Spring Boot 验证码框架 CAPTCHA详解

时间:2021-11-22 04:32:15

CAPTCHA

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简介

人机识别与验证码是后端开发中保护接口最常见的方式之一,而此类代码往往会与业务代码耦合带来项目可维护性变差。

CAPTCHA是一个基于 Spring Boot 的验证码框架,它通过 AOP 的方式完成包含验证码生成、发送、存储等验证码相关业务,以避免与业务代码耦合。
开发者可以轻松地通过不同组件的组合来完成验证业务,同时可以进行自定义实现以应对自身的业务需求(例如邮箱验证码、短信验证码)。

代码示例

导入 Maven 依赖

  1. <dependency>
  2. <groupId>cn.dustlight.captcha</groupId>
  3. <artifactId>captcha-core</artifactId>
  4. <version>0.0.6</version>
  5. </dependency>

添加注解启用 CAPTCHA

  1. @SpringBootApplication
  2. @EnableCaptcha // 启用 CAPTCHA
  3. public class DemoApplication {
  4. public static void main(String[] args) {
  5. SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
  6. }
  7. }

使用注解生产验证码

  1. @RequestMapping("/captcha")
  2. @SendCode // 生成随机字符图像验证码并发送
  3. public void captcha(@CodeValue String code) {
  4. // 在此处进行自定义的业务,验证码的生成、发送与储存已由注解 '@SendCode' 完成。
  5. log.info(code);
  6. }

使用注解消费验证码(保护接口)

  1. @RequestMapping("/")
  2. @VerifyCode
  3. public String index(@CodeValue String code) {
  4. // 在此处进行自定义的业务,验证码的验证以及销毁已由注解 '@VerifyCode' 完成。
  5. return String.format("Hello World! (%s)", code);
  6. }

实现原理

CAPTCHA 基于面向切面编程(AOP)思想,将验证码业务划分为两个切面:

@SendCode

  1. 生成验证码
  2. 储存验证码
  3. 发送验证码

@VerifyCode

  • 读取验证码
  • 进行验证

同时将验证码业务抽象为下面几个接口:

  • Code—— 验证码
  • CodeGenerator—— 生成器
  • CodeSender—— 发送器
  • CodeStore—— 储存器
  • CodeVerifier—— 验证器

例子

随机字符图像验证码的 AOP 实现

业务分析

  • 客户端访问验证码接口获取到图像,同时后端服务将生成的验证码储存在 Session 或者 Redis。
  • 客户端访问接口(登录、注册等),传入参数以及验证码,后端服务取出验证码进行校验。

模块划分

接口 实现 功能/描述
Code Code<String> 字符串型 Code ,内有验证码名、验证码值。(验证码名用于区分不同业务的验证码)
CodeGenerator RandomStringCodeGenerator 随机字符串生成,通过参数配置字符池以及长度。
CodeSender ImageCodeSender 绘制图像(随机字符、干扰线),输出到 Response。
CodeStore HttpSessionCodeStore 基于 Session 对验证码进行储存与取出。
CodeVerifier StringEqualsCodeVerifier 字符串比较验证,通过参数配置是否大小写敏感以及是否 trim 。

业务逻辑

@SendCode

  1. 通过 CodeGenerator生成 Code
  2. 通过 CodeStore储存 Code
  3. 通过 CodeSender输出 Code
  4. 执行业务代码。

@VerifyCode

  1. 从请求参数获取待验证的验证码。
  2. 通过 CodeStore取出 Code
  3. 通过 CodeVerify进行验证。
  4. 验证完成则执行业务代码,否则抛出异常。

拓展与组合

除了图像验证码(人机识别)以外,常见的验证码业务或者人机识别业务例如:短信验证码、邮箱验证码、谷歌 reCAPTCHA 人机识别等都可以通过实现上述接口来完成业务。

例如,想要使用 Redis 储存验证码只需要通过 RedisTemplate实现 CodeStore即可,再通过模块的组合使用可以轻易地完成自定义的验证码业务,同时又不影响业务代码。

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原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_48803392/article/details/114890427