex("Man22");
        person.setClassId("82938390");
        person.setEmail("SnailClimb");
        service.validatePersonGroupForDelete(person);
    }

使用验证组这种方式的时候一定要小心，这是一种反模式，还会造成代码逻辑性变差。

代码地址：https://github.com/Snailclimb/springboot-guide/tree/master/source-code/advanced/bean-validation-demo

`@NotNull` vs `@Column(nullable = false)`(重要)

在使用 JPA 操作数据的时候会经常碰到 @Column(nullable = false) 这种类型的约束，那么它和 @NotNull有何区别呢？搞清楚这个还是很重要的！

@NotNull是 JSR 303 Bean验证批注,它与数据库约束本身无关。
@Column(nullable = false) : 是JPA声明列为非空的方法。

总结来说就是即前者用于验证，而后者则用于指示数据库创建表的时候对表的约束。

TODO

[ ] 原理分析

参考

https://reflectoring.io/bean-validation-with-spring-boot/
https://www.cnkirito.moe/spring-validation//

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