Spring Boot 實現各種參數校驗及實現原理，非常實用！

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規範 (JSR303) 定義了Bean校驗的標準validation-api，但沒有提供實現。hibernate validation是對這個規範的實現，並增加了校驗註解如@Email、@Length等。Spring Validation是對hibernate validation的二次封裝，用於支持spring mvc參數自動校驗。接下來，我們以spring-boot項目爲例，介紹Spring Validation的使用。

引入依賴

如果spring-boot版本小於2.3.x，spring-boot-starter-web會自動傳入hibernate-validator依賴。如果spring-boot版本大於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>

對於web服務來說，爲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，請求參數分爲如下兩種形式：

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，後端使用 ** DTO 對象**進行接收。**只要給 DTO 對象加上@Validated註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默認會將其轉爲400（Bad Request）請求。

DTO 表示數據傳輸對象（Data Transfer Object），用於服務器和客戶端之間交互傳輸使用的。在 spring-web 項目中可以表示用於接收請求參數的Bean對象。

在**DTO字段上聲明約束註解**

@Data  
public 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;  
}

在方法參數上聲明校驗註解

@PostMapping("/save")  
public Result saveUser(@RequestBody @Validated UserDTO userDTO) {  
  
    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類上標註@Validated註解，並在入參上聲明約束註解 (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  
public class UserController {  
  
    @GetMapping("{userId}")  
    public Result detail(@PathVariable("userId") @Min(10000000000000000L) Long userId) {  
  
        UserDTO userDTO = new UserDTO();  
        userDTO.setUserId(userId);  
        userDTO.setAccount("11111111111111111");  
        userDTO.setUserName("xixi");  
        userDTO.setAccount("11111111111111111");  
        return Result.ok(userDTO);  
    }  
  
    @GetMapping("getByAccount")  
    public Result getByAccount(@Length(min = 6, max = 20) @NotNull String  account) {  
  
        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麼異常，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  
public class 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類的字段上加約束註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：

約束註解上聲明適用的分組信息**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;  
  
    public interface Save {  
    }  
  
    public interface Update {  
    }  
}

@Validated註解上指定校驗分組

@PostMapping("/save")  
public Result saveUser(@RequestBody @Validated(UserDTO.Save.class) UserDTO userDTO) {  
  
    return Result.ok();  
}  
  
@PostMapping("/update")  
public Result updateUser(@RequestBody @Validated(UserDTO.Update.class) UserDTO userDTO) {  
  
    return Result.ok();  
}

嵌套校驗

前面的示例中，DTO類裏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註解**。

@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;  
    }  
  
    public interface Save {  
    }  
  
    public interface 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裏面的每一項都進行校驗，例如List<Job>字段會對這個list裏面的每一個Job對象都進行校驗。

集合校驗

如果請求體直接傳遞了json數組給後臺，並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，參數校驗並不會生效！我們可以使用自定義list集合來接收參數：

包裝**List類型，並聲明@Valid註解**

public class ValidationList<E> implements List<E> {  
  
    @Delegate  
    @Valid  
    public List<E> list = new ArrayList<>();  
  
    @Override  
    public String toString() {  
        return list.toString();  
    }  
}

@Delegate註解受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層的方法可以這麼寫：

@PostMapping("/saveList")  
public Result saveList(@RequestBody @Validated(UserDTO.Save.class) ValidationList<UserDTO> userList) {  
  
    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複雜的多，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，主要分爲兩步：

自定義約束註解

@Target({METHOD, FIELD, ANNOTATION_TYPE, CONSTRUCTOR, PARAMETER})  
@Retention(RUNTIME)  
@Documented  
@Constraint(validatedBy = {EncryptIdValidator.class})  
public @interface EncryptId {  
  
    String message() default "加密id格式錯誤";  
  
    Class<?>[] groups() default {};  
  
    Class<? extends Payload>[] payload() default {};  
}

實現ConstraintValidator接口編寫約束校驗器

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) {  
  
        if (value != null) {  
            Matcher matcher = PATTERN.matcher(value);  
            return matcher.find();  
        }  
        return true;  
    }  
}

這樣我們就可以使用@EncryptId進行參數校驗了！

編程式校驗

上面的示例都是基於註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，然後再調用其api。

@Autowired  
private javax.validation.Validator globalValidator;  
  
@PostMapping("/saveWithCodingValidate")  
public Result saveWithCodingValidate(@RequestBody UserDTO userDTO) {  
    Set<ConstraintViolation<UserDTO>> validate = globalValidator.validate(userDTO, UserDTO.Save.class);  
  
    if (validate.isEmpty()) {  
  
    } else {  
        for (ConstraintViolation<UserDTO> userDTOConstraintViolation : validate) {  
  
            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，然後才拋出異常。可以通過一些簡單的配置，開啓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()  
  
            .failFast(true)  
            .buildValidatorFactory();  
    return validatorFactory.getValidator();  
}

`@Valid`和`@Validated`區別

實現原理

`requestBody`參數校驗實現原理

在spring-mvc中，RequestResponseBodyMethodProcessor是用於解析@RequestBody標註的參數以及處理@ResponseBody標註方法的返回值的。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();  
  
        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) {  
  
                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);  
    }  
}

可以看到，resolveArgument()調用了validateIfApplicable()進行參數校驗。

protected void validateIfApplicable(WebDataBinder binder, MethodParameter parameter) {  
  
    Annotation[] annotations = parameter.getParameterAnnotations();  
    for (Annotation ann : annotations) {  
  
        Validated validatedAnn = AnnotationUtils.getAnnotation(ann, Validated.class);  
  
        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});  
  
            binder.validate(validationHints);  
            break;  
        }  
    }  
}

看到這裏，大家應該能明白爲什麼這種場景下@Validated、@Valid兩個註解可以混用。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(  
  
            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，然後在每個參數前面聲明約束註解的校驗方式，就是方法級別的參數校驗。實際上，這種方式可用於任何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動態註冊AOP切面，然後使用MethodValidationInterceptor對切點方法織入增強**。

public class MethodValidationPostProcessor extends AbstractBeanFactoryAwareAdvisingPostProcessorimplements InitializingBean {  
    @Override  
    public void afterPropertiesSet() {  
  
        Pointcut pointcut = new AnnotationMatchingPointcut(this.validatedAnnotationType, true);  
  
        this.advisor = new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, createMethodValidationAdvice(this.validator));  
    }  
  
    protected Advice createMethodValidationAdvice(@Nullable Validator validator) {  
        return (validator != null ? new MethodValidationInterceptor(validator) : new MethodValidationInterceptor());  
    }  
}

接着看一下MethodValidationInterceptor：

public class MethodValidationInterceptor implements MethodInterceptor {  
    @Override  
    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {  
  
        if (isFactoryBeanMetadataMethod(invocation.getMethod())) {  
            return invocation.proceed();  
        }  
  
        Class<?>[] groups = determineValidationGroups(invocation);  
        ExecutableValidator execVal = this.validator.forExecutables();  
        Method methodToValidate = invocation.getMethod();  
        Set<ConstraintViolation<Object>> result;  
        try {  
  
            result = execVal.validateParameters(  
                invocation.getThis(), methodToValidate, invocation.getArguments(), groups);  
        }  
        catch (IllegalArgumentException ex) {  
            ...  
        }  
  
        if (!result.isEmpty()) {  
            throw new ConstraintViolationException(result);  
        }  
  
        Object returnValue = invocation.proceed();  
  
        result = execVal.validateReturnValue(invocation.getThis(), methodToValidate, returnValue, groups);  
  
        if (!result.isEmpty()) {  
            throw new 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**。

作者：夜盡天明_

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