Spring Boot实现各种参数校验

---

之前也写过一篇关于Spring Validation使用的文章，不过自我感觉还是浮于表面，本次打算彻底搞懂Spring Validation。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！

项目源码：https://github.com/chentianming11/spring-validation

简单使用

Java API规范(JSR303)定义了Bean校验的标准validation-api，但没有提供实现。hibernate validation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：

• POST、PUT请求，使用requestBody传递参数；
• 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（Bad Request）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

@Data
publicclassUserDTO{

privateLonguserId;

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

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

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

在方法参数上声明校验注解

@PostMapping("/save")
publicResultsaveUser(@RequestBody@ValidatedUserDTOuserDTO){
//校验通过，才会执行业务逻辑处理
returnResult.ok();
}

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
@Validated
publicclassUserController{
//路径变量
@GetMapping("{userId}")
publicResultdetail(@PathVariable("userId")@Min(10000000000000000L)LonguserId){
//校验通过，才会执行业务逻辑处理
UserDTOuserDTO=newUserDTO();
userDTO.setUserId(userId);
userDTO.setAccount("11111111111111111");
userDTO.setUserName("xixi");
userDTO.setAccount("11111111111111111");
returnResult.ok(userDTO);
}

//查询参数
@GetMapping("getByAccount")
publicResultgetByAccount(@Length(min=6,max=20)@NotNullStringaccount){
//校验通过，才会执行业务逻辑处理
UserDTOuserDTO=newUserDTO();
userDTO.setUserId(10000000000000003L);
userDTO.setAccount(account);
userDTO.setUserName("xixi");
userDTO.setAccount("11111111111111111");
returnResult.ok(userDTO);
}
}

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
publicclassCommonExceptionHandler{

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

@ExceptionHandler({ConstraintViolationException.class})
@ResponseStatus(HttpStatus.OK)
@ResponseBody
publicResulthandleConstraintViolationException(ConstraintViolationExceptionex){
returnResult.fail(BusinessCode.参数校验失败,ex.getMessage());
}
}

进阶使用

分组校验

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
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;

/**
*保存的时候校验分组
*/
publicinterfaceSave{
}

/**
*更新的时候校验分组
*/
publicinterfaceUpdate{
}
}

@Validated注解上指定校验分组

@PostMapping("/save")
publicResultsaveUser(@RequestBody@Validated(UserDTO.Save.class)UserDTOuserDTO){
//校验通过，才会执行业务逻辑处理
returnResult.ok();
}

@PostMapping("/update")
publicResultupdateUser(@RequestBody@Validated(UserDTO.Update.class)UserDTOuserDTO){
//校验通过，才会执行业务逻辑处理
returnResult.ok();
}

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，这种情况先，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
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;
}

/**
*保存的时候校验分组
*/
publicinterfaceSave{
}

/**
*更新的时候校验分组
*/
publicinterfaceUpdate{
}
}

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

集合校验

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

publicclassValidationList<E>implementsList<E>{

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

//一定要记得重写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")
publicResultsaveList(@RequestBody@Validated(UserDTO.Save.class)ValidationListuserList){
//校验通过，才会执行业务逻辑处理
returnResult.ok();
}

自定义校验

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：

自定义约束注解

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

//默认错误消息
Stringmessage()default"加密id格式错误";

//分组
Class[]groups()default{};

//负载
Class[]payload()default{};
}

实现ConstraintValidator接口编写约束校验器

publicclassEncryptIdValidatorimplementsConstraintValidator<EncryptId,String>{

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

@Override
publicbooleanisValid(Stringvalue,ConstraintValidatorContextcontext){
//不为null才进行校验
if(value!=null){
Matchermatcher=PATTERN.matcher(value);
returnmatcher.find();
}
returntrue;
}
}

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
privatejavax.validation.ValidatorglobalValidator;

//编程式校验
@PostMapping("/saveWithCodingValidate")
publicResultsaveWithCodingValidate(@RequestBodyUserDTOuserDTO){
Set>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(ConstraintViolationuserDTOConstraintViolation:validate){
//校验失败，做其它逻辑
System.out.println(userDTOConstraintViolation);
}
}
returnResult.ok();
}

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
publicValidatorvalidator(){
ValidatorFactoryvalidatorFactory=Validation.byProvider(HibernateValidator.class)
.configure()
//快速失败模式
.failFast(true)
.buildValidatorFactory();
returnvalidatorFactory.getValidator();
}

@Valid和@Validated区别

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：

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

parameter=parameter.nestedIfOptional();
//将请求数据封装到DTO对象中
Objectarg=readWithMessageConverters(webRequest,parameter,parameter.getNestedGenericParameterType());
Stringname=Conventions.getVariableNameForParameter(parameter);

if(binderFactory!=null){
WebDataBinderbinder=binderFactory.createBinder(webRequest,arg,name);
if(arg!=null){
//执行数据校验
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()调用了validateIfApplicable()进行参数校验。

protectedvoidvalidateIfApplicable(WebDataBinderbinder,MethodParameterparameter){
//获取参数注解，比如@RequestBody、@Valid、@Validated
Annotation[]annotations=parameter.getParameterAnnotations();
for(Annotationann:annotations){
//先尝试获取@Validated注解
ValidatedvalidatedAnn=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")){
Objecthints=(validatedAnn!=null?validatedAnn.value():AnnotationUtils.getValue(ann));
Object[]validationHints=(hintsinstanceofObject[]?(Object[])hints:newObject[]{hints});
//执行校验
binder.validate(validationHints);
break;
}
}
}

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
publicvoidvalidate(Objecttarget,Errorserrors,Object...validationHints){
if(this.targetValidator!=null){
processConstraintViolations(
//此处调用HibernateValidator执行真正的校验
this.targetValidator.validate(target,asValidationGroups(validationHints)),errors);
}
}

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。

publicclassMethodValidationPostProcessorextendsAbstractBeanFactoryAwareAdvisingPostProcessorimplementsInitializingBean{
@Override
publicvoidafterPropertiesSet(){
//为所有`@Validated`标注的Bean创建切面
Pointcutpointcut=newAnnotationMatchingPointcut(this.validatedAnnotationType,true);
//创建Advisor进行增强
this.advisor=newDefaultPointcutAdvisor(pointcut,createMethodValidationAdvice(this.validator));
}

//创建Advice，本质就是一个方法拦截器
protectedAdvicecreateMethodValidationAdvice(@NullableValidatorvalidator){
return(validator!=null?newMethodValidationInterceptor(validator):newMethodValidationInterceptor());
}
}

接着看一下MethodValidationInterceptor：

publicclassMethodValidationInterceptorimplementsMethodInterceptor{
@Override
publicObjectinvoke(MethodInvocationinvocation)throwsThrowable{
//无需增强的方法，直接跳过
if(isFactoryBeanMetadataMethod(invocation.getMethod())){
returninvocation.proceed();
}
//获取分组信息
Class[]groups=determineValidationGroups(invocation);
ExecutableValidatorexecVal=this.validator.forExecutables();
MethodmethodToValidate=invocation.getMethod();
Set>result;
try{
//方法入参校验，最终还是委托给HibernateValidator来校验
result=execVal.validateParameters(
invocation.getThis(),methodToValidate,invocation.getArguments(),groups);
}
catch(IllegalArgumentExceptionex){
...
}
//有异常直接抛出
if(!result.isEmpty()){
thrownewConstraintViolationException(result);
}
//真正的方法调用
ObjectreturnValue=invocation.proceed();
//对返回值做校验，最终还是委托给HibernateValidator来校验
result=execVal.validateReturnValue(invocation.getThis(),methodToValidate,returnValue,groups);
//有异常直接抛出
if(!result.isEmpty()){
thrownewConstraintViolationException(result);
}
returnreturnValue;
}
}

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Hibernate Validator执行校验，Spring Validation只是做了一层封装。

审核编辑：汤梓红