Spring Validation实践及其实现原理
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背景
Spring 框架，广泛应用于 JAVA 企业级开发中，包含了一套实用的字段校验机制： Spring Validation。这个机制融合了 JSR380 规范，即 Bean Validation 2.0。本文将介绍 Spring Validation 的使用方法，包括基础注解的应用以及进阶使用技巧。
常用注解
Bean Validation 2.0 注解
校验空值
@Null：验证对象是否为 null@NotNull：验证对象是否不为 null@NotEmpty：验证对象不为 null，且长度（数组、集合、字符串等）大于 0@NotBlank：验证字符串不为 null，且去除两端空白字符后长度大于 0
校验大小
@Size(min=, max=)：验证对象（数组、集合、字符串等）长度是否在给定的范围之内@Min(value)：验证数值（整数或浮点数）是否大于等于指定的最小值@Max(value)：验证数值是否小于等于指定的最大值
校验布尔值
@AssertTrue：验证 Boolean 对象是否为 true@AssertFalse：验证 Boolean 对象是否为 false
校验日期和时间
@Past：验证 Date 和 Calendar 对象是否在当前时间之前@Future：验证 Date 和 Calendar 对象是否在当前时间之后@PastOrPresent：验证日期是否是过去或现在的时间@FutureOrPresent：验证日期是否是现在或将来的时间
正则表达式
@Pattern(regexp=, flags=)：验证 String 对象是否符合正则表达式的规则
Hibernate Validation 拓展
@Length(min=, max=)：验证字符串的大小是否在指定的范围内@Range(min=, max=)：验证数值是否在合适的范围内@UniqueElements：校验集合中的值是否唯一，依赖于 equals 方法@ScriptAssert：利用脚本进行校验
@Valid 和 @Validated
这两个注解是校验的入口，作用相似但用法上存在差异。 @Validated
// 用于类/接口/枚举，方法以及参数
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD, ElementType.PARAMETER})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Validated {
// 校验时启动的分组
Class<?>[] value() default {};
}
@Valid
// 用于方法，字段，构造函数，参数，以及泛型类型
@Target({ METHOD, FIELD, CONSTRUCTOR, PARAMETER, TYPE_USE })
@Retention(RUNTIME)
@Documented
public @interface Valid {
// 未提供其他属性
}
- 作用范围不同：
@Validated无法作用在于字段，@Valid无法作用于类； - 注解中的属性不同：
@Validated中提供了指定校验分组的属性，而@Valid没有这个功能，因为@Valid不能进行分组校验。
字段校验场景及使用示例
常见的校验场景有三种： Controller 层的校验、编程式校验、 Dubbo 接口校验。
Controller层 的校验
使用方式
- 当方法入参为
@RequestBody注解的JavaBean，可在入参前使用 @Validated 或 @Valid 注解开启校验。
@PostMapping("/save")
public Response<Boolean> saveNotice(@Validated @RequestBody NoticeDTO noticeDTO) {
// noticeDTO中各字段校验通过，才会执行后续业务逻辑
return Response.ok(true);
}
- 当方法入参为
@PathVariable、@RequestParam注解的简单参数时，需要在 Controller 加上 @Validated 注解开启校验。
@RequestMapping("/notice")
@RestController
// 必须加上该注解
@Validated
public class UserController {
// 路径变量
@GetMapping("{id}")
public Reponse<NoticeDTO> detail(@PathVariable("id") @Min(1L) Long noticeId) {
// 参数noticeId校验通过，执行后续业务逻辑
return Reponse.ok();
}
// 请求参数
@GetMapping("getByTitle")
public Result getByTitle(@RequestParam("title") @Length(min = 1, max = 20) String title) {
// 参数title校验通过，执行后续业务逻辑
return Result.ok();
}
}
原理
- Spring 框架中的
HandlerMethodArgumentResolver策略接口，负责将方法参数解析为特定请求中的参数值。
public interface HandlerMethodArgumentResolver {
// 判断当前解析器是否支持给定的方法参数
boolean supportsParameter(MethodParameter var1);
@Nullable
// 实际解析参数的方法
Object resolveArgument(MethodParameter var1, @Nullable ModelAndViewContainer var2, NativeWebRequest var3, @Nullable WebDataBinderFactory var4) throws Exception;
}
- 上述接口针对
@RequestBody的实现类RequestResponseBodyMethodProcessor中，存在字段校验逻辑，调用validateIfApplicable方法校验参数。
// RequestResponseBodyMethodProcessor
public Object resolveArgument(MethodParameter parameter, @Nullable ModelAndViewContainer mavContainer, NativeWebRequest webRequest, @Nullable WebDataBinderFactory binderFactory) throws Exception {
// 前置处理
// 校验逻辑
if (binderFactory != null) {
WebDataBinder binder = binderFactory.createBinder(webRequest, arg, name);
if (arg != null) {
//调用校验函数
this.validateIfApplicable(binder, parameter);
if (binder.getBindingResult().hasErrors() && this.isBindExceptionRequired(binder, parameter)) {
throw new MethodArgumentNotValidException(parameter, binder.getBindingResult());
}
}
// 数据绑定逻辑
}
// 返回处理结果
return this.adaptArgumentIfNecessary(arg, parameter);
}
validateIfApplicable方法中，根据方法参数上的注解，决定是否进行字段校验：当存在@Validated或以Valid开头的注解时，进行校验。
protected void validateIfApplicable(WebDataBinder binder, MethodParameter parameter) {
// 获取参数上的注解
Annotation[] annotations = parameter.getParameterAnnotations();
Annotation[] var4 = annotations;
int var5 = annotations.length;
// 遍历注解
for(int var6 = 0; var6 < var5; ++var6) {
Annotation ann = var4[var6];
// 获取 @Validated 注解
Validated validatedAnn = (Validated)AnnotationUtils.getAnnotation(ann, Validated.class);
// 或者注解以 Valid 开头
if (validatedAnn != null || ann.annotationType().getSimpleName().startsWith("Valid")) {
// 开启校验
Object hints = validatedAnn != null ? validatedAnn.value() : AnnotationUtils.getValue(ann);
Object[] validationHints = hints instanceof Object[] ? (Object[])((Object[])hints) : new Object[]{hints};
binder.validate(validationHints);
break;
}
}
}
@PathVariable和@RequestParam对应的实现类中，则没有相应字段校验逻辑，因此需要在 Controller 上使用@Validated，开启字段校验。
编程式校验
- 配置 Validator
@Configuration
public class ValidatorConfiguration {
@Bean
public Validator validator() {
ValidatorFactory validatorFactory = Validation.byProvider(HibernateValidator.class)
.configure()
// 设置是否开启快速失败模式
//.failFast(true)
.buildValidatorFactory();
return validatorFactory.getValidator();
}
}
- 获取 validator 并校验
public class TestValidator {
// 注入验证器
@Resource
private javax.validation.Validator validator;
public String testMethod(TestRequest request) {
// 进行校验，获取校验结果
Set<ConstraintViolation<TestRequest>> constraintViolations = validator.validate(request);
// 组装校验信息并返回
return res;
}
}
Dubbo 接口校验
- 可在
@DubboService注解中，设置validation参数为true，开启生产者的字段验证。
@DubboService(version = "1.0.0", validation="true")
public class DubboApiImpl implements DubboApi {
....
}
- 该方式返回的信息对使用者不友好，可通过 Dubbo 的
filter自定义校验逻辑和返回信息。需要注意的是，在 Dubbo 中有自己的 IOC 实现来控制容器，因此需提供 setter 方法，供 Dubbo 调用。
@Activate(
group = {"provider"},
value = {"customValidationFilter"},
order = 10000
)
@Slf4j
public class CustomValidationFilter implements Filter {
private javax.validation.Validator validator;
// duubo会调用setter获取bean
public void setValidator(javax.validation.Validator validator) {
this.validator = validator;
}
public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {
if (this.validator != null && !invocation.getMethodName().startsWith("$")) {
// 补充字段校验，返回信息的组装以及异常处理
}
return invoker.invoke(invocation);
}
}
进阶使用
分组校验
对于同一个 DTO， 不同场景下对其校验规则可能不同， @Validted 支持按照分组分别验证，示例代码如下：
- 校验注解的
groups属性中添加分组
@Data
public class NoticeDTO {
@Min(value = 0L, groups = Update.class)
private Long id;
@NotNull(groups = {Save.class, Update.class})
@Length(min = 2, max = 10, groups = {Save.class, Update.class})
private String title;
// 保存的时候校验分组
public interface Save {
}
// 更新的时候校验分组
public interface Update {
}
}
- @Validted 上指定分组
@PostMapping("/save")
public Response<Boolean> saveNotice(@RequestBody @Validated(NoticeDTO.Save.class) NoticeDTO noticeDTO) {
// 分组为Save.class的校验通过，执行后续逻辑
return Response.ok();
}
@PostMapping("/update")
public Response<Boolean> updateNotice(@RequestBody @Validated(NoticeDTO.Update.class) NoticeDTO noticeDTO) {
// 分组为Update.class的校验通过，执行后续逻辑
return Response.ok();
}
自定义校验注解
如果我们想自定义实现一些验证逻辑，可以使用自定义注解，主要包括两部分：实现自定义注解，实现对应的校验器 validator。下面尝试实现一个注解，用于校验集合中的指定属性是否存在重复，代码如下：
- 实现校验注解，主要需要包含
message()、filed()、groups()三个方法，功能如注释所示。
@Target({ElementType.FIELD, ElementType.PARAMETER})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
// 指定校验器
@Constraint(validatedBy = UniqueValidator.class)
public @interface Unique {
// 用于自定义验证信息
String message() default "字段存在重复";
// 指定集合中的待校验字段
String[] field();
// 指定分组
Class<?>[] groups() default {};
}
- 实现对应的校验器，主要校验逻辑在
isValid方法：获取集合中指定字段，并组装为 set，比较 set 和集合的长度，以判断集合中指定字段是否存在重复。
// 实现ConstraintValidator<T, R>接口，T为注解的类型，R为注解的字段类型
public class UniqueValidator implements ConstraintValidator<Unique, Collection<?>> {
private Unique unique;
@Override
public void initialize(Unique constraintAnnotation) {
this.unique = constraintAnnotation;
}
@Override
public boolean isValid(Collection collection, ConstraintValidatorContext constraintValidatorContext) {
// 集合为空直接校验通过
if (collection == null || collection.size() == 0) {
return Boolean.TRUE;
}
// 从集合中获取filed中指定的待校验字段，看是否存在重复
return Arrays.stream(unique.field())
.filter(fieldName -> fieldName != null && !"".equals(fieldName.trim()))
.allMatch(fieldName -> {
// 收集集合collection中字段为fieldName的值，存入set并计算set的元素个数count
int count = (int) collection.stream()
.filter(Objects::nonNull)
.map(item -> {
Class<?> clazz = item.getClass();
Field field;
try {
field = clazz.getField(fieldName);
field.setAccessible(true);
return field.get(item);
} catch (Exception e) {
return null;
}
})
.collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toSet(), Set::size));
// set中元素个数count与集合长度比较，若不相等则说明collection中字段存在重复，校验不通过
if (count != collection.size()) {
return false;
}
return true;
});
}
}
总结
通过本文我们得以了解 Spring Validation 的机理及其在实际项目中的应用。无论是标准的校验注解，还是自定义的校验逻辑， Spring Validation 都为开发者提供了高效且强大的校验工具。总的来说， Spring Validation 是任何 Spring 应用不可或缺的一部分，对于追求高质量代码的 JAVA 开发者而言，掌握其用法和最佳实践至关重要。
参考文献
- JSR 380标准：JAVA Community Process
- Bean Validation官网：beanvalidation.org
- Bean Validation参考实现：Hibernate Validator on GitHub
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