Spring Validation最佳实践及其实现原理，参数校验没那么简单
Spring Validation最佳实践及其实现原理，参数校验没那么简单
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：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.hibernate</groupId> <artifactId>hibernate-validator</artifactId> <version>6.0.1.Final</version> </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 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(); }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 public 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); } }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()); } }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 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 { } }@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(); }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 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 { } }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<Job>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
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<>(); // 一定要记得重写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<UserDTO> userList) { // 校验通过，才会执行业务逻辑处理 return Result.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 @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<? extends Payload>[] payload() default {}; }- 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; } }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<UserDTO>> 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<UserDTO> userDTOConstraintViolation : validate) { // 校验失败，做其它逻辑, System.out.println(userDTOConstraintViolation); } } return Result.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 public Validator validator() { ValidatorFactory validatorFactory = Validation.byProvider(HibernateValidator.class) .configure() // 快速失败模式 .failFast(true) .buildValidatorFactory(); return validatorFactory.getValidator(); }@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 |
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); } }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; } } }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); } }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()); } }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<Object>> 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; } }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。